Вентильный электродвигатель

 

„„Я0„„1 25005

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК до Н 02 К 2 /00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3318551/24-07 (22) 30.01.81 (46) 23.06.83. Бюл. и 23 (72) В.К. Лозенко, Л.Н. Негодяев и А.М, Санталов (53) 621 ° 313.292(088.8) (56) 1. Патент ФРГ N 1816576, кл, 21 d .241, 1970.

2. Патент CIN N 3619746, кл. 318-138, 1971 ° (54)(57) 1. 8ЕНТИЛЬНЦЙ ЭЛЕКТРОД8ИГАТЕЛЬ, содержащий индуктор, якорь с обмоткой, каждый вывод которой соединен с общей точкой тиристоров одной из ветвей инвертора, управляющие цепи тиристоров которого соединены с выходом датчика положения ротора, силовые цепи тирсторов в анодной и катодной группе инвертора соединены с цепью питания через пары коммутирурщих шин, между шинами каждой пары подключен источник коммутирующего напряжения, причем по крайней мере часть тиристоров одной группы, связанных с рядом расположенными выводами обмотки якоря, соединена с разными коммутирующими шинами одной па" ры, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов, инвертор снабжен дополнительной ветвью, обмотка якоря выполнена с нечетным числом выводов, каждый из тиристоров дополнительной ветви соединен с той коммутирующей шиной группы, с которой связано нечетное число тиристоров, а общая точка тиристоров дополнительной ветви соединена с общей точкой одной из ветвей, связанные с рядом расположенными выводами обмотки тиристоры -одноименной группы которых соединены с одной и той же коммутирующей шиной.

1025005

2 электрической машины благодаря умень- шению потерь, вызванных пульсациями.

Эта цель достигается тем, что в

2. Электродвигатель по и. i о тл и ч а ю шийся тем, что датчик положения ротора снабжен дополнительным каналом, выход которого связан с управляющей цепью ключей дополнительной ветви.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций обмотки якоря.4

Известны вентильные электродвигатели, содержащие индуктор, якорь с обмоткой, каждый вывод которой соединен с общей точкой тиристоров одной из ветвей инвертора, управляющие цепи тиристоров инвертора соединены с выходом дат чи ка положения ротора, силовые цепи тиристоров в анодной и катодной группе инвертора соединены с цепью питания .через пары коммутирующих шин, причем по крайней мере часть тиристоров одной группы, связанных с рядом расположенными вывода" ми обмотки якоря, соединена с разными коммутирующими шинами одной пары (l) и 2, Недостатком этих электродвигателей являются значительные масса и габариты, вызванные необходимостью фильтрации пульсаций напряжений и токов, обусловленных тем,что использование общего узла коммутации тиристоров требует четного числа выводов от обмотки якоря и, следовательно, четного числа ветвей инвертора. Частота пульсаций в этом случае равна числу секций т, в то время как при нечетном числе выводов обмотки частота составляет 2ш. Попытки реализовать инветор с нечетным числом ветвей и общим узлом коммутации приводят к удвоению числа тиристоров инвертора, т,е. к увеличению массы и габаритов.

Целью изобретения является снижение массы и габаритов двигателя. эа счет снижения пульсаций напряжения и тока, потребляемого от сети, сниже. ния массы фильтров и снижения массы

ЗО

3. Электродвигатель по и. ), о тличающийся тем,чтоуправляющая цепь каждого из ключей дополнительной ветви соединена с управляющей цепью ключей той ветви, с которой соединены общие точки их тиристоров, через схему выдержки времени. вентильном электродвигателе, содержащем индуктор, якорь с обмоткой, каж" дый вывод которой соединен с общей точкой тиристоров одной из ветвей инвертора, управляющие цепи тиристоров инвертора соединены с выходом датчика положения ротора, силовые цепи тиристоров в анодной и катодной группе инвертора соединены с цепью питания через пары коммутирующих шин, между шинами каждой пары подключен источник коммутирующего напряжения, причем по крайней мере часть тиристоров одной группы, связанных с рядом расположенными выводами обмотки якоря, соединена с разными коммутирующими шинами одной пары, инвер" тор снабжен дополнительной ветвью, обмотка якоря выполнена с нечетным числом выводов, каждый из тиристоров дополнительной ветви соединен с той коммутирующей шиной группы, с которой связано нечетное число тиристоров, а общая точка тиристоров дополнительной ветви соединена с общей точкой одной из ветвей, связанные с рядом расположенными выводами обмотки тиристоры одноименной группы которых соединены с одной и той же коммутирующей шЖай.

Датчик положения ротора снабжен дополнительным каналом, выход которого связан с управляющей цепью ключей дополнительной ветви.

Управляющая цепь каждого из ключей дополнительной ветви соединена с управляацей цепью ключей той ветви, с которой соединены общие точки их тиристоров, через схему. выдержки времени, 3 10250

На фиг. 1 представлена электрическая схема электродвигателя; на фиг. 2 " временные диаграммы управляющих импульсов и силовых токов тиристоров. 5

Электродвигатель содержит индуктор (не показан), якорь 1 с обмоткой, состоящей из секций 2-4, датчик

5 положения ротора, коммутирующий

-блок 6 с выходным трансформатором 7, на магнитопроводе которого расположены первичная обмотка 8, подключенная к схеме коммутации, и вторичные обмотки 9 и 10, каждая из которых соединена с парой шин 11, 12 и 13, 14 соответственно.

L d

Трехфазный инвертор 15 состоит из тиристоров l6-21, причем с парой шин

11 и 12 соединены тиристоры анодной \ руппы 16, 18 и 20, а с парой шин

2О

13 и 14 - тиристоры 17, 19 и 21 катодной группы,. Дополнительная ветвь образована тиристорами 22 и 23. Управляющие цепи ключей тиристоров ин25 вертора соединены с выходом датчика

5 положения. Управляющие цепи ключей дополнительной ветви могут быть соединены либо с выходом дополнительного канала датчика положения ротора, как это показано на фиг. 1 пунктиром, либо с каналом управления Тиристорами одной из ветвей, например, ветви, образованной тиристорами 20 и 21, через схему выдержки времени. Индексация токов (r« -Z ) и управляющих З5 напряжений (U<> -U ) соответствует номерам элементов схемы.

Электродвигатель работает следую" щим образом, В исходном положении открыты ти- 40 ристоры 16 и 19 (фиг. 1), что соот" ветствует промежутку tc,-t< на фиг. 2..

После того, как ротор повернется на ъ угол «/3, т.е, в момент времени t подается от датчика 5 положения рото-!45 ра управляющий сигнал на тиристор 21 и на управляющую цепь коммутирующего блока 6. Напряжение с выхода коммутирующего блока прикладывается через вторичные обмотки 9 и 10 его выходно" 50 го трансформатора 7 к парам коммутирующих шин 11, 12 и 13, 14. Посколь" ку в группе, связанной с шинами 11 и l2 открыт только один тиристор, то коммутация в ней не происходит. В ка- 55 тодной группе образуется коммутационный контур: обмотка 10, тиристор 19 секция 3, тиристор 2 1, обмотка 10.

05 4

В результате коммутационного процесса тиристор 19 запирается, ток через него прекращается и тиристор 21 принимает ток на себя. Аналогичным образом в момент времени t происходит коммутация тока в анодной группе с тиристора 16 на тиристор 18, На фиг. 2 коммутация условно показана как мгновенная, реально же ей соответствует некоторый угол, в течение которого спадает ток в тиристоре, например, 16 и нарастает в тиристо" ре 18.

По логике работы любого симметричI ного преобразователя частоты следующая коммутация тока должна осуществляться с тиристора ?1 на тиристор 17.

Однако напряжение от коммутирующего блока 6 не может быть приложено к тиристорам 21 и 17, поскольку их катоды при нечетном числе ветвей подключены к одной и той же шине 13. Для осуществления коммутации при нечет" ном числе ветвей и введена дополнительная ветвь, тиристор 23 служит для коммутации в катодной группе, а тиристор 21 - в анодной. В момент времени tg импульсом, например, с дополнительного канала датчика 5 по" ложения ротора включается тиристор

23 и коммутационный блок 6. Ток тиристора 21 практически мгновенно (в коммутационный контур входит только индуктивность рассеяния обмотки

10, а она очень мала} переходит на тиристор 23. В момент времени tg датчик положения ротора подает уп" равляющий сигнал на тиристор 18 и блок 6, происходит обычным образом коммутация тока с тиристора 23 на тиристор 17.

Аналогичным образом. в момент времени 1т происходит коммутация тиристоров в анодной группе - сначала на тиристор 22 дополнительной ветви, а потом на основной тиристор 16 инвертора.

В известном двигателе благодаря четному числу ветвей следующее включение.осуществляется всегда на тиристор, связанный с другой коммутирующей шиной пары. Но это приводит при том же числе контактов коммутации за период к удвоенному числу тиристоров.

Таким образом, предлагаемый двигатель по числу тактов коммутации эквивалентен известному двигателю, имея

05 d можно подавать не по углу, а по вре мени, учитывая, что время коммутационного процесса мало меняется с изменением частоты вращения. В этом случае можно цепь управления дополнительным тиристором, например, 23, связать через схему выдержки времени с цепью управления тиристором 21, а цепь управления тиристором 22 - с цепью управления тиристором 20. Эти схемы должны задержать импульс на время tg «13и tgtg соответственно, В качестве схемы выдержки времени может быть использована любая из множества известных схем (последовательно соединенные одновибраторы, полупроводниковые реле времени и т.д.), Предлагаемые двигатели найдут применение в электроприводах,. в которых предъявляются жесткие требова- . ния к массе и габаритам и к равномерности вращения, например, в следящих электроприводах и электроприводах автономных объектов.

g Уф фЯ g 4Ф, jJ$ 4 f Ф ф

4hal

5 10250 уже в трехфазном варианте на четыре силовых тиристора или на 30 массу инвертора меньше. Если же взять обмотку с семью секциями, то выигрыш составит уже 10 тиристоров, т.е. поч- з ти 403 от общего их числа. В действительности же, поскольку коммутация на дополнительный тиристор происходит почти мгновенно, то промежуток

t -t и аналогичный ему промежуток te

t "С могут быть выбраны весьма маT 3 лыми. Среднее значение токов тиристоров дополнительной ветви намного меньше тока тиристоров основных ветвей инвертора, поэтому они могут.бытыз выбраны на ток, в несколько раз меньший, чем тиристоры основной ветви и выигрыш в массе будет превышать приведенны цифры.

Если по каким-либо причинам в дат- 2е чик положения ротора нежелательно вводить дополнительные каналы (например, при испольаовании стандартных датчиков), То управляющие импульсы

ВНИИПИ Заказ 4411/50

Тираж 687 Подписное

Филиал ППП Патент", г.ужгород ул Проектная 4