×
11.06.2018
218.016.6066

Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих системах регулирования. Техническим результатом является повышение плавности вращения платформы (и нагрузки) и расширение полосы пропускания привода. Многодвигательный привод поворотной платформы содержит n равномерно размещенных по периметру платформы идентичных двигателей, каждый из которых снабжен m-фазными датчиками положения ротора и скорости его вращения, а также блок управления. При этом роторы (или статоры) смежно расположенных двигателей развернуты в пространстве одинаково (по или против часовой стрелки) на угол обеспечивающий сдвиг фаз выходных напряжений указанных датчиков на электрический угол радиан. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих системах регулирования.

Известны приводы поворотных устройств, содержащие блоки управления и электродвигатели [1], недостатком которых является сложность и громоздкость конструкции двигателей при использовании их в приводах поворотных платформ [2].

Наиболее близким к предлагаемому решению является многодвигательный привод поворотной платформы, содержащий n равномерно размещенных по периметру платформы идентичных двигателей, снабженных m-фазными датчиками положения ротора и скорости вращения, а также блок управления [3].

Недостатком такого привода является ограниченная плавность вращения (в основном вызванная несинусоидальностью токов статора), особенно при использовании дискретных (или аналоговых, но с дискретным выходом [3]) датчиков положения ротора, а также большая постоянная времени сглаживающего фильтра на выходе датчика скорости, ограничивающая полосу пропускания привода.

Технический результат данного предложения заключается в повышении плавности вращения платформы и расширении полосы пропускания. Указанный технический результат достигается путем уменьшения пульсации тока в обмотках двигателей и уменьшения пульсации на выходе датчика скорости. Для этого в известном многодвигательном приводе поворотной платформы, содержащем n равномерно размещенных по периметру платформы идентичных двигателей, снабженных m-фазными датчиками положения ротора и скорости его вращения, согласно изобретению роторы или статоры смежно расположенных двигателей развернуты в пространстве одинаково на угол , обеспечивающий сдвиг фаз указанных датчиков на электрический угол радиан, где n - число двигателей, Z - число зубцов магнитопроводов двигателей, m - число фаз датчиков положения ротора.

На фиг. 1 показано (условно) размещение двигателей многодвигательного привода на платформе. На фиг. 2 представлена структурная схема предлагаемого привода. На фиг. 3 приведена электрическая схема одной фазы трехфазного усилителя мощности с формирователем управляющих сигналов на входе. На фиг. 4 показана схема датчика скорости с фильтром на входе.

Привод содержит четыре (в общем случае) n идентичных исполнительных двигателя 1-4 (фиг. 1), размещенных равномерно по периметру платформы, в центре которой по оси ее вращения расположена нагрузка 5 (например, теодолит [2]). Обмотки двигателей соединены последовательно с целью равномерного распределения нагрузки по всем двигателям.

Собственно привод выполнен с моментным способом управления [3], при котором входному сигналу соответствует момент двигателя, в данном случае суммарный момент четырех двигателей. В качестве двигателей обычно используют асинхронные двигатели с зубцовым шагом обмотки, а в качестве датчика положения ротора - набор датчиков Холла (ДХ), размещенных на зубцах двигателя [3]. В данном случае каждый двигатель снабжен тремя (по числу фаз m) ДХ, которые размещаются, как правило, на трех соседних зубцах магнитопровода. Статоры (или роторы) двигателей развернуты в пространстве на некоторый угол Δβ, например, по часовой стрелке. Поэтому по отношению к первому второй двигатель развернут на угол Δβ, третий - на угол 2Δβ, а четвертый - на угол 3Δβ. В том случае, когда ДХ расположены на трех соседних зубцах (что бывает не всегда), то угол , где Z - число зубцов статора двигателя, например, с зубцовым шагом обмотки, при этом электрический угол радиан. В качестве измерителя скорости вращения двигателя используют тахометрические обмотки, размещенные на зубцах с ДХ.

Управление двигателями осуществляется от блока управления, содержащего кроме электронных устройств еще и блок питания. Структурная схема привода показана на фиг. 2.

Она содержит исполнительный двигатель 1 (равный по мощности четырем двигателям реального привода), датчик положения ротора 6 на N=n⋅m=12 ДХ, измеритель скорости вращения 7 на двенадцати секциях тахометрических обмоток, усилитель мощности 8 с формирователем управляющих сигналов 9 на входе, преобразователь напряжения 10 измерителя скорости 7 в реверсивный сигнал постоянного тока с фильтром 11 на выходе, а также входное устройство 12. Кроме того, в схему входят силовой редуктор 13, нагрузка 5, приборный редуктор 14 и датчик угла 15, являющийся датчиком главной обратной связи.

Усилитель мощности 8 (фиг. 3) в моментных приводах выполняется как регулятор тока, для чего охватывается отрицательной обратной связью по току с помощью трансформатора тока 16. Управление усилителем мощности осуществляется от формирователя управляющих сигналов 9, задающего величину и форму кривой статорного тока двигателей. Формирователь 9 построен на n⋅m резистивно-ключевых схемах [3], ключи которых управляются сигналами ДХ фиг. 3, где величина n⋅m выбрана равной 4⋅3=12. Суммарный сигнал указанных схем и являются сигналом управления iy усилителя мощности. Поскольку выходные сигналы ДХ сдвинуты по фазе на угол , то форма сигнала iy и статорного тока двигателя будет иметь вид квазисинусоидальной ступенчатой кривой с n⋅m ступенями в полупериоде (см. фиг. 3).

При такой форме тока и синусоидальной форме потока выражение для момента имеет вид [3]:

При этом размах пульсации момента определяется формулой:

Для рассматриваемого случая, когда n=4, m=3, величина ΔM`=0,85%.

Аналогичным способом построен и преобразователь напряжения 10 измерителя скорости вращения 7, совокупность которых и образуют датчик скорости ДС.

На фиг. 4 показана схема ДС с фильтром 11 на выходе. Преобразователь 10 построен как синхронный детектор (выпрямитель) выходных напряжений n⋅m секции тахометрических обмоток двигателей и содержит n⋅m (12) резисторно-ключевых схем, управляемых сигналами ДХ. Выходным сигналом ДС является суммарный ток iДС n⋅m резисторно-ключевых схем, выражение для которого имеет вид [3]:

а размах пульсации скорости будет определяться формулой:

На фиг. 4 приведена форма выходного сигнала, где iДС значения n⋅m=12. При необходимости уменьшить величину ΔiДС на выходе преобразователя 10 можно включить фильтр 11 на операционном усилителе, как показано на фиг. 4.

Входное устройство 12 (фиг. 2) содержит два узла сравнения, на которые подаются: сигнал задания Uα1, сигнал Uα2 с выхода датчика угла 15 и сигнал датчика скорости UΩ с выхода фильтра 11. Кроме того, входное устройство содержит усилители, формирующие напряжения ±Uy (фиг. 3) для формирователей управляющих сигналов 9.

Привод работает следующим образом. При подаче на вход привода сигнала задания Uα1 входное устройство вырабатывает на выходе напряжения ± Uс для подачи на вход формирователя управляющих сигналов. Последний вырабатывает ток управления iy, обеспечивая необходимую величину выходного тока усилителя мощности. Следствием этого является образование момента на валу двигателя (или двигателей). Если величина ΔUΩ=Uα1-Uα1-UαΩ оказывается положительной, привод начинает набирать обороты, а если отрицательной, то привод начинает тормозиться с последующим реверсом при отрицательном значении величины Uα1.

Таким образом, предложенный многодвигательный (четырехдвигательный в данном случае) привод обеспечивает более высокую плавность вращения (пульсация момента и выходного напряжения датчика скорости уменьшена в 16 раз по сравнению с многодвигательным приводом без разворота статоров ИД при увеличении частоты пульсации в 4 раза). Последнее, в частности, дает возможность уменьшить постоянную времени фильтра, расширив тем самым полосу пропускания привода.

Источники информации

1. A.c. СССР №978242. Привод опорно-поворотного устройства. Б.Н. Каржавов, В.Н. Бродовский, Ю.П. Рыбкин и др. Б 1982 г. №44.

2. Высокоточные системы управления и приводы для вооружения и военной техники / Под редакцией В.Л. Солупина. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 1999 г.

3. Баранов М.В., Бродовский В.Н., Зимин А.В., Каржавов Б.Н. Электрические следящие приводы с моментным управлением исполнительными двигателями. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2006 г.

Многодвигательный привод поворотной платформы, содержащий n равномерно размещенных по периметру платформы идентичных двигателей, снабженных m-фазными датчиками положения ротора и скорости его вращения, отличающийся тем, что роторы или статоры смежно расположенных двигателей развернуты в пространстве одинаково на угол , обеспечивающий сдвиг фаз указанных датчиков на электрический угол радиан, где n - число двигателей, Z - число зубцов магнитопроводов двигателей, m - число фаз датчиков положения ротора.
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ
МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 111-120 of 208 items.
19.12.2018
№218.016.a8e2

Способ идентификации линейной динамической системы

Изобретение относится к автоматическому управлению. Способ идентификации линейной динамической системы включает первоначальное задание передаточной функции системы априорного вида в дробно-рациональной форме. Устанавливают нормированную длительность неустановившегося движения, затем массивы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675281
Дата охранного документа: 18.12.2018
24.01.2019
№219.016.b320

Способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и направлено на определение коэффициента теплопередачи в конвективно охлаждаемых деталях, например в лопатках газовых турбин. Предложен способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, включающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677973
Дата охранного документа: 22.01.2019
09.02.2019
№219.016.b895

Комбинированный ротор для высокоскоростной электрической машины

Изобретение относится к области электротехники, в частности к конструкции ротора с постоянными магнитами для высокоскоростной электрической машины. Технический результат – повышение надежности. Комбинированный ротор содержит постоянные магниты, установленные на валу из магнитомягкого материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679311
Дата охранного документа: 07.02.2019
15.02.2019
№219.016.ba9b

Способ управления током асинхронного двигателя при питании от автономного инвертора напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления оптимальными по быстродействию электроприводами. Техническим результатом является стабилизация частоты переключения тока автономного инвертора напряжения, питающего статор асинхронного двигателя. что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679831
Дата охранного документа: 13.02.2019
15.02.2019
№219.016.bac6

Способ управления напряжением на нагрузке в регуляторе с регулируемым преобразователем напряжения

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях для гибкого регулирования и стабилизации напряжения электрической сети и направлено на расширение диапазона регулирования напряжения на нагрузке. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679829
Дата охранного документа: 13.02.2019
20.02.2019
№219.016.bc23

Регулятор переменного напряжения

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в электрических сетях. Техническим результатом является расширение области применения за счет увеличения диапазона и дискретности регулирования напряжения на нагрузке без повышения массогабаритных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680146
Дата охранного документа: 18.02.2019
20.02.2019
№219.016.bc42

Способ стабилизации напряжения генератора с изменяющейся частотой вращения вала и комбинированным возбуждением

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания летательных аппаратов. Техническим результатом является повышение энергоэффективности процесса стабилизации. Способ стабилизации напряжения генератора заключается в изменении значения тока...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680147
Дата охранного документа: 18.02.2019
20.02.2019
№219.016.bc57

Катодный блок сварочной электронной пушки

Изобретение относится к области вакуумной электроники, а именно к оборудованию для электронно-лучевой обработки материалов. Технический результат - расширение технологических возможностей, упрощение работы по сборке и замене катодного узла электронной пушки и сокращение времени...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680150
Дата охранного документа: 18.02.2019
21.03.2019
№219.016.eac9

Способ моделирования процессов в химических реакторах

Изобретение относится к способам моделирования процессов получения водорода за счет гидролиза твердого реагента - алюминия в реакционном сосуде, и может быть использовано для оптимизации гидродинамических процессов и массообмена в альтернативных вариантах проектируемых генераторах водорода на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682612
Дата охранного документа: 19.03.2019
29.03.2019
№219.016.ee55

Энергосберегающий электропривод для стенда испытаний тракторных шин

Изобретение относится к испытаниям транспортных средств, в частности к стендам для динамических испытаний пневматических шин. Стенд для динамических испытаний тракторных шин содержит установленный на опорах барабан, электродвигатель, вращающий барабан, инвертор напряжения, нагружающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682806
Дата охранного документа: 21.03.2019
Showing 1-5 of 5 items.
18.05.2018
№218.016.5239

Исполнительный агрегат электропривода

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах. Технический результат заключается в улучшении технических характеристик исполнительного агрегата и привода в целом, а именно в повышении момента двигателя и крутизны генератора; компенсации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653065
Дата охранного документа: 07.05.2018
09.06.2018
№218.016.5fd0

Исполнительный агрегат электропривода

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах. Техническим результатом является повышение плавности вращения нагрузки и расширение полосы пропускания электропривода. Исполнительный агрегат содержит синхронный двигатель с возбуждением от постоянных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656882
Дата охранного документа: 07.06.2018
27.08.2019
№219.017.c3f9

Способ защиты от эксцентриситета ротора электрической машины переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты от эксцентриситета ротора электрических машин переменного тока. Технический результат заключается в повышении точности определения эксцентриситета ротора электрической машины в способе защиты от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698312
Дата охранного документа: 26.08.2019
17.01.2020
№220.017.f661

Электромеханический преобразователь с жидкостным охлаждением и электронным управлением

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключатся в расширении функциональных возможностей и повышении надежности. Электромеханический преобразователь с электронным управлением включает разделенные зазором статор и ротор, каждый из которых содержит активную часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711084
Дата охранного документа: 15.01.2020
29.06.2020
№220.018.2cf5

Электрический следящий привод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих системах регулирования. Технический результат заключается в увеличении выходной мощности и улучшении технических характеристик привода, а именно: в увеличении момента двигателя и крутизны генератора, снижении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724926
Дата охранного документа: 26.06.2020
+ добавить свой РИД