способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний
Классы МПК: | H02P7/00 Устройства для регулирования или управления числом оборотов и (или) крутящим моментом электродвигателей постоянного тока |
Автор(ы): | Копейкин Анатолий Иванович, Малафеев Сергей Иванович |
Патентообладатель(и): | Копейкин Анатолий Иванович, Малафеев Сергей Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-11-28 публикация патента:
30.12.1994 |
Использование: в исполнительных устройствах систем управления технологическими процессами. Сущность: способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, возникающих при питании одной обмотки статора постоянным, а другой - переменным током, заключается в том, что измеряют переменные напряжения и ток, по которым оценивают резонанс во второй обмотке, и изменяют величину постоянного тока так, чтобы электрические колебания во второй обмотке находились в резонансном режиме. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ КОЛЕБАНИЙ, вклющающий питание одной из обмоток статора постоянным током, а другой - переменным, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем обеспечения резонансного режима работы при изменениях параметров нагрузки, измеряют переменные напряжения и ток второй обмотки, по которым оценивают отклонение режима от резонанса, и устанавливают величину постоянного тока в первой обмотке такой, при которой электрические колебания во второй обмотке находятся в резонанасном режиме.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в исполнительных устройствах систем управления технологическими процессами. Известен способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, включающий питание одной обмотки статора и одной обмотки ротора переменным током с частотой, равной частоте питания двигателя, а другой обмотки статора и другой обмотки ротора переменным током другой частоты [1]. При управлении синхронным двигателем по известному способу синусоидальные управляющие напряжения в воздушном зазоре создают два синфазно направленных колебательных электромагнитных поля. В результате согласного взаимодействия электромагнитных полей статора и ротора подвижный элемент двигателя совершает синхронные с частотой колебания магнитного поля статора колебательного движения. Известно, что КПД колебательного электропривода достигает максимального значения при резонансном режиме его работы. Однако в известном способе поддержание резонансного режима работы привода при изменениях параметров нагрузки не предусматривается. Следовательно, недостаток известного способа - низкий КПД при изменениях нагрузки. Известен также способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, включающий питание обмотки статора переменным током [2]. В соответствии с этим способом якорь двигателя, состоящий из постоянного магнита с полюсным наконечником и установленный в начальное нейтральное положение с помощью механических пружин, совершает колебания под действием магнитного поля, создаваемого переменным током в обмотке статора. Такой способ управления синхронным двигателем не обеспечивает высокого КПД, поскольку режим работы находится в зависимости от параметров механической нагрузки. Жесткость механических пружин постоянна и не позволяет регулировать режим работы двигателя с целью поддержания резонанса. Следовательно, недостаток известного способа управления синхронным двигателем в режиме колебаний - низкий КПД. Наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, включающий питание одной из обмоток статора постоянным током, а другой - переменным [3]. При таком способе ротор синхронного двигателя с постоянными магнитами совершает колебательное движение под действием сигналов переменного тока, подаваемых в одну или две обмотки статора. Так как параметры колебательного движения зависят от параметров механической нагрузки двигателя, то КПД двигателя является переменным. Наилучшим с энергетической точки зрения режимом работы колебательного привода является резонансный. Однако в известном способе поддержание этого режима не предусматривается. Поэтому при изменениях нагрузки двигателя известный способ не обеспечивает высокого КПД. Таким образом, недостаток известного способа управления синхронным двигателем в режиме колебаний - низкий КПД при изменениях параметров механической нагрузки. Цель изобретения - повышение КПД путем обеспечения резонансного режима работы синхронного двигателя при изменениях параметров нагрузки. Цель достигается тем, что по способу управления синхронным двигателем в режиме колебаний, включающему питание одной из обмоток статора постоянным током, а другой - переменным, дополнительно измеряют переменные напряжения и ток второй обмотки и устанавливают величину постоянного тока в первой обмотке такой, при которой электрические колебания во второй обмотке находятся в резонансном режиме. По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки: измеряют напряжение и ток второй обмотки, устанавливают величину постоянного тока в первой обмотке такой, при которой электрические колебания во второй обмотке находятся в резонансном режиме. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует требованию "новизна". При реализации изобретения повышается КПД синхронного двигателя путем обеспечения резонансного режима работы. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию "положительный эффект". По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области электротехники и электропривода. Операции измерения напряжения и тока второй обмотки и установления величины постоянного тока такой, при которой электрические колебания во второй обмотке находятся в резонансном режиме в известных способах аналогичного назначения, не обнаружены. Следовательно, известное техническое решение соответствует требованию "существенные отличия". На фиг.1 приведена функциональная схема реализации способа; на фиг.2 - структурная схема механической части синхронного двигателя в режиме колебаний; на фиг.3 приведены экспериментальные зависимости амплитуды колебаний ротора от частоты переменного тока во второй обмотке при различных значениях величины постоянного тока в первой обмотке статора. На схеме (фиг.1) 1 - регулируемый источник постоянного тока, 2 - источник переменного тока, 3 и 6 - первая и вторая обмотки статора синхронного двигателя, 4 - датчик тока, 5 - ротор синхронного двигателя, 7 - датчик напряжения, 8 - блок определения резонанса. Первая обмотка 3 статора синхронного двигателя подключена к регулируемому источнику 1 постоянного тока, вторая обмотка 6 - к источнику 2 переменного тока. Последовательно с второй обмоткой 6 включен датчик тока 4, параллельно с второй обмоткой 6 соединен датчик 7 напряжения. Выходы датчика 4 тока и датчика 7 напряжения подключены к входам блока 8 определения резонанса, выход которого подключен к управляющему входу источника 1 постоянного тока. Постоянные магниты, расположенные на роторе 5 двигателя, создают намагничивающий поток![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025237/934.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025237/934.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
Mв = k Io
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025237/934.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025039/946.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025037/937.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025037/937.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025237/934.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025237/934.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025008/8776.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-2t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025005/183.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-3t.gif)
(2) где Ko =
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-4t.gif)
Tэ =
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-5t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025250/950.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-6t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-7t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025250/950.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025037/969.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-8t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-9t.gif)
Из уравнения (3) следует, что двигатель работает в колебательном режиме с максимальным КПД в том случае, если частота питающего напряжения, приложенного к обмотке 6, совпадает с резонансной частотой
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025037/969.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025039/946.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025037/969.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025037/969.gif)
Io=
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-10t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-11t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025037/969.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025890/2025890-12t.gif)
![способ управления синхронным двигателем в режиме колебаний, патент № 2025890](/images/patents/448/2025006/945.gif)
Класс H02P7/00 Устройства для регулирования или управления числом оборотов и (или) крутящим моментом электродвигателей постоянного тока