УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДВИЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к колебательным электроприводам переменного тока с прерывистым законом движения и может быть использована при создании приводов силовых механизмов с регулируемым прерывистым перемещением в технологических линиях подачи заготовок, а также в системах испытания, контроля и управления.
Известно устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения [Патент РФ №108891, МПК Н02Р 25/02 (2006.1), Н02Р 27/04 (2006.1)], содержащее источник переменного тока, задающий генератор, амплитудный модулятор, компаратор и инвертор, выход которого соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя, обмотка возбуждения которого подключена к источнику переменного тока, выход задающего генератора соединен с входом компаратора, первый вход амплитудного модулятора соединен с выходом источника переменного тока, а второй вход связан с выходом компаратора, выход амплитудного модулятора соединен с входом инвертора.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Однако, это устройство реализует фазовый способ формирования пульсирующего режима работы в двухфазном асинхронном двигателе, что принципиально приводит к наличию в выходном спектре закона движения пульсаций двойной частоты питающей сети.
Задачей полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей устройства для управления двухфазным асинхронным двигателем, работающим в режиме пульсирующего движения путем повышения его координатной точности за счет устранения высокочастотных пульсаций двойной частоты сети.
Поставленную задачу достигают тем, что устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения, так же как и в прототипе, содержит задающий генератор и инвертор, выход которого соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя.
В отличие от прототипа выход задающего генератора соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен с входом сглаживающего фильтра и входом инвертора, выход сглаживающего фильтра подключен к входу второго инвертора, выход которого соединен с обмоткой возбуждения двухфазного асинхронного двигателя.
Таким образом, подключение задающего генератора к входу выпрямителя, выход которого соединен с входом сглаживающего фильтра и входом инвертора, а выход сглаживающего фильтра - с входом второго инвертора, выход которого соединен с обмоткой возбуждения двухфазного асинхронного двигателя, позволяет создать режим пульсирующего движения, расширить эксплуатационные возможности устройства, за счет устранения пульсаций двойной частоты сети, обеспечив регулировании амплитуды и частоты пульсаций подвижного элемента асинхронного двигателя.
На фиг.1 представлена блок схема устройства для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения.
На фиг.2 представлены временные диаграммы изменения скорости ξ(t) и координаты χ(t) подвижного элемента асинхронного двигателя.
Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения (фиг.1) содержит асинхронный двигатель 1 с обмоткой возбуждения 2 и управления 3, сглаживающий фильтр 4 (СФ), задающий генератор 5 (ЗГ), выпрямитель 6 (В), первый инвертор напряжения 7 (ИН1), второй инвертор напряжения 8 (ИН2).
Обмотка возбуждения 2 асинхронного двигателя 1 снабжена клеммами и подключена к выходу первого инвертора напряжения 7 (ИН1), вход которого подключен к выходу сглаживающего фильтра 4 (СФ). Вход сглаживающего фильтра 4 (СФ) соединен с выходом выпрямителя 6 (В). Вход выпрямителя 6 (В) соединен с выходом задающего генератора 5 (ЗГ). Второй инвертор напряжения 8 (ИН2) соединен своим входом с выходом выпрямителя 6 (В), а выходом - с обмоткой управления 3 асинхронного двигателя 1.
При технической реализации макетного образца заявляемого устройства задающий генератор 5 (ЗГ) реализован на операционных усилителях серии 140УД8. Выпрямитель 6 (В) выполнен по однополупериодной схеме на полупроводниковых диодах и транзисторном ключе КТ315, переключающем полярность выходного напряжения. Сглаживающий фильтр выполнен на базе операционного усилителя 140УД8. В качестве инвертора напряжения 7 (ИН1) и инвертора напряжения 8 (ИН2) использовали мостовые инверторы с транзисторными ключами.
п.
Устройство работает следующим образом. С задающего генератора 5 (ЗГ) синусоидальное напряжение частоты пульсаций ƒ
,
m5
где U - амплитудное значение напряжения задающего генератора;
n
Ω=2πƒ - круговая частота пульсаций задающего генератора;
t - текущее значение времени,
поступает на вход однополупериодного выпрямителя 6 (В), где его преобразуют в однополярное напряжение, знак которого определяется опорным напряжением
6
где k - коэффициент передачи выпрямителя.
С выхода выпрямителя 6 (В) сформированное напряжение поступает на вход сглаживающего фильтра 4 (СФ), где осуществляется сглаживание пульсаций напряжения. В результате на выходе сглаживающего фильтра формируют напряжение постоянного тока
4
где k - коэффициент передачи сглаживающего фильтра, которое усиливают по мощности первым инвертором напряжения 7 (ИН1) и подают на обмотку возбуждения 2 асинхронного двигателя 1.
Одновременно, выходное напряжение с выхода выпрямителя 6 (В) падают на вход второго инвертора напряжения 8 (ИН2) и усилив по мощности запитывают обмотку управления 3 асинхронного двигателя 1.
В результате в воздушном зазоре асинхронного двигателя формируют знакопеременное в течение полупериода частоты задающего генератора 5 (ЗГ) электромагнитное поле, результирующий вектор потокосцепления которого изменяется по закону
7
8
где k, k - соответственно коэффициент передачи инвертора 7 (ИН1) и инвертора 8 (ИН2),
п
и подвижный элемент асинхронного двигателя 1 совершает пульсирующие движения с частотой ƒ (фиг.2)
8
Регулирование выходных параметров, а именно частоты пульсаций, осуществляют за счет изменения частоты задающего генератора 5 (ЗГ), а амплитуды момента, скорости или координаты - за счет регулирования коэффициента передачи инвертора k. Изменение направления движения осуществляется за счет изменения знака выходного напряжения, снимаемого с выпрямителя 6 (В).
п
Заявляемое устройство обладает высокой координатной точностью, так как стабильность регулируемой частоты выходных параметров ƒ определяется лишь стабильностью по частоте задающего генератора 5 (ЗГ) и не связано с частой питающей сети.
Кроме того, так как прерывание питания по обмотке управления 3 осуществляется в течение полупериода частоты задающего генератора 5 (ЗГ) по гармоническому закону, то в спектре выходных характеристик заявляемого устройства отсутствуют высокочастотные составляющие, вызванные гармониками, присущими в случае импульсного прерывания.