УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ ПРЕРЫВИСТОГО ДВИЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к колебательным электроприводам переменного тока, с прерывистым законом движения и может быть использована при создании приводов механизмов с регулируемым прерывистым перемещением, например, приводов лентопротяжных и регистрирующих устройств, а также в системах испытания и контроля.
Известно устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения [патент РФ 97882, МПК H02P 8/100 (2006.1), H02P 8/20 (2006.1), опубл. 20.09.2010], содержащее источник переменного тока и инвертор, выход которого соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя, обмотка возбуждения которого подключена к источнику переменного тока, а также задающий генератор, амплитудный модулятор, компаратор, фазовое звено и модулятор.
Недостатком устройства является присутствие в законе движения подвижного элемента исполнительного двигателя гармоники частоты сети. Кроме того, в указанном устройстве невозможность регулирования времени разгона подвижного элемента двухфазного асинхронного двигателя до установившегося значения амплитуды шага.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения, (патент №131254 H02P 8/12, H02P 8/22, от 10.08.2013), содержащий двухфазный асинхронный двигатель с обмотками возбуждения и управления, задающий генератор, выпрямитель, регулируемое фазосдвигающее звено и два инвертора.
Недостатком данного устройства, выбранного в качестве прототипа, является пониженная координатная точность устройства из-за отсутствия обратной связи по перемещению, которое может изменяться в связи с изменением характера и величины нагрузки двигателя и изменения конструктивных параметров двигателя, например, при изменении температурных режимов работы.
Задача полезной модели - повышение точности.
Техническим результатом предлагаемой модели является увеличение координатной точности устройства за счет введения обратной связи по угловому перемещению выходного вала асинхронного двухфазного двигателя.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения содержит двухфазный асинхронный двигатель, с обмотками возбуждения и управления, задающий генератор, соединенный с выпрямителем, подключенным к регулируемому фазосдвигающему звену и первому инвертору напряжения, причем ко второму инвертору напряжения подключен фазосдвигающее звено. В отличие от прототипа в устройство дополнительно введены датчик углового перемещения, и регулятор сдвига фаз, причем вход фазосдвигающего звена соединен с выходом регулятора сдвига фаз, вход которого соединен с датчиком углового перемещения, связанным с выходным валом двухфазного асинхронного двигателя.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором показана структурная схема устройства для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения.
Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения содержит двухфазный асинхронный двигатель 1 с обмотками возбуждения 2 и управления 3, задающий генератор 4, соединенный с выпрямителем 5, подключенным к одному из входов регулируемого фазосдвигающего звена 6 и первому инвертору напряжения 7, причем выход фазосдвигающего звена 6 подключен ко второму инвертору напряжения 8, который соединен с обмоткой управления 3, а выход первого инвертора напряжения 7 соединен с обмоткой возбуждения 2. Другой вход фазосдвигающего звена 6 соединен с регулятором сдвига фаз 10, вход которого соединен с датчиком углового перемещения 9, связанным с выходным валом двухфазного асинхронного двигателя 1.
Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения работает следующим образом.
Напряжение с задающего генератора 4.
U4=Um sin(2πfш)t
где Um, - амплитудное значение напряжения задающего генератора;
fш - частота шага;
t - текущее значение времени,
поступает на вход однополупериодного выпрямителя 5, где оно преобразуется в однополярное напряжение
,
5
где k - коэффициент передачи выпрямителя;
Ω=2πfш - круговая частота задающего генератора.
оп.
С выхода выпрямителя 5 сформированное напряжение поступает на вход регулируемого фазосдвигающего звена 6, где оно сдвигается по фазе относительно выходного напряжения выпрямителя 5 от 0 до 90 градусов, изменяя тем самым длительность включения двухфазного асинхронного двигателя 1. Знак выходного напряжения регулируемого фазосдвигающего звена 6 определяется полярностью опорного напряжения UПри максимальном фазовом угле сдвига (90 градусов) выходное напряжение, снимаемое с выхода регулируемого фазосдвигающего звена 6, имеет вид
,
6
где k - коэффициент передачи фазосдвигающего звена 6.
Полученные напряжения с выхода регулируемого фазосдвигающего звена 6 и выпрямителя 5 усиливаются по мощности первым 7 и вторым 8 инверторами напряжения.
В результате в воздушном зазоре двухфазного асинхронного двигателя 1 формируется шаговое электромагнитное поле
,
7
8
ш
p
0
0
p
0
где k, k, - коэффициенты передачи соответственно первого и второго инверторов. При этом выходной вал двигателя совершает угловое перемещение X с частотой f, которое измеряется датчиком углового перемещения по 9. Датчик углового перемещения 9 выполнен в виде фотопрерывателя, сигнал с которого Xпередается в регулятор сдвига фаз 10, реализованный на микроконтроллере, где сравнивается с заданным перемещением X. Регулятор сдвига фаз 10 производит выборку изменения фазового сдвига Δφ в соответствии со значением ΔX=X-X, кроме того он формирует управляющий сигнал φ=φ+Δφ который поступает на вход регулируемого фазосдвигающего звена 6, на выходе которого напряжение будет равно:
.
Изменяя фазовый угол сдвига напряжения второго инвертора 8 относительно первого инвертора напряжения 7, корректирует величину шагового перемещения.
Таким образом, в предлагаемой полезной модели повышается координатная точность устройства для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения. Это достигается введением обратной связи по перемещению, которая корректирует изменения, связанные с характером и величиной нагрузки двигателя или конструктивных параметров двигателя, например, при изменении температурных режимов работы.