Способ управления однообмоточным двигателем колебательного движения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 2 19) (11) К ЗЗ/02 Р 7/62 ЗОБ ЕТЕН АНИ О ьский, Т.С, МиС, Обертун и НОО ТЕЛ О- Отротехни- ктрическиользовано оров и нашение стаего хода к-схема устройна фиг. 2 - вреГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ССС(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОДТОЧНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ КОЛЕБАГО ДВИЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к алекке, в частности к управлению элеми машинами, и может быть исппри создании приводов компресссосов. Цель изобретения - повыбильности величины рабоч Изобретение относится к управлению электрическими машинами, в частности для безредукторного привода поршневых насосов и компрессоров и является усовершенствованием изобретения по авт. св. 1 ч.1398063.Цель изобретения - повышение стабильности величины рабочего хода подвижной части двигателя.На фиг. 1 приведена блоства, реализующего способ;менные диаграммы.Способ управления однообмоточным двигателем колебательного движения за- .ключается в том, что периодически изменяют полярность питающего напряжения, приэтом в каждом полупериоде изменения пиподвижной части двигателя. Способ управления однообмоточным двигателем колебательного движения заключается в том, что периодически изменяют полярность питающего напряжения. При этом в каждом полу- периоде изменения питающего напряжения прерывают питание обмотки двигателя, после прекращения тока обмотки измеряют ЭДС на обмотке, фиксируют момент изменения ее знака и в этот момент включают питание обмотки напряжением противоположной полярности. Затем измеряют производную от ЭДС на обмотке двигателя и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, сравнивают полученное произведение с его эталонным значением и поддерживают их равенство путем регулирования амплитуды питающего напряжения, 2 ил. тающего напряжения прерывают питание обмотки двигателя, после прекращения тока обмотки измеряют ЭДС на обмотке, фиксируют момент изменения ее знака ив этот момент включают питание обмотки напряжением противоположной полярности, измеряют производную от ЭДС на обмотке двигателя и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, формируют сигнал, равный эталонному значению произведения указанных величин, сравнивают полученное произведение с эталонным и поддерживают их равенство путем регулирования амплитуды питающего напряжения. Переключение полярности напряжения питания двигателя в моменты достиженияснижения тока двигателя 1 дв интервал Л Т)закончен.Поочередное формирование сигналов управления однофазным мостом (Оа и Ов) начинается по командам блока 13 в моменты изменения полярности ЭДС обмоткидвигателя, которые соответствуют крайним положениям его подвижной части и фиксируются по изменению полярности сигнала на клеммах двигателя при отсутствии пита 50 его подвижной частью крайних положенийобеспечивает резонанснь 1 й режим работы,а регулирование амплитуды питающего напряжения позволяет стабилизировать величину рабочего хода подвижной части 5двигателя, что повышает КПД и стабильность рабочих характеристик систем в изменяющихся условиях работы,Устройство для питания электродинамического двигателя привода колебательных систем содержит регулятор 1постоянного напряжения и подключенный кнему однофазный мост с ключевыми элементами 2 - 5 и шунтирующими диодами 6 - 9, квыходу которого подсоединена нагрузка - 15электродинамический двигатель 10 с дифференцирующим звеном 11 и датчиком 12 полярности напряжения на его клеммах; выходкоторого через блок 13 управления подключен к управляющим входам формирователя 2014 сигналов управления, дифференцирующего звена 11 и таймера 15, при этом выходы формирователя 14 соединены сключевыми элементами 2 - 5 и входом обратной связи блока 13 управления, выходы 25дифференцирующего звена 11 и таймера 15подключены к входам перемножителя 16,Управляющий вход регулятора 1 соединен свыходам компаратора 17, входы которогоподключены к выходам перемножителя 16 и 30источника 18 эталонного напряжения,Устройство работает следующим образом,Однофазный мост обеспечивает преобразование постоянного напряжения на выходе регулятора 1 в переменное прямоугольное с нулевой ступенью напряжение питания электродинамического двигателя 10 путем поочередного замыкания ключевых элементов 2 - 5 по сигналам Оа и Ов калиброванной длительности (Т), заведома меньшей половины периода собственных колебаний (То) автоколебательной системы возвратно-поступательного движения, с паузой между ними ЬТ+ Лт, Длительность Т задается так, что до момента изменения направления движения подвижной части двигателя регулятор напряжения отсоединен от его клемм и переходный процесс ющего его напряжения (нулевая ступень). блоком 13 с помощью выходного сигнала Од датчика 12 полярности. Выходной сигнал Оу блока 13, подаваемый на управляющие входы формирователя 14, дифференцирующего. звена 11 и таймера 15, имеет форму короткого импульса положительной или отрицательной полярности в зависимости от направления изменения полярности ЗДС обмотки двигателя и соответственно выходного сигнала Од датчика 12, повторяющего полярность сигнала на клеммах двигателя Од. Полярность управляющего импульса Оу определяет один из двух вь 1 ходов формирователя 14, на который поступает его сигнал, что исключает нарушение очередности замыкания ключевых элементов моста,Одновременно с сигналами управления однофазным мостом на выходе формирователя 14, независимо от полярности выходных импульсов блока 13, начинается формирование сигналов обратной связи Оос калиброванной длительности Г+ й), в течение которой изменения полярности сигнала на клеммах двигателя блоком 13 не фиксируются. Интервал Л т должен выбираться из условия; которое исключает влияние переходного процесса выключения двигателя на работу устройства и обеспечивает включение соответствующих ключевых элементов 2 - 5 моста при крайних положениях подвижной части двигателя,В эти моменты дифференцирующим звеном 11 и таймером 15 измеряются производная от ЭДС на обмотке двигателя и интервал времени между этими моментами, перемножителем 16 измеренные величины перемножаются между собой, компаратором 17 полученное произведение сравнивается с сигналом, равным эталонному значению произведения указанных величин, от источника 18 эталонного напряжения, и выходной сигнал компаратора поступает на управляющий вход регулятора 1 напряжения питания двигателя.При формировании напряжения питания электродинамического двигателя, например, в интервале от 0 до То/2 (фиг. 2) управляющим сигналом Оа формирователя 14 в течение времени Т открыты ключевые элементы 2 и 5, и регулятор 1 напряжения оказывается подключен соответствующей полярностью к клеммам двигателя 10. Под действием приложенного напряжения Оптв обмотке двигателя протекает ток д 8, который, взаимодействуя с магнитным полем возбуждения, создает электромагнитную силу, приводящую в движение подвижную часть двигателя.В момент времени т 1, соответствующий моменту окончания сигнала О, ключевые элементы 2 и 5 закрцваются. Энергия, запасенная индуктивностью обмотки двигателя, в течение времени ЬТ переходного процесса его выключения (до момента т 2) рекуперируется в питаощую цепь в виде спадающего тока да через шунтирующие диоды 7 и 8. Напряжение на клеммах двигателя (Опер) при этом дважды (в моменты 11 и 12 начала и окончания переходного процесса) меняет свою полярность. Сигналы об этом с датчика 12 полярности блоком 13 управления че фиксируются (импульсы Оу, фиг. 2, показанные пунктирными линиями), поскольку последний блокирован сигналом обратной связи Оос формирователя 14 до момента тз, перекрывающего время переходного процесса ЛТ.В момент времени 12 ток двигателя спадает до нуля, Поскольку подвижная часть двигателя продолжает движение в магнитном поле возбуждения, на интервале Л т он работает как генератор, полярность ЭДС обмотки которого е повторяется выходным сигналом датчика 12, а момент т 4 ее изменения, соответствующий крайнему положению подвижной части двигателя, фиксируется блоком 13.Под воздействием импульса управления Оу в момент времени т 4 на выходах формирователя 14 появляются сигнал Ов открытия ключевых элементов 3 и 4 и сигнал обратной связи Оос для блока 13. Полярность подключения регулятора напряжения к клеммам двигателя оказывается противоположной и его подвижная часть начинает движение к другому крайнему положению. Таким образом обеспечивается фиксация моментов достижения крайних положений подвижной частью электродинамического двигателя и подключение в эти моменты питающего напряжения к клеммам двигателя с поочередно изменяющейся полярностью.Произведенле измеренных в этот же момент т 4 величин производной от ЭДС на обмотке двигателя (еп ) и интервала времени между началами соседних полупериодов питающего напряжения (То/2) поддерживается постоянным путем регулирования амплитуды питающего двигатель напряжения под воздействием выходного сигнала компаратора 17 на управляющий входрегулятора 1 постоянного напряжения,Поддержание заданной величины указанного произведения при любых условиях работы позволяет стабилизировать на заданном уровне величину рабочего хода по движной части двигателя, которая всоответствии с математическим выражением закона электромагнитной индукцииЕп=ВЧпоказывается пропорциональной этому про изведению, определяясь соотношениемЕв Го ТоЯ =2 -- : - Еп -В 2 тг 215 где Еп, - амплитуда ЭДС (движения) на обмотке двигателя, закон изменения которойво времени имеет вид:е =- Евзпж,20а производная в момент изменения знакаЭДС равна ее амплитуде25е,=ЕпсозаЯг, - г -- Еп 1;В - магнитная индукция в рабочем зазоре магнитной системы двигателя;- длина обмотки двигателя;Чп=А в - максимальная величина скорости подвижной части двигателя;А=%2 - амплитуда рабочего хода подвижной части двигателя;а = 2 тг/То - круговая частота собственных колебаний системы.Регулирование амплитуды напряженияпитания двигателя позволяет изменять амплитуду ЭДС на ега обмотке (Егп) и поддерживать тем самым неизменными величины указанного пооизведения и рабочего. хода подвижной части двигателя,Процесс формирования напряженияпитания электродинамического двигателя в интервале времени от Т/2 до То аналогичен описанному, и далее все процессы в схеме периодически повторяются.Предлагаемый способ управления повышает по сравнению с известным стабильность величины рабочего хада подвижной 50 части однообмоточного двигателя приводаколебательных систем и способен обеспечить ее с требуемой точностью, повышая стабильность рабочих характеристик систем, благодаря поддержанию заданной величины произведения амплитуды ЭДС на его обмотке и длительности полупериода собственных колебаний системы в широком диапазоне изменений нагрузки, напряжения источника питания и условий окружающей среды.Формула изобретения Способ управления однообмоточнымдвигателем колебательного движения поавт. св. М 1398063, о т л и ч а ю щ и й с я 5тем, что, с целью повышения стабильностивеличины рабочего хода подвижной частидвигателя, измеряют производную от ЭДС на обмотке двигателя в моменты изменения знака ЭДС и интервал времени между этими моментами, перемножают измеренные величины между собой, сравнивают полученное произведение с его эталонным значением и поддерживают их равенство путем регулирования амплитуды питающего напряжения,