автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Двухкоординатный линейный асинхронный электропривод



московский энергетический йнсшэт

I

На правах рукописи

Медведев Владимир Алексеевич

двухкоординатшй линейшй асинхрокный электропривод

Специальность - 05.09.03 - Электротехнические комплексы и

системы, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа вьполнена на кафедре робототехнических систем Воронежского политехнического института

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Шиянов А.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Ивоботенко Б.А.

кандидат технических наук, доцент Сафонов А.И.

Ведущее предприятие - Воронежский научно-исследовательский институт электромеханики

Защита состоится 12 ноября 1993 г. в час. ОО мин. в аудитории MZ^ti на заседании специализированного Совета К 053,16.06 Московского энергетического института (технического университета).

Огзиш на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 105635, ГСП, Москва, Красноказармекная у*., д. 14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан " 2 " 0/сТяЪрЯ 1993 р.

Ученый секретарь специализированного

Совета К 053.16.06 к.т.н., доцент Т.В.

- 3 -

0Б4АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современном промысленном производстве получает разнообразные применения линейный электропривод, позволяющий реализовать различные траектории перемещения исполнительного органа без кинематических преобразователей вида движения и в ряде случаев сливающийся с производственны! оборудованием. Разработки в области линейного электропривода ведутся в ряде развитых стран: Японии, Великобритании, ^гранции, Германии, США, Канаде, России.

Одной из тенденций современного развития линейного электропривода является создание на его основе промшленных устройств с широкими функциональными возможностями, что связано с разработкой и исследованием новых специальных электрических машин. »

Известны линейная асинхронная калина (ЛАМ), в которой осуществляется одновременное поступательное движение двух вторичных элементов (ВЭ), расположенных по разные стороны от центрального индуктора, а также трехкоординатннй двигатель, в котором по одну сторону от центрального двухкоординатного индуктора с фазной обмоткой находится неподвижный двухкоординатный ивдуктор, выполненный в виде ферромагнитной плиты с прямоугольными зубрами, а по другую сторону- «гороид, вращающийся при подключении питания к обмотке центрального индуктора.

Конструкщм ЛАМ с двумя ВЭ и трехкоординатного двигателя с центральньм индуктором и тороидом позволяют осуществлять только взаимосвязанное или попеременное регулирование скоростей элементов подвижной части, что ограничивает функциональные возможности таких двигателей. В связи с этим актуальной становится задача разработки и исследования двухкоординатного линейного электропривода, обеспечивающего возможность раздельного регулирования скоростей подвижного элемента с фазной обмоткой (фазного элемента) и беэобмоточного вторичного .элемента, расположенных последовательно по одну сторону от неподвижного индуктора.

Под раздельным будем понимать такое регулирование, при котором установившиеся скорости элементов подвижной части определяются соответствующими сигналами задания я не зависят друг от друга.

Диссертационная работа вмтолнялась в соответствии с целевой комплексной программой "Роботы" Минвуза РСФСР в рамках НИР 58/89

"Создание экспериментального роботизированного сборочного комплекса деталей бытовой видеотехники" ( номер гос. per. 01.89. 0033594 ) и программой "Новые технологии", HHP G8/92 "Разработка двухкоординатных электроприводов мехатронных модулей на базе линейных асинхронных двигателей" ( номер гос. per. 01.92.0017954) на кафедре "Робототехнические системы" Воронежского политехнического института.

Целью работы являются разработка и исследование двухкоорди-натного линейного электропривода с раздельны* регулированием скоростей фазного и вторичного элементов подвижной части.

Поставленная цель связана с решением ряда конкретных задач, к которым относятся:

1. разработка и исследование линейной машины, обеспечивающей возможность раздельного регулирования скоростей фазного и вторичного элементов (ФЭ) и (ВЭ);

2. разработка системы управления двухкоординатного линейного электропривода (ДЛЭП) с раздельным регулированием скоростей ФЭ к ВЭ;

3. разработка математической модели, создание алгоритмов и программ расчета статических и динамических характеристик ДПЭП;

4. исследование основных режимов работы ДЯЭП в составе предлагаемой структуры управления.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. предложены принцип работы и базовая конструкция новой ЛАМ, обеспечивающей возможность раздельного регулирования ско-

' ростей ФЭ и ВЭ;

2. определены принципы раздельного управления движением ФЭ

и ВЭ;

3. разработаны функциональные схемы ДДЭП с раздельным регулированием скоростей ФЭ и ВЭ для асинхронного и синхронного режимов работы;

4. получены аналитические выражения для расчета усилий,

- действующих на ФЭ в статических и динамических режимах работы, с учетом несимметрии взаимных индуктивноетей между фазами индуктора и ФЭ;

5. составлены и решены на ЭВМ уравнения динамики ДДЭП при разгоне ФЭ и ВЭ;

6. разработаны функциональные схемы электропривода модуля подачи деталей из магазина на позицию сборки, выполненного на

основе ЛАМ с поступательным перемещением 53 и БЭ; .

Практическая ценность работы.определяется следуя идами результатами:

1. разработаны новые, защищенные авторскими свидетельствами, модули для автоматической подачи заготовок в зону пресса и извлечения из рабочей зоны ферромагнитных деталей на основе ЛАМ с $3 и Ю;

2. реализован ДЛЭЛ с вращательно-поступательнш движением дискового ротора;

3. разработаны алгоритмы и программы расчета статических и динамических характеристик ДЛЭП с движением Фд и Ш;

4. реализован электропривод модуля подачи деталей из магазина на основе ЛАМ с поступательным перемещением ФЭ и ВЭ;

Результаты работы внедрены:

- отделом 650 научно-производственного предприятия "Видео-фон" при создании роботизированного сборочного комплекса деталей видеотехники;

- в учебный процесс кафедры "Робототехнические системы" Воронежского политехнического института в составе лабораторного стевда для исследования Д1Ш транспортного модуля робототехни-ческого комплекса.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на ряде конференций:

- XI Всесоюзной конференции по проблемам автоматизированного электропривода, г. Суздаль, 1991 г.;

- Всесоюзной конференции к 100-летию изобретения трехфазного асинхронного двигателя "Современные проблемы электромеханики", г. Москва, 1989 г.; <

- областной научно-практической конференции "Повышение эффективности функционирования систем и устройств", г. Воронеж,

1988 г.;

- областных научно-технических конференциях "Опыт разработки и внедрения в производство роботов и ГПС, г. Вороне«, 1987 -

1989 г.г.

Кроме того, результаты работы докладывались и обсуждались на заседании кафедры "Робототехнические системы" Воронежского политехнического института.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликованы 17 научных трудов, в том числе 4 статьи, б авторских свк-

- б -

детельств, 7 публикаций в виде тезисов докладов. Результаты работы также отражены в заключительных депонированных отчетах по НИР.

Структура и обгем работы. Диссертационная работа состоит из введения, о глав, заклвчения, списка использованных источников из 131 наименования, 5 приложений и содержит 130 страниц основного машинописного текста, 21 страницу приложений и 54 страницы иллюстраций ( 72 рисунка ). В тексте работы содержатся 12 фотографий, 19 таблиц. Общий объем 205 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертации, показаны новизна и практическая ценность работы, дано представление о ее структуре.

Лервая глава посвящена теоретическому исследованию разработанной и изготовленной ЛАМ с 4Э и ВЭ.

Анализ конструкции и принципа работы известного трехкоорди-натного двигателя ( A.c. J359863 СССР, ШШ Н02К 41/02 ) показывает, что поскольку по всем элементам машины проходит единый магнитный поток, раздельное регулирование скоростей подвижного двухкоординатного иццуктора и Ю, выполненного в виде торонда,неосуществимо.

В разработанной ЛАМ конструктивно заложена возможность раздельного регулирования скоростей ФЭ и ВЭ ( рис. I ). Шихтованный ферромагнитный пакет W 2 имеет двухстороннюю зубцовую зону. Схема трехфазной обмотки ФЭ 2 обеспечивает протекание токов в активных проводниках, расположенных в пазах пакета фазного элемента 2, находящихся друг над другом, в противоположных направлениях (рис.2). При отсутствии насыщения ярма пакета достигается относительная независимость магнитных потоков Ф^ и Фг в верхней и нижней частях машины, что является необходим» условием осуществления раздельного регулирования скоростей ФЭ 2 и вторичного элемента I, выполненного в виде деухслоЛюй полосы или диска.

Рассмотренная конструкция фазного элемента 2, а также выполнение неподвижного индуктора 3 в виде шихто^-шного ферромагнитного пакета, в пазах которого уложена трехфазная обмотка, являются су-щественнши отличиями новой ЛАМ, обеспечивающими возможность раздельного регулирования скоростей ФЭ 2 и ВЭ I.

Анализ режимов работы новой ЛАМ показывает, что при подводе

ииииыыииииыы

[ 1ЛШ1Ш1ЛШ 1Л_0

и ииии и и и и и и

у.

Двигатель В Гг .

Абигатель!

Рис. I. Картина магнитного поля в новой линейной асинхронной машине с фазнъм и вторичнъм элементами подвижной части

Рис. 2. Схема обмотки фазного элемента новой линейной асинхронной машины

питания к обмотке индуктора 3 и короткозамкнутой обмотке фазного •элемента 2. движение «О 2 относительно индуктора 3 и И I относительно разного элемента 2 происходит в одном направлении; при питании об:.'.отк»: ¿3 2 и короткэз&укнутой обмотке индуктора 3 олекен-ты подгиу.нэй части перемещаются в противоположных направлениях. В систг.ке двойного питания достигается возможность движения 2 «Ы'1 как а одном, так и в противоположных направлениях.

Относительная независимость магнитных потоков Ф/ и Ф2 позволяет при теоретическом исследовании новой ЛАМ мысленно разделить магнитную цепь машины на двигатель I с фазным олс;.:снтом и двигатель 11 с вторичным элементом ( см. рис. I ). При расчете тягового усилия Рп , действующего на &3 I, зубчатая поверхность индуктора двигателя Л заменялась гладкой, реальные токи представлялись чкЕивалентным слоем тока, и использовались известные выражения, основанные на трехмерной модели магнитного поля в воздушном зазоре двигателя П ( Ямамура С. Теория линейных асинхронных двигателей. - Д.: Энергоатомиздат, 1983. - С. 119 - 121 ).

Расчет усилия Рх , действующего на $3 2, целесообразно производить на основе записи уравнений для потокосцеплений и токов в фазах обмоток ЛАМ в трехфазной системе координат, учитывая . несимметрию магнитной цепи двигателя I.

Уравнение для расчета потокосцепления Л -ой !азы ЛАМ:

% = 1„- ¿п (I)

где - собственная индуктивность П -ой фазы;

¿п - ток в —ой фазе;

Мп,} - взаимная индуктивность между л -ой и ^ -ой фазами двигателя I; ¿у - ток в ^ -ой фазе.

Электромагнитная энергия обмоток двигателя I:

И/эях = ( 2 )

Электромагнитное усилие взаимодействия индуктора и 2:

Рт = Ъ\Л/эм1/дХ4, (3)

где X У - положение ФЭ 2 относительно индуктора 3.

Ирм выводе выражения для расчета Рх были приняты допущения о гармоническом характере изменения взаимных индуктивностей мевду фазами обмоток индуктора 3 и ФЭ 2 ( при неравенстве их максимальных значений Мп^т) в процессе перемещения фазного элемента 2 и синусоидальности токов Сп и в обмотках машины.

- 9 -

Выражение для расчета усилия, действующего на ÍS

+ Ma{je2n,-sin± f)■ Sin Ы-t)■ ^п (UJ¿-t± if

* Ma<jCZm-S¿n(§™± -s/n (w<-t)

* ^gf^scn (Жэс< ±éf).s¿n(u)Yt±§f)

+ М<к,сгт • sin(&XS±2f).scp(aj£±^)-s¿n(Ctí¿t + ■sen (Srx*±if)-s¿»(¿Jf-t± (и)г é,

+ "crfzn,' ^^ (§x<± ф-scr,(wft(сц

( 4 )

где £Г - полюсное деление обмоток <¿d 2 и индуктора 3; Т/т, IZrr¡- амплитудные значения токов ФЭ 2 и индуктора 3; U)itu)¿ - угловые частоты токов id 2 и индуктора 3;

У/ - начальный сдвиг фаз между соответствующими токами обмоток индуктора 3 и ФЭ 2; На основании выражения ( 4 ) рассчитаны и построены зависимости усилия Гх от угла сдвига фаз при определенных значениях ЗС1 и равенстве частот и ¿¿/j . Угловые характеристики f-j-(%) имеют вид, близкий к синусоидальному.

Для расчета механических характеристик двигателя Л была разработана программа на основе трехмерной модели поля в воздушном зазоре. Механические характеристики имеют вид, обычный для низкоскоростных ЛАД с комбинированным ВЭ.

Во второй главе определены принципы раздельного управления движением ФЭ и Bd, а также разработаны функциональные схемы ДЛЭЛ для асинхронного и синхронного режимов работы.

В качестве параметров управления выбраны токи индуктора и ФЭ. при питании от регулируемых источников тока ( FMT ) имеется возможность формирования трехфазных симметричных систем токов в несимметричных обмотках машины. Это позволяет повысить равномер-

ность движения ФЭ и ЕЭ по сравнению с вариантой питания от источников трехфазного напряжения. Важным достоинством такого варианта питания является также отсутствие влияния на токи индуктора и ФЭ наводимых в фазах обмотак ЭДС, изменяющихся в процессе регулирования скоростей подвижной части. Поэтому питание обмоток машины от трехфазные РИТ является необходим»! условием осуществления раздельного управления движением ¿d и ÍÜ.

Регулирование скорости ВЦ осуществляется изменением частоты fn тока ОД, т.к. при этом изменяется скорость движения

поля фазного элемента в соответствии с выражением:

V„+=2Tf„- (5)

Реверс ВЭ происходит при изменении порядка чередования фаз токов в обмотке ФЭ.

Скорость ФЭ изменяет свой знак и регулируется в системе двойного питания. Для установившегося режима работы ЛАМ справедливо выражение:

Vни - Vn* * V<P » ( 6 )

где Vau, V/гф - скорости движения полей индуктора и ФЭ;

Vtp - скорость фазного элемента. Цр =r V„u- V„+ = 2Tfrz-гт-fr. = гт(*г*Г ( 7 )

где -f-rz - частота тока индуктора. Перемещение фазного элемента:

ОС 1= I=" 2r(fn-f„)-t = ( 8 )

Выражение ( 4 ) при допущении о равенстве максимальных значений взаимные индуктивнэстей Mr^fin я подстановке в него уравнения ( 8 ) после преобразований приводится к следующему виду:

Fx = sin V?. С 9 )

Из выражения ( 9 ) следует, ото усилие Fr , действующее на фазный элемент ЛАИ с заданными конструктивна« параметрами, может регулироваться изменением начального угла сдвига фаз У? при постоянных амплитудах Т4т и Тат токов ФЭ и индуктора. При реверсе ВЭ ( за счет изменения направления движения поля ФЭ ) для сохранения направления действия усилия Fx необходимо изменить шах угла У/ на противоположный.

В синхронном репою работы скорость ФЭ регулируется изменением разности частот ^тг'^п 8 сответствии с выражением ( 7 ).

- II -

В асинхронном режиме работы введем положительную обратную связь по положению $Э. Лри задании начального разового сдвига У/ фазный элемент начинает движение, а разность частот -Ргг -нарастает пропорционально скорости ^Э. Стабилизация скорости ФЭ на заданном уровне может осуществляться за счет введения отрицательной обратной связи по скорости Разного элемента и регулирования усилия ¿> изменением начального угла сдвига фаз в функции рассогласования заданной и фактической скорости.

■ Ориентация ФЭ относительно индуктора осуществляется изменением угла при равенстве частот токов - ^ .

На основании вышесказанного, принципы управления движением ФЭ и ВЭ сформулированы следующим образом:

1) параметрами управления являются токи индуктора и ФЭ;

2) регулирование скорости ВЭ осуществляется изменением частоты тока ФЭ;

3) ориентация фазного элемента относительно индуктора происходит при равенстве частот токов ивдуктора и 4Э путем изменения фазового сдвига между токами соответствующих фаз;

4) регулирование тягового усилия, действующего на фазный элемент, с целью стабилизации скорости ФЭ, осуществляется за счет изменения начального сдвига фаз между токами индуктора и ФЭ;

5) в синхронном режиме работы скорость фазного элемента регулируется изменением разности частот токов индуктора и ФЭ;

6) в асинхронном режиме работы скоростью ФЭ управляют в системе с внутренним контуром регулирования тока индуктора, внешним контуром регулировании скорости фазного элемента и положительной обратной связью по положению ФЭ.

В соответствии с определенными принципами управления разрабо-.таны функциональные схемы Д1ЭП для асинхронного и синхронного режимов работы, каждая из которых содержит канал регулирования скорости ВЭ и канал регулирования скорости ФЭ.

В разработанной ДИЭП обеспечивается соответствие уотановив-пгхся значений скоростей ВЭ и ФЭ сигналам задания скоростей ¿/зс/ , изсг , т.е. осуществляется раздельное регулирование скоростей элементов подвижной части, и тем спит достигаются новнэ функци-окалышэ возможности линейного электропривода.

В третьей главе рассмотрен!! особенности динамических процессов, протекавших в ДИЭП с врацательда-поступательным движением дискового ротора.

Математическая модель линейного электропривода представляет ' собой математическое описание элементов разработанной функциональной схемы ДЛЗЛ, пырахения для расчета тяговых усилий, действующих на ФЭ и £3, а такке уравнения движения элементов подвижной части.

Обобщенными силами, определяющими динамику перемещения ФЭ и вращения дискового ротора, являются электромагнитное усилие , усилие сопротивления движению Рс/ , электромагнитный момент Мд , действующий на ротор со стороны разного элемента и момент сопротивления вращению диска Мсг ( рис. 3 ).

Уравнения дничекпя ад и ротора:

(10)

М9-Мсг= ]

где тг - еумдарная масса йЗ и дискового ротора;

- момент /нерпии и угловая скорость ротора.

На основе полученной математической модели ДЯЭП была разработана программа расчета переходных процессов.

На первом этапе теоретических исследований по результатам расчетов построены кривые переходных процессов в канале регулирования скорости ЬЭ ( рис. 4 ).

При организации канала по принципу частотно-токового управле-ления переходная характеристика близка к линейной (кри-

вая 2), однако в этом случае в ходе переходного процесса изменяются амплитуда Т4т ( кривая 3) и частота (кривая 4) тока £Э, что обуславливает сильное взаимовлияние каналов регулирования скоростей фазного и вторичного элементов.

¡1ри раздельном управлении параметры 14т и /г/ определяются соответствующими сигналами задания и не изменяются в ходе переходного процесса, переходная характеристика канала регулирования скорости БЗ апериодическая (кривая I). Однако, изменение скорости Лд и в этом случае связано с регулированием частоты .

В связи с этим на втором этапе исследований анализировалось влияние частоты -РТ4 на движение фазного элемента.

Преобразования выражения { 4 ) показали, что вследствие несимметрии взаимных индуктивностей между различными фазами индуктора и ФЭ наряду с основной движущей составляющей, усилия появляются дополнительные составляющие, изменяющиеся во времени с угловыми частотами СЦ-Щ^ и

Нсг-

Рис. 3. Линейная асинхронная машина с фазным з-т-и'.-нтом и дисковым ротором

Рис. 4. Лереходиые процессы в канале регулирования скорости вторичного элемента

- 14 -

Выражение длк дополнительной низкочастотной составляющей: ' С - рича • м [~ - (Ч-Щ)* -ЪЬ + ' sen [-¡(fx* - (UJA-UJ<)t +

+ W-^Jt+lf-y J. ill)

Выражения для дополнительных высокочастотных составляющих: + Рвчв' sin

ч r^Sfrffxt+W+uDt+lf+y]. (12)

c ( 13 )

Трехфазные системы Рн'ц , F&'4 и FB4 дополнительных составляющих усилии Fr вызывают колебания скорости ФЭ, причем амплитуда высокочастотных колебаний скорости фазного элемента уменьшается с ростом угловой частоты CUf (и, соответственно, частоты сОг ) вследствие инерционности фазного, элемента.

Таким образом, взаимовлияние каналов регулирования'скоростей ВЭ и ФЗ проявляется в том, что частота тока ФЭ, определяющая скорость движения дискового ротора, оказывает воздействие на частоту и амплитуду колебаний фазного элемента.

Помимо составляющих усилия , на динамику движения ФЭ

оказывает влияние целый ряд факторов, степень воздействия которых зависит от структуры канала регулирования скорости ФЭ. В связи с этим на третьем этапе теоретических исследований анализировались построенные по результатам расчетов переходные процессы в синхронном и асинхронном режимах работы.

В разомкнутой по скорости ФЭ системе ( рис. 5 ).двигатель I имеет особенности, присущие сикхроннш машинам. Движение ФЭ сопровождается собственными колебаниями усилия Fr (кривая I), скорости Уф (кривая 2) и перемещения ОС4 (кривая 3).

хц

И м/с м

16 - о, 4 - 0,03-

8 - 0,2 -0,04.

Э 0 0

Рис 5. Переходные процессы в синхронном режиме работы

Уф, м/с хц м - роь

0,06 •0,06 ■ 1,2-

0,0* -Ц04 - 0,8.

о,ог -0,02 - 0,4-

ООО

и

0,2 а4 0,6 0,8 4,0

Рис.6. Переходные процессы в асинхронном режиме работы

Ра9/с 80

60

40

20

0 0,4 0,2 0,5 0,4 0,5 0,6 О,? м,Н-м * - *гг МГц ; 2-/„= 20Гц; 3 - 30Гц. Рис. 7. Механические характеристики двигателя Л с дисковым ротором

В асинхронном режиме работы ( рис. 6) за счет.регулирования / угла % (кривая I) осуществляется демпфирование колебаний скорости Уф (кривая 2) и перемещения XI (кривая 3).

Таким образом, в асинхронном режиме работы скорость ФЭ практически не зависит от частоты тока ФЭ, определяющей скорость ВЭ, т.е. осуществляется раздельное управление перемещением ФЭ и ВЭ. .

Четвертая глава посещена вопросам экспериментальных исследований разработанного и изготовленного с участием автора ДЛЭП.

Экспериментальный образец ДЛЭП включает в себя ДАМ с ФЭ и дисковым ротором, а также стойку системы управления, реализованной в соответствии с предложенной функциональной схемой. Яри снятии механических и энергетических характеристик ось ротора соединялась с валом нагрузочной машины.

На первом этапе исследований проверялось основное положение о возможности раздельного регулирования скоростей ФЭ и ВЭ. При питании обмоток ЛАМ от трехфазных РИТ скорости ротора и ФЭ устанавливались пропорциональными соответствующим сигналам задания, т.е. осуществлялось раздельное управление перемещением элементов • подвижной части.

На втордм этапе исследований сравнивались полученные теоретически и экспериментально характеристики, и. тем сами* проверялась правильность выбора методов расчета процессов в ДЯЭП.

На рис. 7 показаны механические характеристики двигателя П при различные, частотах -Гп тока ФЭ, на рис. 8 - соответствующие переходные характеристики. Отмечена хорошая сходимость расчетных (сплошные линии) и экспериментальных (пунктирные линии) кривых, достаточная чля проведения инженерных расчетов.

Полученные экспериментально зависимости взаимных индуктив-ностей от перемещения ФЭ имеют характер,^близкий к гармоническому ( рис. 9), что подтверждает корректность допущения, принятого при выводе выражения ( 4 ) для расчета усилия £х

Осциллограммы переходных характеристик канала регулирования скорости ФЭ, изображенные на рис. 10, подтверждают наличие в синхронном режиме работы собственных и высокочастотных колебаний скорости ФЭ, амплитуда которых возрастает При снижении частоты .

На третьем этапе исследований определялись энергетические показатели ДЛЭП. За счет полезной механической мощности вращающегося дискового ротора ДЯЭП имеет К1Щ, равный 32 %, при неподвижном фазном элементе.

Рис. 8. Переходные характеристики канала регулирования скорости вторичного элемента

Рис. 9. Изменение взаимных индуктивностей между фазами индуктора и ФЭ

Рис. 10. Переходные характеристики канала регулирования скорости фазного элемента

- ¿У -

В пятой главе рассмотрены разработанные с участием автора новые модули на основе ДАЧ с ФЭ и ВЭ. •

В ходе создания роботизированного сборочного комплекса деталей видеотехники разработан и изготовлен экспериментальный образец электропривода, позволяющего перемещать детали из магазина на позицию сборки и удалять собранный узел из рабочей зоны. Исполнительной частью привода является ЛАМ с поступательным перемещением фазного и вторичного элементов подвижной части.

Привод содержит внутренний контур регулирования фазных токов, подчиненный внешнему контуру регулирования скорости ФЭ. Блок задания режимов работы привода по сигналам обратной связи по скорости и перемещению формирует законы управления в соответствии с рабочим циклом: движение ФЭ в системе частотно-токового управления; перемещение ЪЭ в том же направлении; реверс ФЭ при сохранении направления движения ВЭ; реверс ВЭ.

Перемещение ФЭ и ВЭ в одном направлении обеспечивается подключением к трехфазному РИТ обмотки индуктора при короткозамкну-той обмотке ФЭ; перемещение ФЭ и ВЭ в противоположных направлениях достигается питанием обмотки ФЭ, при этом обмотка ивдукто-ра замкнута (накоротко.

Помимо создания модуля подачи деталей из магазина разработан ряд устройств для перемещения листовых заготовок и удаления ферромагнитных деталей из зоны обслуживания на базе ЛАМ с ФЭ и ВЭ, защищенных авторскими свидетельствами.

Новые модули на'основе ЛАМ с ФЭ и ВЭ позволяют расширить функциональные возможности линейного электропривода.

В приложениях приводятся таблицы расчетных и экспериментальных данных, а также листинги программ расчета характеристик ДШ1.

'ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В основном результаты работы сводятся к следующим положениям:

1. необходимши условиями осуществления раздельного регулирования скоростей ФЭ и ВЭ новой ЛАМ являются независимость потоков индуктор - Фа и ФЭ - ВЭ, а также питание обмоток малины от РИТ;

2. регулирование скорости ВЭ при раздельном управлении осуществляется путем изменения частоты при постоянной амплитуде токов фазного элемента;

3. скорость ФЭ регулируется в асинхронном и синхронном реки-

мах работы;

4. механические и переходные характеристики канала регулирования скорости дискового ротора могут с достаточной для практики степенью точности определяться на основе соотношений для расчета одностороннего ЛАД с комбинированным вторичным элементов;

5 . Анализ динамики перемещения Ъд целесообразно проводить на основе записи уравнений для потокосцеплени!! и токов в трехфазной системе координат, учитывая неекмметрию взаимных индуктивностей между обмотками иддуктора и фазного элемента;

6. в ходе исследований какала регулирования скорости лЗ в синхронном режиме работы выявлено наличие собственных л высокочастотных колебаний скорости ФЭ, которые проявляются главным образом на низких частотах токов, питающих обмотки махины;

7. в асинхронном режиме работы благодаря наличию стабилизирующей отрицательной обратной связи скорость К) практически не зависит от частоты токов, питающих его обмотку, т.е. осуществляется раздельное управление движением hö и Ьд;

6. новые модули на базе ЛАМ с Ш и ВЭ позволяю? расширить функциональные возможности линейного электропривода.

Основные положения диссертации отражены в публикациях:

1. Медведев В.А., Шиянов А,И. Латематическзе описание переходных процессов в линейных асинхронны« двигателях с фазиш и двойни« еторичжжи элементами. - Ворон**, 1989. - IV с. - Дел. в Информэлектро 29.12.09, ff 268 - эт 83.

2. Шиянов А.И., Медведев В.А., Анненков А.Н. Линейный асинхронный частотно-токовый привод манипулятора для перемещения заготовок // Современные проблемы электромеханики: Тез. докл. Всее. научн.-техн. конф. - М., 1989. - 4.2. - С. 97 - 98.

3. Шиянов А.И., Медведев В.А., Слегсокуров D.C., Анненков А.Н. Система управления манипулятора для однол'озициоиной сборки узлов. -.Воронеж, 1990. - 15 с. - Деп. в Инфориэлектро 28.06.90, »62 -зт90.

4. Медведев В.А., Шиянов А.И. Управление линейным асинхронным двигателем с двойнш вторичн» элементом. - Воронеж, 1993. -18 с. - Деп. в ШНИТИ 12.03.93, £ 604 - В 93.

5. Шиянов А.И., Медведев В.А., Анненков А.Н. Электропривод на основе линейного асинхронного двигателя с двойньм вторичным элементом // XI Всес. научн.-техн. конф. по проблемам автоматиз. электропривода: Тез. докл. - Суздаль, 1991. - С. 49 - 50.

- 20 -

6. A.c. 1625562 СССР, ММ В 21 D 43/18 , 45/08. Устройство ' для удаления ферромагнитных деталей из рабочей зоны оборудования / В.А.Медведев, А.Н.Анненков, А.И.Шиянов (СССР). - £ 4603357/27; Заявлено 09.11.08; Опубл. 07.02.91. Бол. № 5. - б с.

7. A.c. 1о37913 СССР, Ш В 21D 43/18. Устройство для отделения от стопы и перемещения ферромагнитных листов в зону обработки / А.Н.Анненков, В.А.Медведев, А.И.Шиянов (СССР). -

» 4603367/27; Заявлено 09,11.68; Опубл. 30.03.91. Бил. № 12. -6 с.

в. Анненков А.Н., Медведев В.А. Анализ использования линейных приводов в устройствах автоматической подави // Системы управления и электроприводы роботов: Мвжвуз. сб. научн. трудов. -Воронеж, 1989. - С. 147 - 150.

9. Медведев В.А. Применение линейных асинхронных электроприводов в составе ГА11 // Опыт разработки и внедрения в производство роботов и РИС: Тез. докл. научн. - техн. конф. - Воронеж, 1987. - С. 33 - 34.

10. Медведев В.А., Сергеев A.A. Расчет характеристик линейных асинхронные двигателей с применением ЭВМ // Повышение эффективности функционирования систем и устройств: Тез. докл. области, научн, - техн. конф. - Воронеж, 1988. - С. 22 - 23.

Пплтсвпп kjп(п«гк Л—

л' (¿5 т"р,.ж 1™ ®

Тннофафия МЭИ, Kpnt'HoK« 1ариснт)Я, 13.