Устройство дистанционной передачи угла поворота задающего вала

(51) 5 ТЕНИ ОПИСАН АВТОРСКОМ СаИЩТИЛЬ У Р 24сударственнь(54) УСТР ЧИ УГЛА П стречнбмоткианное о, элект быть перед обр тех пол тато стр-в стоян ческина зад цем сист и уменьшрассогл нное цих в: ствия ил ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕо иЗОБРетениям и отнРытияРИ ГКНТ СССР(2 1) 3849253/24-07 (22) 01.02.85 (46) 30.06.90. Бюл (7 1) Белорусский г университет им. В. (72) Д.Ц.Димитров, А,С,Михалев и И.М. (53) 621. 313. 17 (О (56) Андреенко С;М Проектирование при ров. Л.: Машиностр с, 18-21.Авторское свиде В 1257690, кл. Н 0 ЙСТВО ДИСТАНЦИОННОЙ ПЕРЕДА- ВОРОТА ЗАДАИЩЕГО ВАЛАв тение относится к области ники и автоматики и может зовано для дистанционной ловых перемещений в слемах двустороннего дей омоментййм очувствлением,2на базе вентильных электродвигателей. Целью изобретения является повышение точности отражения нагрузочных моментов на валу оператора и уменьшение углов рассогласования между задающим и исполнительным валами. Устр-во содержит соединенную с задающим валом синхронную машину 1 оператора, снабженную первым датчиком 2 положения ротора оператора, сравйиваюций элемент 3, второй датчик 4 положения на исполнительном валу испол" нительной синхронной машины, сумматор 6, управляемый ключ 7, задатчик 8, полупроводниковый коммутатор. 9 с управляющим и коммутирующпм входами. К выходам коммутатора 9 параллельно М лючены соответствующие ов синхронных машин,обеспечивает практиое отношение моментовИ исполнительном валах ;1 Я значение максимального я валов. 3 кт,Нзобретение относится к электротехнике и автоматике и может бытьиспользовано для дистанционной пере 1. дачи угловых перемещений в следящихе5сйстемах двустороннего деействия с силомоментным очувствлением на базе.вентильных электродвигателей,Цель изобретения - повышение точ-ности отражения нагрузочных моментовна валу оператора и уменьшение углов,рассогласования между задающим иисполнительным валами.На фиг; 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг, 2 - векторные диаграммымагнитных полей, поясняющие работуустройства; на фиг. 3 - зависимостьвращающего момента двигателя нагрузки от угла рассогласования. 20На фиг. 1 - 3 приняты следующие условные обозначения,О( и а- углы поворота задающегои исйолнительного валов соответствен 25Ва - угол рассогласования валов,- угол между векторами магнит ных полей ротора и статора двигателянагрузки;,- угол рассогласования валов,при котором вращающий момент двигателя нагрузки максимален,Ф, и ф и Ф и Ф- векторымагнитных потоков роторов и статоров задающего и исполнительного двигателей соответственно;М и И, - нагрузочные моментыоз ина задающем и исполнительном валахсоответственно.Устройство содержит соединенную сзадающим валом синхронную машину 140оператора, снабженную первым датчи-.ком 2 положения ротора машины оператора, сравнивающий элемент 3, второй датчик положения на нагрузочномвалу исполнительной синхронной машины 5, 45сумматор б,управляемый ключ 7, задат-,чик 8 и полупроводниковый коммутатор 9 с управляющим и коммутирующимвходами. К выходам коммутатора 9 па-раллельно и встречно подключены соответствующие обмотки статоров синхронных машин 1 и 5,Устройство работает следующим об-разом.55В режиме покоя валов оператора и нагрузки под действием нагрузочных моментов Мд и М.между валами имеет место некоторое рассргласование Д, которое выявляется сравнивающим элементом 3 по сигналам датчиков 2 и 4 положений роторов. Это рассогласование поступает на управляющий величиной тока вход полупроводникового коммутатора 9, задавая, например, глубину модуляции фазных напряжений в обмотках синхронных . машин 1 и 5, т.е, величину магнитных потоков Ф и Фстаторов (фиг 2). Взаимное расположение магнитных потоков для упрощения показано при расположении осей обеих машин вдоль прямой АА и совпадении начал отсчета датчиков 2 и.4 положений (при этом Ф и Фбудут направлены встречно). Поток Ф поля ротора задающего двигателя всегда перпендику-. лярен потоку Ф с поля его статора, а при этом угол между потоками Ф .и 1 5" ротора и статораисполнительного двигателя равенР= 90+ Д.(1) Вращающие моменты на валах обоих двигателей равныИ= К,Дс;М = К йЫсоздр(,(2) где К и К - коэффициенты . опре 2 )деляемые конструкциейдвигателей,Отношение моментов равноМа Кт ас(и - -" - -М К дЫ соз ао(Кее(3)К соз,йо(Отношение моментов в ограниченном диапазоне их изменения практически постоянно вследствие слабого изменения соз йо от дЫ при малых рассогласованиях.На фиг, 3 показана зависимость ,момента двигателя нагрузки от угла М при изменении его от - 90 до 90 О (кривая 3) Кривая 10 показывает зависимость вращающего момента от .до при максимальном напряжении на обмотках, а прямая 11 " сигнал на вьг" ходе сравнивающего элемента 3 (выполненного, например, на операционном усилителе), Рабочая область до рассогласований ограничена значения ми -а, и р , при которых вращающий момент йа валу исполнительного двигателя максимален,. Прямая 11 показывает и зависимость момента на задающем двигателе .от йо . Видно, что существует. область Лю, где515отношение и (определяемая по формуле (3 практически. постоянно, причем эта область достаточно велика,Увеличивая крутизну прямой 11, можно повьппать точность отражения нагрузочного момента на валу оператора,Кроме того, максимальное рассогласование исполнительного и задающеговалов не будет превьппать дот.е. точность по сравнению.с известным,устройством существенно вьппе.Если момент М нагрузки в силукаких-либо причий возрастет, то уве-:.личится и д, что, согласно .(2),приведет к увеличению М . При уменьшении М(по той же причине) Муменьшится,Сумматор б, управляемый ключ 7 изадатчик 8 служат для инвертированиямагнитных полей статоров двигателейза счет добавления по сигналу датчика 2 положения сигнала, соответствуюсщего углу 180 О, Как известно, в син-.,хронной машине повороту ротора нао180 соответствует поворот магнитного потока статора на 180, (прироторе с одной парой полюсов), Поэтому при изменении знака обоих нагрузочных моментов , йЫ уменьшится до нуля и изменит знак, при этомизменится сигнал на выходе задатчика Й и на втором входе сумматора 6 появится сигнал, соответствующий новому состоянию задатчика 8.(Оо или 180 О, в зависимости от предыдущего знака Дс( ). При этом полястаторов двигателей инвертируются,а, дальше работа устройства осуществляется описанным выше способом. Вреальном устройстве инверсия знаковстаторных полей будет осуществляться,например, при изменении направленияперемещения в вязкой среде.Реализация введенных блоков невызывает затруднений. Например, сумматор 6 может быть выполнен на операционном усилителе, управляемыйключ 7 и задатчик 8 - на операционномусилителе с разомкнутой обратнойсвязью, на выходе которого включают 752226последовательно диод и делитель напряжения на резисторах для Аормирования-.напряжения, соответствующего 180оПри использовании циАровых датчиковположения сравнивающий элемент 3 исумматор 6 выполняют на комбинационных сумматорах, управляемый ключ 7 -в виде логических схем И на каждомразряде второго входа сумматора,, первые входы которых соединены с выходом цифрового компаратора, а на вторые подаются "0" и " 1" для получения:кода 18015Формула из обретенияУстройство дистанционной передачиугла поворота задающего вала, содержащее укрепленную на задающем валу20 синхронную малину с первым датчикомположения, исполнительную синхронную малину с вторым датчиком положения, полупроводниковый коммутатор,к выходу которого подключены парал 25,лельно соединенные одноименные секции обмоток якоря синхронных машин,сравнивающий элемент, к входам которого подключены выходы датчиков положения ротора, а выход соединен сЗО входом управления величиной тока полупроводникового коммутатора, сумма-.тор, один из входов которого подключен к выходу первого датчика поло. -жения, а выход связан с коммутирующимвходом полупроводникового коммутатоЗ 5 ра, о ти ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точностиотражения нагрузочных моментов на ва,лу оператора и уменьшения углов рас-согласования задающего и исполни 4 О тельного валов, оно снабжено задатчи.ком сигнала, соответствующего углуповорота вала на 180 эл. град,и управляемым ключом, управляющий вход которого связан с выходом сравнивающего45 элемента, один из контактов ключасоединен с выходом задатчика, второйконтакт - с вторым входом сумматора,.а одноименные секции обмоток якорейсинхронных малин соединены междусобой встречно,1575222 г Составитель А.Санталовн Техред Л,Сердюкова,:5 Ю еФвеваевЮ аВВ Редактор А.Р Корректор А.Об чар оизводственно-издательский комбинат ффПатент", г, Уа нна, 101 ул. Заказ 1787 Тираа 445 : , ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д. 4/5