Вентильный электродвигатель

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ по авт. св. № 1037375, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации частоты вращения и увеличения диапазона регулирования, в него введены дополнительные резисторы и диоды, причем одни одноименные выводы, диодов соединены с выводными кондами секций якорной обмотки, а другие выводы диодов, подключенных к секциям , сдвинутым на 180 эл.град, попарно соединены между собой и по отдельности через резисторы и последовательно соединенный с ними общий резистор подключены к входу сравнивающего устройства. 00 4 0д

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

496 А (!9) (!)> (5()4 Н 02 К 29/02 CECeezg ц

g II AT2. „,U

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БНБЛф)ТДцд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ (61)1037375 (21) 3527514/24-07 (22) 27.12.82 (46) 15.08.85. Бюл. 1(- 30 (72) В. В. Шупрута, В. В. Омельченко, В. M. Пожидаев, P. Н. Ковалев, В. А. Прозоров, В. В. Путников и В. Б. Уваров (53) 621.313.13.014.2 .621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1037375, кл. Н 02 К 29/02, !982. (54)(57) ВЕНТИЛЬНЬИ ЗЛЕКТРОДВИГАТЕЛЪ по авт. св. 1(- 1037375, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации частоты вращения и увеличения диапазона регулирования, в него введены дополнительные резисторы и диоды, причем одни одноименные выводы диодов соединены с выводными кондами секций якорной обмотки, а другие выводы диодов, подключенных к секциям, сдвинутым на 180 эл.град, попарно соединены между собой и по отдельности через резисторы и последовательно соединенный с ними общий резистор подключены к входу сравнивающего устройства.

9б г

3 а, б, в, г — временные диаграммы, поясняющие работу схемы, Электродвигатель (фиг. 1) содержит секции 1-4 якорной обмотки, транзисторы 5-8 коммутатора, диоды 9-20 измерителя частоты вращения, резисторы 21-27, сравнивающее устройство

28, задатчик частоты вращения 29, регулирующий орган 30. Питание ВД осуществляется от источника постоянкого напряжения 31.

Секции 1-4 через транзисторы 5-8 и регулирующий орган 30 подключены параллельно к источнику питания. Геометрические оси пар секций 1, 2 и 3, 4 сдвинуты между собой в расточке статора на 90 эл.град., а геометрические оси секций в каждой паре сдвинуты между собой на 180 эл.град. Функ. ции измерителя частоты вращения выполняют секции 1-4 якооной обмотки

ВД совместно с диодами 9-20 и резисторами 21-27. Одни одноименные выводы диодов 9-12 и 17-20 соединены с

1 11734

Изобретение относится к электротехнике.

По основному авт. св. Ф 1037375 известны вентильные электродвигате- ли 1 ВД ) с четным числом секций якорной обмотки, например, равным четырем, секции которого подключены к источнику питания через последовательно соединенные транзисторы коммутатора и регулирующий орган. Вход 1б

;регулирующего органа этих ВД подклю-. чен к выходу сравнивающего устройства, на входе которого действуют сигналы задатчика и измерителя частоты вращения, выполненного в виде выпрямителя ЭДС секций. Выпрямитель состоит из двух групп диодов. В первой группе одни одноименные выводы диодов соединены с выводными концами секций, а другие выводы диодов, под- 2О ключенных к секциям, сдвинутым на

180 эл.град., попарно соединены между собой и по отдельности через резисторы подключены к входу сравнивающего устройства. Во второй группе 25 одни выводные концы диодов соединены с выводными концами секций, а другие соединены между собой, и общая точка через резистор подсоединена к входу сравнивающего устройства.

Недостатком известных ВД является .сравнительно небольшой диапазон регулирования и невысокая точность стабилизации, об : .. вленные наличием на входе сравнивающего устройства сравнительно больших по амплитуде пульсаций сигнала, пропорционального частоте вращения ротора, составляющих около 5,4 .

Цель изобретения — повышение точ4О ности стабилизации и увеличение диапазона регулирования частоты вращения ротора электродвигателя. отдельности через резисторы подключе .. ны к входу сравнивающего устройства, а во второй группе одни выводы диодов соединены с концами секций, а другие объединены и подключены через резистор к тому же входу сравнивающего устройства, введены дополнительные резисторы и диоды, одни одноименные выводы которых соединены с выводными концами секций, а другие выводы диодов, подключенных к секциям, работающим в противофазе, попарно соединены между собой и по отдельности через резисторы и последовательно соединенный с ними общий резистор подключены к входу сравнивающего устройства.

На фиг. 1 представлена схема предложенного ВД, на фиг. 2 а, б, в, r u

Поставленная цель достигается тем, что в ВД с четным числом секций об-мотки якоря, подключенных к цепи питания через последовательно соединенные транзисторы коммутатора и регупирующий орган, входы которого связ® ны с выходом задатчика и измерителя частоты вращения, выполненного в виде выпрямителя ЭДС секций, состоящий иэ двух групп диодов, в первой из которых одни одноименные выводы диодов соединены с концами секций, другие выводы диодов, подключенных к секциям, сдвинутым на 180 эл.град. попарно объединены между собой и по выводными концами секций. Другие выводы диодов 9 и 10 11 и 12, 17 и

18, 19 и 20, подключенных к секциям

1 и 2, 3 и 4, работающим в противофазе, попарно соединены между собой.

Общие точки диодов 9 и 10 11 и 12 по отдельности через резисторы 23 и

24 подключены к входу сравнивающего устройства. Общие точки диодов 17 и

18, 19 и 20 по отдельности через резисторы 21 и 22 и последовательно соединенный с ними общий резистор

2б подключены к входу сравнивающего устройства.

При вращении ротора ВД в секциях

1-4 якорной обмотки индуктируются

173496 4

Соотношение между величиной напряжения U < на резисторах 26 и 27 и величиной ЭДС секций зависит от угла поворота ротора <1С и соотношения между величиной сопротивления каждого из резисторов 21 и 22 и суммарного сопротивления резисторов 26 и 27, В промежутке угла поворота ротора

0 ь u3t g„ (@or. 2 в ) напряжение U>

Ip определяется только действием ЭДС секции 4, так как ЭДС секции 1 меньше напряжения U и диод 17 заперт.

При P„ < vent Р ЭДС секции 1 становится больше U5<, диод 17 отпирается и напряжение U> обусловливается суммарным действием ЭДС секций 1 и 4 ° При

+t Tg ЭДС секции 4 становится меньше Uyg, диод 20 запирается и напряжение U5 определяется действием только

ЗДС секции 1. Далее процессы повторяются аналогично. Напряжение U> принимает максимумы: U „ при

R B H + К(1 где R< — сопротивление каждого из резисторов 23, 24;

Бг — сопротивление резистора 25;

H5 — сопротивление каждого из резисторов 21, 22;

B< — сопротивление резистора 26.

Временные диаграммы для этого случая представлены на фиг. 2.

На фиг. 2 а — диаграммы напряжения U обусловленного действием

ЭДС секций 1-4,выпрямленных диодами

9-12, на фиг. 2 б — диаграмма напряжения Уг, обусловленного действием этих же ЗДС, выпрямленных диодами

13-16. Напряжение U определяется (/ суммой всех напряжений U„ ...Uc, (фиг. 2 а), обусловленных действием

35 по отдельности ЭДС секций 1-4 соответственно. Напряжение U определяется огибающей этих же напряжений.

На фиг. 2 в представлена диаграмма напряжения U, обусловленного действием ЭДС секций I 4, выпрям-. ленных диодами 17-20. При отсутствии резистора 26 напряжение U на резисторе 27 будет пропорционально сумме ЭДС секций. При наличии резистора 26 на нем будет выделяться часть напряжения, пропорционального сумме

ЭДС секций. Поэтому состояние каждого из.диодов 17-20 будет зависеть от соотношения между величиной суммарного напряжения на резисторах 26 и 27 и величиной ЭДС каждой секции. Диод, подсоединенный к секции, будет открываться в том случае, когда ЭДС этой секции превысит суммарное напряжение U на резисторах 26 и 27. и U, при сЛ= + — (K = 0, I, 2 ...)

При этом величина. напряжения равна. амплитуде каждого из напряжения ! I

U,...U . на этом участке определяется

55 выражением (фиг. 2 в):

3 1 синусоидальные ЭДС, амплитуда которых пропорциональна частоте вращения ротора. В нерабочие для каждой секции полупериоды эти ЭДС выпрямляются диодами 9-20 и через резисторы

21-26 подаются на вход сравнивающего устройства (резистор 27).

Временные диаграммы напряжений, действующих на резисторе 27, представлены на фиг. 2 и 3.

Рассмотрим процесс формирования напряжения на входе сравнивающего устройства, когда

Е Е,„

HSx

В,+ Ввх " Вг + Ввк хВ . — R

B ° +R++R 6, IIX

HIIx — сопротивление резистора 27.

Величина напряжения U определяется соотношением между сопротивлением каждого из резисторов 21 и 22 и суммарного сопротивления резисторов

26 и 27. Можно показать, что при

R = Г2(Б + В ) величина напряжения

U равна U

Результирующее напряжение на резисторе 2? (Ucy фиг. 2 г) равна сумме напряжений U„, Уг и U . Так как U „ имеет период Т = — то достаточно рассмотреть угол поворота ротора ВД

r на участке 0 «Mt 4 — . Напряжение

1!73496

Б„,(Ып

U (Sin vent + 2Cos Qt + 3Sin{Qt + — „)), при а,„1 t - - q

Uñó

U f2Sin+t + Cosmist + Sin (U t +4)), г при — < <) р

U (3Sin t + Cosset), при 1, -,) » —"

При этом сопротивление Rg должно оставаться значительно меньше каждого из. сопротивлений R — В4, à R> +

В этом случае амплитуда напряжения U< увеличивается до 1,6 — 1,06 U, а напряжение U „ принимает наибольшие значения

U « = 3„2 U

U « = 3,77 U„„

U ih = 3 1.1

U 3,6 U при t =Ои хЭ

М

К

РП где U = > р Rgx

+ Ех 0,032 .

Пульсации AU, д U и дед на35 пряжений U, U и U> составляют:

3,77 U -3,6U

3 7U1„+36U

= 0,023.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом снижает на входе сравнивающего устройства более, чем в 2 раза (с 5,4 до 2,37), степень пульсаций

45 напряжения, пропорционального частоте вращения ротора, что приводит к повышению точности стабилизации и увеличению диапазона регулирования частоты вращения ротора ВД. Положительным также является увеличение частоты пульсаций (фиг. 2, 3) напряжения на входе сравнивающего устройства, что облегчает процесс фильтрации переменной составляющей.

Исследование этого выражения на экстремум показывает, что при

u3 t — Чз — 32,2 эл.грвд. и ddt

= » 57,8 эл.град. U < принимает наибольшие значения

При apt =Ои t = X U npuг. Y нимает наименьшие значения

Пульсации напряжения U Y составляют примерно 3,2Х так как

11mgx + и З U++ 3 1е

hU1 ЫЗ 17,1XaU> = 3,96ж.

В предложенной схеме можно еще уменьшить пульсации напряжения U > если изменить соотношения между резисторами 21-27.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы напряжений U (фиг. 3 а), Ug (фиг. 3 б), U (фиг. 3 в) и

Uey (фиг. 3 г) для случая, когда

RÄ + В „= 1,6 (В, + R Ä);

4 - (сф Rlх) при Mt = f = 27,5 эл.град, и ddt

62,5 эл.град. и наименьшие значения

Пульсации напряжения составляют примерно 2,3Х так.как

1173496

Фиг. 2

1173496

Тп

36К

Заказ 5075/52

Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал !ПП! "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Санталов

РедактоР И. ВолощУк ТехРед Т.ДУбичнак КоРРектоР M. Самборская