Вентильный электродвигатель

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ :эЛЕКтродвигА- : ТЕЛЬ, содержащий синхронную машину, m секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразсУвателя частоты , цепи управления силовыми ключами которого подключены к выходам т-канального формирователя-распределителя импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сумматора, выход которого подключен к первому входу порогового элемента, к двум входам нелинейного сумматора п-го канала формирова- . теля-распределителя импульсов подключены (п-1) и (п-2) секции якорной обмотки , отличающийся тем, что, с целью .повышения надежности запуска и упрощения конструкции, в него введены m цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и активно-реактивного контура с регулируемыми постоянными времени заряда, и разряда и каждая из которых включена со стсфоны ключа к выходу п-го порогового элег мента, а со стороны указанного активно-реактивного контура - к второму входу, (п-1) порогового элемента. 2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что каждый § указанный активно-реактивный контур снабжен по крайней мере одним управ ляющим входом, подключенным к дополнительному регулируемому источнику напряжения. Эд

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H.ABTOPGH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ нелинейного сумматора, выход которого подключен к первому входу порогоaoro элемента, к двум входам нелинейного сумматора п-го канала формирова- . теля-распределителя импульсов подключены (n-.1) и (и-2) секции якорной об" мотки, отличающийся тем, что, с целью. повышения надежности запуска и упрощения конструкции, в него введены m цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и активно-реактивного контура с регулируемыми постоянными времени заряда и разряда и каждая из которых включвна со стороны ключа к выходу и-го порогового эле- . мента, а со стороны указанного активно-реактивного контура - к второму входу. (h-1) порогового элемента.

2; Электродвигатель по п, 1, о тл и ч а ю шийся тем, что каждый указанный активно-реактивный контур снабжен по крайней мере одним управ" ляющим входом,. подключенным к дополнительному регулируемому источнику напряжения.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblTl44 (21) 3309351/24-07 (22) 01.07.81 (46) 23.03.83. Бю . К il (72) А.А. Иванов, В.Н.Кондратьев, В.К.Лозенко и В.М.Иаряхин (71) калужский завод автоматоэлектрооборудования им. 60-летия Октября и

Иосковский ордена Ленина и ордена Ок:тябрьской Революции энергетический институт (53) 621.313 13,014. 2:621.382(088.8) (56) Е"Електропроиишленност и приборостроене";НРБ, 1973, Г" 1, с. 2124.

2. Патент ФРГ М 2428718, кл. Н 02 Рl/18,,1979. (54) (57), ÂEÍòÈËÜÍÛé ЗЛЕКТРОДВ ИГА"

ТЕЛЬ, содержащий синхронную машину, m секций якорной обмот.ки которой под ключены к выходу преобразователя частоты, цепи управления силовыми ключами которого. подключены к выходам

m-канального формирователя-распреде:лителя импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового

1 =-------Н 02 К 2 /02 1 00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, в частности, в вентильных электроприводах с вентиляторным моментом нагрузки.

Известный вентильный электродвигатель (ВД), содержащий синхронную машину, m се кций я корной обмот ки которой подключены к выходу преобразователя частоты, цепи управления ключей которого связаны с распредели телем импульсов, управляющий вход которого связан с задающим генератором переменной частоты.

Пуск этого ВД происходит от задающего генератора, импульсы которого, проходя через распределитель импуль- сов, поочередно принудительно открывают силовые ключи преобразователя частоты, что обеспечивает последо- вательное подключение секций синхронной машины к источнику питания. Этот режим работы вентильного электродвигателя продолжается до тех пор, пока ключи преобразователя частоты не нач- у нут самостоятельно открываться под действием ЭДС наводимой в секциях .синхронной машины t 1), Недостатком этого устройства является сложность, обусловленная нали" чием задающего генератора и низкая надежность, вызванная наличием режи ма работы, когда ключи преобразователя частоты могут открываться как от задающеro генератора, так и под действием ЭДС, наводимой в секциях синхронной .машины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ВД, содержащий синхронную машину, m секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя частоты, цепи управления силовых ключей которого подключены к выходам и-канального формирователя-распределителя импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сумматора, выход которого подключен к первому входу порагового элемента, к двум входам нелинейного сумматора н-го канала формирова.теля-распределителя импульсов подключены (n-1) и (n-2) секций якорной обмотки синхронной машины.

При пуске с задающего генератора поочередно на любые два канала формирователя-распределителя подаются импульсы, вызывая колебазельные дви7161 2 жения индуктора синхронной машины.

В я кор ной обмотке синхронной маши ны наводится ЭДС, при определенной величине ЭДС начинают срабатывать пороговые элементы формирователя-распределителя импульсов. Силовые ключи преобразователя частоты, управляемые импульсами формирователя-распределителя импульсов, поочередно подключают секции якорной обмотки синхронной машины к источнику питания.

Прекращение подачи импульсов с задающего генератора происходит после срабатывания датчика наличия определенной величины ЭДС t 2).

Недостатком известного устройства является низкая надежность пуска, обусловленная отсутствием чувствительности формирователя-расвределителя импульсов к направлению вращения индуктора синхронной машины в момент запуска ВД, Для создания режима опережающей коммутации секций синхронной машины, необходимого для обеспечения оптимальных энергетических показателей, в этой схеме используются нелинейные сумматоры ЭДС, наводимые в секциях якорной обмотки.

Нелинейные сумматоры имеют неизменяемые коэффициенты суммирования определенной полярности ЭДС секций по каждому входу. При изменении последовательности наведения ЭДС в секциях якорной обмотки изменится полярность подводимых к входам нелинейных сумматоров величин ЭДС и ВД запустится в противоположную сторону с отстающей коммутацией, исключающей оптимальный режим работы ВД по энергетическим показателям.

Возможность вращения электродвигателя в проти воположную сторону вызвана тем, что мгновенные. значения скорости движения индуктора синхронной машины в противоположных направлениях могут быть различны. Это может быть выэ вано случайным начальным положением индуктора, различными значениями тормозных моментов при движении в различных направлениях и т.д.

Момент перехода ВД из режима запуска в режим самокоммутации происходит при достижении ЭДС в какой-либо секции определенной наперед заданной величины. При этом направлении вращения индуктора синхронной машины мо" жет быть случайным и определяется. направлением движения индуктора, при котором ЭДС в какой-либо секции синх3 10071 ронной машины достигнет определеннои наперед заданной величины.

К недостаткам известного устройства относится также сложност-ь, обусловленная наличием задающего гене- S ратора и датчика наличия определенной величины ЭДС.

Целью изобретения является повышение надежности запуска и упрощение ВД.

Поставленная цель достигается тем, что в ВД дополнительно введены

m цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и активно-реактивного контура с регулируемыми постоянными времени за- 1 ряда и разряда и каждая из которых включена со стороны ключа к выходу

n-ro порогового элемента, а со стороны упомянутого активно-реактивного контура к второму входу (и-1) порогового элемента. Кроме. того, каждый упомянутый активно-реактивный контур снабжен, по крайней мере, одним управляющим входом, подключенным к дополнительному регулируемому источнику напряжения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема ВД; на фиг. 2 - эпюры напряжения в узлах формирователя-рас. пределителя импульсов, на фиг. 3эпюры напряжений в узлах формирователя-распределителя приизмененном напряжении дополнительного регулируемого источника напряжения.

ВД содержит синхронную машину 1 с секциями 2 якорной обмотки, преоб- 35 разователь 3 частоты с силовыми ключами 4, формирователь-распределитель 5 импульсов, состоящий из нелинейных сумматоров 8 и двухвходовых пороговых элементов 9- 11, ключей ао

12-14, акти вно-реактивных контуров

15-17 с регулируемыми постоянными времени заряда и разряда, имеющие управляющие входы 18-20, к которым подключен дополнительный регулиру- 1$ емый. источник 21 напряжения. ВД подключен к источнику 22 электрической энергии.

Секции 2 якорной обмотки синхронной машины 1 подключены к выходу преобразователя частоты 3, цепи управления силовыми ключами 4 которого подключены к выходу m-канального формирователя-распределителя импульсов

5, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сум матора 6 (7, 8) выход которого подключен к первому входу порогового

61 4 элемента 9 (l0, 11) . К двум входам нелинейного сумматора 6 (7, 8) п -го канала формирователя-распределителя импульсов подключены (n-1) и (n"2) секции 2 якорной обмотки синхронной машины 1. Выход каждого п-го порогового элемента 9 (10, 11) подключен ко второму входу (n-1) порогового элемента 11 (9, 10) через последовательно соединенные ключ 12 (13, 14 ) и активно-реактивный контур 15 (16, 17) с регулируемой постоянной времени заряда и разряда, управляющий вход 18 (19, 20) которого подключен к дополнительному регулируемому ис". точнику 21 напряжения.

Рассмотрим работу устройства на примере ВД с трехсекционной обмоткой якоря синхронной машины.

При включении устройства (момент времени С1) . на выходе порогового элемента 9 появляется положительный сигнал (фиг. 2) . Появление положи- тельного сигнала может быть обеспечено, например, за счет внутреннего источника смещающего тока. Через ключ 12 этот сигнал поступает на активно-реактивный контур 15, заряд котсрого происходит с минимальной задержкой. При этом на втором входе порогового элемента 11 появля-, ется положительный сигнал, который приведет к принудительной уставке на выходе порогового элемента 11 напряжения отрицательной полярности.

Блокировка порогового элемента 11 продолжается до момента времени пока на выходе. порогового элемента 9 имеет место напряжение положительной полярности, Отрицательное напряжение на выходе порогового элемент а 11 поддерживается до момента времени t>, пока после. переключения порогового элемента 9 не произойдет разряда активно-реактивного контура 15 до напряжения срабатывания порогового элемента 11 по второму-входу.

При этом, пока на выходе порогового элемента 11 имеет место напряжение отрицательной полярности, происходит разряд активно-реактивного контура 17 до напряжения срабатыва" ния порогового элемента 10. В момент времени t< происходит переключение порогового элемента 10 и на е го входе у стана вли вает ся напряжение положительной полярности. После этого происходит заряд активно-реактивного контура 16 и, как след/

35

5 10 ствие, принудительная уставка на выходе порогового элемента 9 напряжения отрицательной. полярности. Цикл повторяется.

В результате этого на выходе многоканального формирователя-распределителя импульсов появится определенная последовательность положительных импульсов, фазы появления которых неизменны.

Реагируя на последовательность положительных импульсов, преобразователь 3 частоты обеспечивает под4ередное подключение секций 2 якор-. ной обмотки синхронной машины в оп.ределенной последовательности к источнику 22 электрической энергии.

Это вызывает вращение индуктора синхронной машины (не показан), Реверсивное вращение индуктора исключено за счет блокировки пороговым элементом очередного по направлению вращения канала формирователя распределителя импульсов порогового элемента предыдущего канала, При движении индуктора в секциях .2 якорной обмотки наведутся ЭДС, которые, суммируясь в нелинейных сумматорах 6-8, подводятся к первым входам пороговых элементов

9- 11. Как только напряжение на вы" ходе какого-либо нелинейного сумматора достигнет величины, достаточной для срабатывания одного из пороговых элементов 9- 11, на выходе одного из них появится положительный сигнал, определяемый пространственным положением индуктора синхронной машины, С этого момента ВД

pabo aer в режиме самокоммутации.

Переключение пороговых элементов

Ю

9-11 зависит в первую очередь от сигналов на первых входах, так как они имеют;по этим входам меньший порог

l срабатывания.

ВД в зависимости от .конструктивного исполнения, мощности, назначения и т.д. Имеют различные значения частоты приемистости, т.е. той минимальной частоты, при которой индуктор синхронной машины однозначно начнет вращаться в заданном направлении.

07161 d

В изобретении предусмотрены средства для изменения частоты и длитель ности импульсов формирователя-распределителя импульсов в период пуска

ВД в виде дополнительного регулируемого источника 21. напряжения, подключенного к управляемому входу акти вн о-ре акти вно го контура 15 (16, 1 7).

Величина напряжения U< укаэанного

10 источника 21. определяет время заряда и разряда активно-реактивных контуров 15-1 j и, как следствие, период повторения импульсов в одном канале формирователя-распределителя им15 пульсов 5 Т4 =Т (фиг. 2 3) °

Время заряда определяет зону совместной работы Ь (фиг. 3) двух секций 2 якорной обмотки синхронной машины 1, а время разряда определяЗр ет период повторения импульсов Т в одном канале формирователя-распределителя 5 импульсов. Задавая любой закон изменения напряжения Ug4poполнительноro регулируемоro источника 21 напряжения, можно регулировать период повторения импульсов формирователя-распределителя импульсов 5 и, как следствие, изменять режим разгон4 ВД.

Активно-реактивный контур 15(16, 17) может быть снабжен двумя управляющими входами, каждый из которых подключен к собственному дополнительному регулируемому источнику напряжения. В этом случае по одному управляющему входу осуществляется регулирование постоянной времени заряда, à по второму управляющему входу - постоянной времени разряда активно-реактивного контура

15(16, 17 ). Указанные процессы регулирования могут происходить как независимо, так и взаимосвязано.

Использование изобретения позволит повысить надежность запуска ВД исключив реверсивный режим работы эа счет взаимной блокировки пороговых элементов, и упростить вентильный двигатель, исключив из него такие функциональные узлы как задающий генератор и датчик определенной величины ЭДС, rood>6i

1007161

ВНИИХИ Заказ 2151/75 Тираж 685 Поэписное

Филиал ППП "Патент", r. УжГород, ул. Проектнвя, 1