Вентильный электродвигатель

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмоткой якоря, один из зажимов каждой из m секций которой соединен с силовой цепью ключа однополупериодного коммутатора, управляющая цепь которого подключена к выходу датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора большим 277/ти меньшим 1-Л/гп зл. рад. через ус11пительное устрой-, ство, ротор и защитное устройство, содержащее подключенную параллельно каждой секции последовательно соединенные диод и транзисторный ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей , защитное устройство содержит также диоды, включенные каждьй между вторым зажимом секции якорной обмотки и выводом для подключения источника питания, причем управляющие цепи ключей подключены через усилительные устройства к логическим схемам попарного совпадения сигналов смежш пс фаз датчика 1юложения ротора, и конденсатор, включенный (Л между зажимом для подключения источника питания и общими точками соединенных вместе диодов и транзисторых ключей. § :л ;о 00 Од . 9ttt.l

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистических

РЕСПУБЛИК (5И Н 02 К 29/02

1 ((ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Й 8380j EKE,.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3589457/24-07 (22) 12.05.83 (46) 30.07.84. Бюл. ¹ 28 (72) Ю.В. Осидач и В.И. Ткачук (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.313. 13.014.2:621.382(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

82833 1 кл. Н 02 К 29/02 1979 °

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 855784,. кл. Н 02 К 29/02, 1979. (54)(57) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмоткой якоря, один из зажимов каждой из m секций которой соединен с силовой цепью ключа однополупериодного коммутатора, управляющая цепь которого подключена к выходу датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора большим 2Л/ти меньшим ill (m

„„80„„1105986 А эл. рад. через усилительное устрой-. ство, ротор и защитное устройство, содержащее подключенную параллельно каждой секции последовательно соединенные диод и транзисторный ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, защитное устройство содержит также диоды, включенные каждый между вторым зажимом секции якорной обмотки и выводом для подключения ис" точника питания, причем управляющие цепи ключей подключены через усилительные устройства к логическим схемам попарного совпадения сигналов смежных фаз датчика - îëîæåíèÿ ротора, и конденсатор, включенный между зажимом для подключения источника питания и общими точками соединенных вместе диодов и транзисторых ключей.

1105986

Изобретение относится к электро- .технике, в частности к электродвигателям постоянного тока с бесконтактным коллектором — вентильным электродвигателям. 5

Известны вентильные электродвига— тели постоянного тока, содержащие ротор, статор с обмоткой якоря, соединенной в звезду и подключенной к источнику питания через транзис- 10 торы однополупериодного коммутатора, и защитное устройство, подключенное параллельно секциям обмотки якоря, содержащее дифференциальные цепочки и разрядное устройство, сос- 15 тоящее из последовательно соединенных транзистора и резистора, причем выход каждой из дифференциальных цепочек соединен через диод с управляющим электродам транзистора (13. 2О

Недостатком этого электродвигателя являются низкие энергетические показатели вследствие того, что энергия магнитного поля, запасенная в индуктивности секций якорной обмотки, выделяется на резисторе разрядного устройства.

Наиболее близким к изобретению является вентильный электродвигатель, секции якорной обмотки которого соединены с источником питания через транзисторы однополупериодного коммутатора, управляемого от датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора, меньшим

180 эл. град. и параллельно каждой секции якорной обмотки и встречно источнику питания включены последовательно соединенные диод и транзистор, причем база транзистора подключена к датчику тока, включенного последовательно с секцией якорной

Г обмотки через релейный элемент <2 3.

Недостатком такого электродвигате45 ля являются низкие энергетические показатели вследствие того, что энергия магнитного поля, запасенная в индуктивности секций якорной обмотки, выделяется на датчиках тока, а также вследствие появления тормозного момента при затягивании отключения тока секции.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем статор с обмоткой якоря, один из зажимов каждой из m секций которой соединен с силовой цепью ключа однополупериодного коммутатора, управляющая цепь которого подключена к выходу датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора большим 2 /т и меньшим

4Ti/rn эл. рад. через усилительное устройство, ротор и защитное устройство, содержащее подключенные параллельно каждой секции последовательно соединенные диод и транзисторный ключ, защитное устройство содержит также диоды,. включенные каждый между вторым зажимом секции якорной обмотки и выводом для подключения источника питания, причем управляющие цепи ключей подключены через усилительные устройства к логическим схемам попарного совпадения сигналов смежных .фаз датчика положения ротора, и конденсатор, включенный между зажимом для подключения источника питания и общими точками соединенных вместе диодов и транзисторных ключей.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого электродвигателя, на фиг. 2 — диаграмма работы транзисторных ключей (наличие положительного сигнала условно обозначает открытое состояние соответствующего ключа) и осциллограммы токов секций якорной обмотки двигателя °

Вентильный электродвигатель содержит пассивный явнополюсный ротор, статор с обмоткой якоря, каждая из секций 1-3, которой соединена с силовой цепью ключей 4-6 однополупериодного коммутатора, управляющие цепи которых подключены к выходу датчика положения ротора 7 с углом активной зоны сигнального сектора большим 21 /ю и меньшим

4М/rn электрических радиан через усилительные устройства 8-10. Устройство защиты силовых ключей коммутатора ат перенапряжений содержит диоды 11-13, соединяющие вторые зажимы секции 1- 3 якорной обмотки с выводом для подключения источника питания, последовательно включенные диоды 14-16 и транзисторные ключи 17-19, шунтирующие секции

1-3, причем управляющие цепи ключей

17- 19 подключены через усилители

20-22 к логическим схемам "И" 23-25 попарного совпадения сигналов смеж" ных фаз датчика положения ротора и

1105986

5 !

t5

30 конденсатор 26, включенный между зажимом для подключения источника питания и общими точками соединенных вместе диодов 14- 16 и транзисторных ключей 17- 19.

Работа вентильного двигателя происходит следующим образом.

Предложим, что сигналом датчика положения ротора 7 открыт транзисторный ключ 4 однополупериодного коммутатора. В секции 1 обмотки якоря протекает ток по цепи: источник питания, диод,11, секция 1, транзисторный ключ 4. Конденсатор

26 при этом заряжен за счет отключения тока в предыдущей фазе. Под действием электромагнитного момента, создаваемого током секции 1, ротор вращается и при достижении определенного угла сигнал датчика положения ротора 7 через усилитель

9 открывает транзисторный ключ 5, и одновременно сигнал логической схемы "И" попарного совпадения 24 через усилитель открывает транзис- 25 торный ключ 18. К секции 2 обмотки якоря прикладывается напряжение источника питания и последовательно согласно с ним включенное напряжение конденсатора 26. В секции 2 начинает протекать ток по цепи:

1 источник питания, конденсатор 26, транзисторный ключ 18, секция 2, транзисторный ключ 5.Диод 12 при этом заперт, поскольку к нему приложено

35 в обратном направлении напряжение конденсатора 26. Под действием суммарного напряжения ток в секции 2 нарастает формированно. Конденсатор

26 разряжается, отдавая энергию, на-копленную в электростатическом поле, в секцию 2 обмотки .якоря.

Ротор продолжает вращаться и в некоторый момент времени сигнал датчика положения ротора отключает ключ

4, а сигнал с выхода схемы логического попарного совпадения сигналов смежных фаз датчика положения ротора 24 через усилитель 21 отключает ключ 18. Конденсатор 26 прекращает свой разряд, и ток через секцию 2

50 протекает под действием источника питания по цепи: диод 12, секция 2, транзисторный ключ 5, а ток фазы под действием ЭДС самоиндукции начинает протекать через диод 14; конденсатор 26, диод 11, заряжая при этом конденсатор 26. Происходит спадание тока в секции 1. Энергия магнитного поля, накопленная в индуктивности секции 1, накапливается в электростатическом поле конденсатора 26, заряжая его. Одновременно осуществляется защита силовых ключей

4-6 полупроводникового коммутатора от перенапряжений. При этом ток секции практически мгновенно перехватывается цепью заряда конденсатора 26, что значительно уменьшает динамические потери на переключение транзисторных силовых ключей коммутатора.

При окончании заряда конденсатора 26 ток секции 1 прекращается.

При дальнейшем повороте ротора открываются транзисторные ключи 6 и 19, и цикл повторяется.

Использование предлагаемого вентильного электродвигателя позволяет значительно повысить его энергетические показатели по сравнению с энергетическими показателями известного двигателя вследствие того, что практически вся энергия магнитного поля, запасенная в индуктивности отключаемой секции обмотки статора-, накапливается в электростатическом поле конденсатора, при этом ограничивается перенапряжение на силовых элементах полупроводникового коммутатора до допустимой величины, а при включении последующей секции передается в нее, выполняя таким образом полезную работу, в то время, как с использованием в прототипе для защиты транзисторов коммутатора от перенапряжений последовательно соединенных диода и транзистора с датчиком тока в силовой цепи, на последних выделяется в виде тепла практически вся энергия магнитного поля отключаемой секции.

Предлагаемое решение целесообразно использовать в маломощных регулируемых электроприводах (лентопротяжные механизмы и др. ), если электромеханический преобразователь выполнен в ви-" де синхронной машины реактивного типа, т. е. с магнитомягким пассивным ротором, либо в вентильных электродвигателях повышенной мощности с активным ротором, в которых по какимлибо причинам целесообразно применение однополупериодного коммутатора.

1105986 и1

М

Редактор А. Гулько

Заказ 5611/43 Тираж 667 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

К

17

18

19

cut

mt

Составитель Л. Санталов

Техред M.Íàéü Корректор А. Тяско