Вентильный электродвигатель

 

1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ , содержащий двухфазную обмотку , состоящую.из четырех секций по две секции в каждой фазе, последовательно с которыми соединены транзисторные ключи, причем начало одной секции и конец другой секции первой фазы подключены к первому зажиму источника питания, начало одной секции и конец другой секции второй фазы объединены и подключены к выходам транзисторных ключей первой фазы, выходы транзисторньк. ключей второй фазы подключены к второму зажиму источника питания, а управляющие цепи ключей соединены с выходом датчика положения ротора, отличающийся тем, что. с целью улучшения энергетических характеристик электродвигателя и повьшения надежности, в него.введены вторая двухфазная обмотка, соосная с первой, четьфе резистора, четыре измерителя мгновенной частоты вращения и четыре бесконтактных реле, четыре дополнительных ключа и пороговое устройство, при этом секции каждой фазы второй обмотки соединены параллельно с секциями первой обмотки через транзисторные ключи, а управляющие входы каждого из дополнительных транзисторных ключей через резисторы и силовые цепи реле соединены с коллекторами ключей, связанных с другой секцией той же О) фазы, входы измерителей мгновенной частоты вращения подсоединены к общим точкам секций, и транзисторных ключей каждой фазы первой обмотки выходы объединены и связаны с входом порогового устройства, а управЮ ляющие цепи бесконтактных реле объединены и подключены к выходу порогового устройства. ;о 2. Электродвигатель по п.1, о т ч личающийся тем, что в него введен фильтр, вход которого подключен к выходам измерителей мгновенной частоты вращения, а выход - к входу порогового устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„120197О (д) у Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Ю н АВТОРСКОМУ сеИДЕтепьетнУ . ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3774329/24-07 (22) 26.07.84 (46) 30.12.85. Бюл. № 48 (72) В.Д.Косулин, Г.Б.Иихайлов, В.В.Омельченко, Е.А.Петров, В.В.Путников, Е.Н.Головенкин и К.Г.СмирновВасильев (53).621.313.13.014.2:621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 682985, кл. Н 02 К 29/02, 1972.

Овчинников И.Е., Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.: Наука, 1979, с. 12. (54)(57) 1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий двухфазную обмотку, состоящую.из четырех секций по две секции в каждой фазе, последовательно с которыми соединены транзисторные ключи, причем начало одной секции и конец другой секции первой фазы подключены к первому зажиму источника питания, начало одной секции и конец другой секции второй фазы объединены и подключены к выходам транзисторных ключей первой фазы, выходы транзисторных ключей второй фазы подключены к второму зажиму источника питания, а управляющие цепи ключей соединены с выходом датчика положения ротора, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик электродвигателя и повышения надежности, в него. введены вторая двухфазная обмотка, соосная с первой, четыре резистора, четыре измерителя мгновенной частоты вращения и четыре бесконтактных реле, четыре дополнительных ключа и ггороговое устройство, при этом секции каждой фазы второй обмотки соединены параллельно с секциями первой обмотки через транзисторные ключи, а управляющие входы каждого из дополнительных транзисторных ключей через резисторы и силовые цепи реле соединены с коллекторами ключей, Е связанных с другой секцией той же фазы, входы измерителей мгновенной частоты вращения подсоединены к об- С щим точкам секций.и транзисторных ключей каждой фазы первой обмотки, выходы объединены и связаны с входом порогового устройства, а управляющие цепи бесконтактных реле объе- Ю динены и подключены к выходу лоро- Ю гового устройства.

Май

2. Электродвигатель по п.1, о т — (;ф л и ч а ю шийся тем, что Д . в него введен фильтр, вход которого подключен к выходам измерителей мгновенной частоты вращения, а выход — к входу порогового устройства.

1 12019

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с бесконтактной электронной коммутацией, и может быть использовано в электроприводах с вентильными электродвигателями (ВД).

Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик электродвигателя и повышение надежности.

На фиг.1 показана схема вентильного электродвигателя, на фиг.2— его механическая характеристика, на фиг.3 — временные диаграммы.

Схема вентильного электродвигателя содержит секции 1-4 первой двухфазной обмотки, транзисторные ключи 5-8 первой обмотки., секции 912 второй двухфазной обмотки, транзисторные ключи 13-16 второй обмот20 ки, резисторы 17-20, дополнительные резисторы 21-24, бесконтактные реле

25-28, измерители 29-32 мгновенной частоты вращения, например измери- . тели мгновенной ЭДС секций двухфазной обмотки, фильтр 33 и пороговое устройство 34. На фиг.2 и 3 обозначены частота вращения n, момент нагрузки на валу электродвигателя М, ЭДС секций е, е, время Ф, напря30 жение на входе порогового устройства

U„, амплитуда пульсаций напряжения на выходе фильтра ЬО.

Секции 1-4 двухфазной обмотки включены последовательно с транзисторными ключами 5-8, причем начало секции 1 и конец секции 2 подключены к первому зажиму источника питания, а начало секции 3 и конец секции 4 объединены и подключены к выходам транзисторных ключей 5 и 6.

Выходы транзисторных ключей 7 и 8 подключены к второму зажиму источника питания. Секции 9-12 второй двухфазной обмотки, соосной с первой, соединены последовательно с силовыми транзисторными ключами 13-16 соответственно, причем начало секции

9 и конец секции 10 подключены к первому зажиму источника питания, а начало секции 11 и конец секции 12 объединены и подключены к выходам силовых транзисторных ключей 13 и

14 и к выходам транзисторных ключей 5 и 6. Управляющие входы силовых транзисторных ключей 13-16 через последовательно соединенные резистор

18 и бесконтактное реле 25, резистор 17 и бесконтактное реле 26, ре70 2 зистор 20 и бесконтактное реле 27, резистор 19 и бесконтактное реле 28 соответственно подключены к точке соединения секций 10, 9, 12 и 11 с соответствующими силовой транзисторами ключами. Управляющие входы си-, ловых транзисторных ключей 13-16 через резисторы 21-24 соответственно соединены со своими выходами. Входы измерителей 29-32 мгновенной частоты вращения, например измерителей мгновенной ЭДС секций, подключены соответственно к точкам соединения секций 1,2,4 и 3 с транзисторными ключами 5-8, а их выходы объединены и через последовательно включенное пороговое устройство 34 подключены к управляющим входам бесконтактных реле 25-28. Последовательно с пороговым устройством 34 может быть включен фильтр 33, поэтому вход его подключен к выходам измерителей 29-32 мгновенной частоты вращения, а выход — к пороговому устройству 34.

В исходном состоянии бесконтакт- . ные реле 25-28 нормально разомкнуты.

Пороговое устройство 34 напряжением

l3 настраивается на величину ЭДС секции, соответствующей частоте вращения п, (фиг.2).

В момент пуска по сигналам датчика положения ротора (не показан) коммутируются транзисторные ключи

5-8, в результате чего к источнику питания оказьваются подключенными секции 1-4 первой двухфазной обмотки. Сопротивление секций первой двухфазной обмотки рассчитывают таким образом, чтобы пусковой ток не превышал допустимого тока транзисторных ключей 5-8. Двигатель таким образом начинает разгоняться по механической характеристике Мд а (фиг.2). При достижении частоты вращения вала в„ на входе порогового устройства 34 напряжение 0„ достигает величины U настройки порогового устройства 34 (фиг.3 a) которое срабатьвает и выдает сигнал на открытие бесконтактных реле 2528, в результате чего силовые транзисторные ключи 13-16 потенциалами с делителей, образованных основными и дополнительными резисторами соответственно 17, 22, 18, 21, 19, 24, 20, 23, открываются, в результате чего вступают в работу секции 9-12 второй двухфазной обмотки. При этом

1201970 поскольку секции 9 и 11 относительно секций 10 и 12 сдвинуты на

180 эл.град., в то время, когда транзисторные ключи 13 и 15 открыты под воздействием ЭДС, наводимой соответственно в секциях 10 и 12, транзисторные ключи 14 и 16 закрыты, поскольку ЗДС в секциях 9 и 11 в это же время имеет противоположную полярность. Таким образом, параллельно первой двухфазной обмотке оказывается подключенной вторая двухфазная обмотка, сопротивление которой выбирается значительно меньшим, чем сопротивление первой из условия обеспечения высокого

КПД в диапазоне частот вращения выше n„ . При дальнейшем увеличениичастоты вращения двигатель работает на участке дЬ механической характеристики. В этом диапазоне происходит периодическое срабатывание порогового устройства 34 ввиду пульсаций мгновенной ЭДС (фиг,3) секций, поступающих на вход фильтра

38. При достижении частоты вращения и> и превышения ее, при которой амплитуда ЗДС секции достигает значения 0, пороговое устройство 34 выдает непрерывный сигнал на открытие бесконтактных реле 25-28, и двигатель в результате работает на участке и Ъ механической характеристики. При увеличении момента нагрузки элементы схемы работают в обратной последовательности.

В случае синусоидальной ЭДС секций п1=Y2 п . Крутизна участка аЬ механической характеристики (фиг.2) зависит от величины пульсаций напряжения, поступаемого на вход порогового устройства. Введение фильтра 33 в конечном счете приводит к увеличению крутизны участка а9 механической характеристики и увеличению перегрузочной способности электродвигателя по моменту нагрузки при работе на высоких частотах вращения.

Включение фильтра приводит к сглаживанию пульсаций ЭДС на входе порогового устройства (Аиг,3 s) При этом если включение в работу второй двухфазной обмотки происходит также при частоте n, то частота вра- . щения и, при которой пороговое устройство 34 начинает выдавать непрерывный сигнал на бесконтактные реле 25-28, меньше, чем в первом случае, и определяется лишь величи10 ной ьО пульсаций напряжения на выходе фильтра 33. При увеличении нагрузки на валу электродвигателя, работающего на участке п 4, переход на нижнюю ветвь механической характеристики c(Mд, начинает происходить с частоты вращения, определяемой нижним значением напряжения на выходе фильтра 33. Механическая характеристика электродвигателя в этом

20 случае имеет вид, показанный пунктирной линией (фиг.2). В случае идеального сглаживания напряжения на выходе фильтра и = ь, Таким образом, введение в схему

25 вентильного электродвигателя измерителей ЭДС секций якорной обмотки, второй двухфазной обмотки, соосной с первой, последовательно с секциями которой включены силовые транзисторные ключи, ках цый из которых управляется от ЭДС соседних секций той же фазы порогового устройства и бесконтактных реле, управляемых сигналом с выхода порогового устройства, 35 вход которого подключен к выходам измерителей ЗДС секций, обеспечивает повышение надежности электродвигателя за счет ограничения величины пускового тока и увеличение КПД

40 при работе в области номинальных частот вращения.

Введение в схему вентильного электродвигателя фильтра, вход которого подключен к выходам измерите45 лей мгновенной ЗДС секций, а выходк входу порогового устройства, обеспечивает расширение функциональных возможностей электродвигателя за счет увеличения его перегрузочной способности по моменту нагрузки.

1201970

Составитель А.Санталов

Редактор А.Лежнина Техред С.Мигунова Корректор, М.Демчик

Заказ 8101/56 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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