Вентильный электродвигатель

 

) 1. ВЬНТШТЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ по авт. св. № 660158, о т л ич а ю .щ .и и.с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения качества работы путем исключения автоколебаний частоты вращения, в него введен дополнительный резистор, вторая дифференцирующая цепочка,, состав лекная из конденсатора, первого и второгЪ разрядных резисторов и развязывающего диода, причем первые зажимы первого и второго разрядных резисторов объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, их вторые зэжш4л соответственно соединены с первым и вторым выводами конденсатора, первнй вывод конденсатора через развязывагадий дяод подключен к выходу первого одновибратора и через дополнительный резистор к выходу триггера, а второй вывод конденсатора является выходом второй дифференцирующей цепочки.8 fto ел CD а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5 ) Н 02 К 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТБ.ННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61 ) 660158 (21) 3447425/24-07 (22) 04.06.82 (46 ) 30.10.83. Бюл. Ф 40 (72) В.Ф.Шепелин (:71) .Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (53) 621.313.13.014.2:621.382(088.8) (,54 )(57.) 1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГЛТЕЛЬ по авт. св. Р 660158, о т л ич а ю.щ .и и с я тем, -что, с целью повышения надежности и улучшения качества работы путем исключения автоколебаний частоты врацения, в него

„„SU„„1051661 А введен дополнительный резистор, вторая дифференцирующая цепочка, состав-. ленная из конденсатора, первого и второго разрядных резисторов и развязывающего диода, причем первые зажимы первого и второго разрядных, резисторов объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, их вторые зажийя соответственно соединены с первым и вторьм выводами конденсатора, первый вывод конденсатора через развязывакв1ий диод подключен к выходу первого одновибратора и через дополнительный резистор— к выходу триггера, а второй вывод конденсатора является выходом второй дифференцируюцей цепочки. S

1051661

2. Электродвигатель по и. 1, о тл и ч а и шийся тем, что в него введены блок определения направления вращения, блок дифференцируищих цепочек, управляемый клич и ди*д, причем блок дифференцируищих цепочек включен между вг1ходом блока определения направления вращения, вход которого соединен с датчиком положения ротора, и регулируищим входом управляемого клича, выход ко торого включен между общей точкой электрической схемы и вторым выводом конденсатора второй дифференцирующей цепочки, а введенный диод включен между первым выводом конденсатора и общей точкой электрической схемы. тором, и через цепь связи — с входом, блокирующего одновибратора. При этом вторая дифференцируищая цепочка выполнена с воэможностью регулирования ее постоянной времени.

Недостатком известного вентильного электродвигателя является возможность возникновения автоколебаний частоты вращения при работе двигателя вблизи граничной частоты вращения, разделяющей режим работы двигателя на низкой и высокой частотах вращения.

Цель изобретения — повышение надежности и улучшение качества работы путем исключения автоколебаний частоты вращения, а также возгложности отключения инвертора при реверсе.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильный электродвигатель введен дополнительный резистор, вторая дифференцирующая цепочка, составленная из конденсатора, первого и второго разрядных резисторов и развязывающего диода, причем первые зажимы первого и второго разрядных резисторов объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, их вторые зажимы соответственно соединены с первым и вторым выводами конденсатора, первый вывод конденсатора через развязывающий диод подключен к выходу первого одновибратора и через введенный дополнительный резистор — к выходу триггера, а второй вывод конденсатора является выходом второй дифференцирующей цепочки. Кроме того, в вентильный электро- двигатель также введены блок определения направления вращения, блок дифференцирующих цепочек, управляемый ключ и диод, причем. блок диффе ренцирующих цепочек включен между выходом блока определения направления вращения, вход которого соединен с датчиком положения ротора, и регулирующим входом управляемого ключа, выход которого включен между общей

,точкой электрической схемы и вторым

Изобретение относится к электротехнике и монет быть использовано в реверсивных электроприводах с широким диапазоном регулирования частоты вращения. 5

По основному авт. св. гг 660158 известен вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, секции обмотки якоря которой соединены с выходом преобразователя частоты 10 с инвертором, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения Ротора и тахомет- рическим устройством через схемы импульсно-фазового управления выпря- 15 мителем и инвертором, и устройство выбора режима коммутации инвертора, входы которого соединены с выходом датчика положения ротора с выходом тахометрического устройства, первый выход соединен с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, второй выход — с входом системы импульсно-фазового управления инвертором. Тахометрическое устройство выполнено в виде двух дифференцирующих цепочек и двух одновибраторов, вход первой дифференцирующей цепочки соединен с выходом датчика положения ротора, а выход — с входом первого одновибратора, выход первого одновибратора соединен с входом второй дифференпируищей цепочки, выход которой соединен. с входом второго одновибратора, вьполненного с возможностью обеспечения длительнос- 35 ти выходного импульса, большей длительности импульса первого одновибратора, и входом устройства выбора режима коммутации, содержащего триггер, цепь связи и блокирующий одно- 4р вибратор, служащий для перевода выпрямителя в инверторный режим, причем цепь связи выполнена в виде третьей дифференцирующей цепочки-, первыйвход триггера соединен с выходом пер-, 45 вого одновибратора, а выход второго одновибратора соединен с входом блокирующего одновибратора, выход триггера соединен с входом схемы импульсно-Фазового управления инвер.1051661 выводом конденсатора второй дифференцирующей цепочки, а введенный диод включен между первым выводом конденсатора и общей точкой электрической схемы.

На чертеже представлена схема предлагаемого вентильного электро- двигателя., Устройство содержит синхронную машину 1, секции обмотки якоря которой соедйнены с выходом преобразо- 1О вателя 2 частоты, содержащего инвертор 3 и выпрямитель 4. Управляющие цепи инвертсра 3 соединены с выходом датчика положения ротора 5 через схему 6 импульсно-фазового управле- 15 ния выпрямителем и схему 7 импульсно-фазового управления инвертором, а также с выходом тахометрического устройства 8,состоящего из последовательно соединенных первой дифферен- 2р цирующей цепочки 9 (может быть выполнена в виде блока дифференцирующих цепочек), первого одновибратора

10, второй дифференцирующей цепочки 11 .и второго одновибратора 12.

Вход первой дифференцирующей цепочки

9 соединен с выходом датчика положения ротора .5. Выходы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с первым и вторым входами устройства выбора режима коммутации, состоящего из триггера

13 и блока 14 управления принудительной коммутацией, в состав которого может входить цепь связи, выполненная в виде третьей дифференцирувщей цепочки, и блокирующий одновибратор, служащий для перевода выпрямителя в инверторный режим. Первый и второй входы триггера 13.являются соответственно входами устройства 40 выбора режима коммутаций. Выход триггера 13 соединен с входом схемы

7 импульсно-фазового управления инвертором и с входом блока 14 управления принудительной коммутацией. 45

Вторая дифференцирувщая цепочка 11 содержит конденсатор 15, первый 16 и второй 17 разрядные резисторы и развязывающий диод 18, причем первые зажимы первОгО и втОРОгО раз» 5О рядных резисторов объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, их вторые зажимы соответственно соединены с первым и вторым выводами конденсатора 15, первый вывод конденсатора 15 через раз- 5- 1 вязывающий диод 18 подключен к выходу первого одновибратора 10 и через дополнительный резистор 19 — к выходу триггера 13. Второй вывод конденсатора 15 является выходом второй 60 дифференцирующей цепочки.. Соединение. выхода второго одновибратора 12 с входом блокирующего одновибратора, входящего в блок 14 управления принудительной коммутацией (не показано)g5

Перевод выпрямителя 6 в инверторный режим может осуществляться непосредственно от датчика поло><ения ротора 5. С одним из входов блока управления принудительной коммутацией соединен датчик 20 тока, включенный в цепь питания выпрямителя 4. Выпрямитель 4 и инвертор 3 соединены между собой через сглаживающий дроссель

21 и шунтирующий тиристор 22, управляемый от блока 14. Датчик 23 частоты вращения соединен с валом двигателя и связан с входом схемы 6 импульсно-фазного управления выпрямителем (сигнал0, ). Одновибраторы выполнены на логических схемах И-НЕ 24 и 25, конденсаторе 26 и резисторе

27. B устройство введены блок 28 определения направления вращения, блок 29 дифференцирующих цепочек, управляемый ключ 30 и диод 31, причем блок 29 дифференцирующих цепочек включен между выходом блока определения направления вращения, вход которого соединен с датчиком положения ротора 5 и регулирующим входом управляемого ключа 30. Выход последнего включен между общей точкой электрической схемы электродвигателя и вторым выводом конденсатора 15 второй дифференцирующей цепочки 11,, а введенный диод 31 включен между первым выводом конденсатора 15 и обшей точкой электрической схемы электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

Исходное состояние схемы задающий сигнал U» равен нулю, и напряжение на выходе выпря>воителя 4 отсутствует. Сигналом с датчика положения ротора 5 через схему 7 импульсно-фазового управления инвертором подается отпирающее напряжение на тиристоры инвертора 3, но ввиду отсутствия напряжения на выходе выпрямителя 4 ток в обмотках якоря двигателя 1 не протекает. Триггер 13 находится: в положении, когда на его выходе логическая единица, и резистор 19 через внутреннее сопротивление статического триггера оказывается подключенным к источнику питания И параллельно резистору 16. Углы управления тиристорами инвертора путем воздействия .единичного логического сигнала с выхода триггера 17 через схему 7 импульсно-фазового управления инвертором устанавливает-. ся соответствующими работе двигате- ля на низкой скорости (например, р = О). Сигнал на выходе блока 28 определения направления вращения не изменяется, напряжение на выходе блока 29 дифференцирующих цепочек и управляющем входе ключа 30 отсутствует, ключ 30 закрыт и не влияет на состояние схемы.

1051 661!

После подачи задающего напряжения О на вход схемы б импульсно-Фа3 эового управления выпрямителем на выходе выпрямителя 4 появляется напряжение, и по двум фазам якоря двигателя начинает протекать ток и, взаимодействуя с магнитным потоком ротора, создает вращающий момент.

Ротор двигателя поворачивается на . определенный угол. При этом на выходе датчика 5 положения ротора появляется сигнал, который через первую дифференцирующую цепочку 9 запускает первый одновибратор 10.

На выходе логической схемы И-НЕ 25 появляется логический нуль н зажим 15 развязывающего диода 18 оказывается подключенным к общей точке схемы.

Происходит заряд конденсатора 15 от источника через резистор 17 и входное сопротивление второго одновиб-. щ ратора 12, При этом второй одновибратор 12 также запускается, и на оба входа триггера 13 поступают сигналы с одновибраторов 10 и 1?. Поскольку длительность выходного сигнала с одновибратора 12 больше, то после возвращения одновибраторов

10 и 12 в.исходное состояние статический триггер 13 остается в прежнем положении, когда на его выходе логическая единица, что соответствует углам регулирования инвертора ! = О. Одновременно сигналом с датчика положения ротора 5 через схему

7 импульсно-фазового управления инвертором и блок 14 управления прину-

35 дительной коммутацией углы управления тиристорами выпрямителя переводятся в р = 20 эл.град,, выпрямитель 4 переходит в инверторный режим. Ток фазы двигателя начинает 40 уменьшаться. После его снижения до нуля сигналом с датчика 20 тока углы управления выпрямителя вновь возвращаются в исходное состояние и тиристоры выпрямителя 4 вновь перехо- 45 дят в выпрямительный режим. Ток двигателя вновь нарастает до.прежнего значения, но уже по двум другим фазам, соответствующим другому положению датчика положения РотоРа 5. Ротор двигателя поворачивается на

60. эл.град, После возврашения первого одновибратора 10 в исходное состояние . на выходе логической схемы И-HE 25 появляется логическая единица, и диод 18 запирается встречным напряжением, Начинается разряд конденса тора 15 через резисторы 16, 17 и

19. Если поворот ротора произошел достаточно быстро, т.е. скорость двигателя достигла заданной величины, то к этому времени конденсатор

15 второй дифференцирующей цепочки

11 не успел разр диться через резис.у торы 16 и 17 и включенный параллельно 65 резистору 1.6 резистор 19 и, несмотря на наличие сигнала на выходе первого одновибратора 10, второй одновнбратор 12 не запускается. В этом случае сигнал подается только на первый вход триггера 13, который меняет свое состояние таким образом, что на его выходе, подключенном к схеме

7 импульсно-фазового управления инвертором, появляется логический нуль, и углы управления тиристорами инвертора 3 изменяются до величины, соответствующей работе инвертора на высокой скорости с коммутацией тиристоров за счет ЭДС фаэ синхронной машины 1.

После переключения триггера 13 зажим резистора 19, соединенный с его выходом, оказывается подключенным к общей точке схемы (на выходе тргггера — логический нуль ), и конденсатор 15 второй дифференцирующей цепочки 11 разряжается под действием меньшего напряжения (из резисторов

16 и 19 образуется делитель напряжения)через большее общее сопротивление (из контура разряда исключается ранее параллельно включенный резистор 19). Поэтому для его разряда до величины напряжения, при котором через него проходит сигнал с первого одновибратора 10 на вход одновибратора 12, требуется большее время, т.е. триггер 13 переключается в другое положение в процессе снижения скорости при меньшем ее значении,чем при возрастании скорости. Благодаря этому исключается возможность колебаний в системе регулирования вентильным двигателем в зоне переключения режимов коммутации, улучшается работа механизма, повышается частота обработки изделий в металлообрабатывающих станках.

В процессе реверса вентильного электродвигателя в момент смены направления вращения на выходе блока

28 определения направления вращения сигнал изменяется, что фиксирует блок 29 дифференцирующих цепочек, а на вход ключа 30 поступает кратковременно управляющий сигнал. Ключ

30 открывается и конденсатор 15 второй дифференцирующей цепочки 11 разряжается через ключ и диод 31.

Одновременно запускается второй одновибратор 12, и сигналом с его выхода триггер 13 переключается в положение, соответствующее работе двигателя на низкой скорости. Приход следующего управляющего импульса с датчика положения ротора 5 включает ! блок 14 управления принудительной коммутацией (запрета íà его работу с выхода триггера 13 нет ), ток в тиристорах инвертора 3 снижается до ну- ля, и затем включаются другие тиристоры, соответствующие сигналу с дат