Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения состоит в повышении надежности за счет сглаживания перенапряжений на элементах инвертора. Вентильный электродвигатель содержит инвертор, выполненный по мостовой схеме, в каждом из смежных плеч 1,2 - дроссель 3,4 и цепь 5,6 из параллельно соединенных участка коллектор - эмиттер транзистора 7,8, диода 9,10 и последовательной цепи 11,12, образованной диодом 13, 14 и конденсатором 15,16. При этом f (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (59 4 Н 02 К 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4017953/24-07 (22) 10.02.86 (46) 07.01 .88. Бюл. Р 1 (71) Производственное объединение

"Укрэлектромаа" (72) Н.П.Белоус, А.M.Áðîäåöêèé, Г.О.Гржимало, В.А.Косенко, IO.Ñ.Êóáëàнов, А.Г.Павлов, В.С.Рафф и С.П.Шинкаренко (53) 621. 313. 13. 014 ° 2. 621. 382 (088.8) (56) Электронная техника в автоматике. Вып. 8. — M. Советское радио, !

976, с. 173-!83.

Электротехника. 1982, Ф 4, с. 41. (54) ВЕНТИЛЪНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения состоит в повышении надежности за счет сглаживания перенапряжений на элементах инвертора. Вентильный электродвигатель содержит инвертор, выполненный по мостовой схеме, в каждом из смежных плеч 1,2 — дроссель 3,4 и цепь

5,6 из параллельно соединенных участка коллектор — эмиттер транзистора

7,8, диода 9,10 и последовательной цепи 11,12, образованной диодом 13, 14 и конденсатором 15,16. При этом

1365272, 5

1В

35 вывод обмотки машины 17 соединен с общей точкой дросселей, свободными выводами подключенных к соответствующим свободным выводам указанных параллельных цепей в точках соединения транзистора и диодов, включенных в полярности, противоположной источнику питания 18, а между общими точками указанных последовательных цепей подключен резистор !9. В каждое плечо дополнительно введены диоды 21,22 и включены между средней точкой послеИзобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям, в состав которых входят инвертор на транзисторах и электромеханический преобразователь (синхронная машина) с индуктором на постоянных магнитах, предназначенным для быстродействующих систем отработки механического параметра с высокой точностью, например для электропривода по дачи металлорежущего станка.

Цель изобретения — повышение надежности за счет снижения перенапряжений на элементах инвертора.

На чертеже представлена схема вентильного электродвигателя.

Электродвигатель содержит трехфазный мостовой инвертор, каждая ветвь которого образована двумя плечами 1 и 2, которые содержат соответственно дроссели 3 и 4 и цепь 5 и 6 из параллельно соединенных участков коллектор — эмиттер транзисторов 7 и 8, диодов 9 и 10 и последовательных .цепей 11 и 12, образованных диодами 13 и 14 и конденсаторами 15 и 16, машину 17, источник 18 питания, резистор

19, диоды 20 и 21.

Выключение мощных транзисторов происходит за время, измеряемое десятками микросекунд. Поэтому необходима установка конденсаторов 15 и 16 величиной в десятки нанофарад для обеспечения благоприятной траектории выключения транзисторов. Время включения таких транзисторов намного меньше времени выключения, но оно довательной цепи и противоположным по отношению к плечу полюсом источника питания также в полярности, обратной по отношению к полярности данного полюса. При использовании изобретения в приводах металлорежущих станков может быть повышена надежность, расширена область применения в более тяжелых режимах работы и снижена стоимость за счет использования элементов с более низкими рабочими напряжениями. 1 ил.

f все же относительно больше — единицы микросекунд, и для обеспечения благоприятной траектории включения транзисторов необходима установка дросселей 3 и 4 ° Кроме того, дроссели защищают транзисторы от импульсных сверхтоков, возникающих при перезарядке паразитных емкостей обмоток.машины и кабеля между машиной и инвертором, и от сквозных токов, 0оявляющихся из-за конечного времени выключения диодов 9 и 10, через которые в паузе между импульсами в основном замыкается ток обмоток машины.

Процессы в паузе между импульсами управления в предлагаемом вентильном электродвигателе происходят следующим образом.

После съема импульсов управления одновременно, например, с транзистора 7 и со среднего транзистора в нижней группе (при этом на других транзисторах импульсы отсутствуют) потенциал эмиттера транзистора 7 начинает понижаться от величины, примерно равной положительному потенциалу источника 18 питания. Скорость снижения потенциала практически определяется временем заряда конденсатора 15 через диод 13 и дроссель 3, так как обмотку машины в данном режиме можно считать генератором тока, а долей тока от разряда конденсатора 16 через резистор 19 и диод 13 можно пренебречь ввиду относительно большой величины резистора 19 (сотни ом), вели1365272 чина которого в данной схеме не критична и выбирается из условия полного разряда конденсатора в паузе. На этом этапе переходного процесса длиЭ 5 тельность которого определяется током машины (единицы микросекунд), остальные диоды 10, 14, 9, 20 и 21 заперты.

При снижении потенциала эмиттера 10 транзистора 7 до величины, меньшей потенциала отрицательного полюса источника 18 на величину прямого падения на диодах 20 и !3, дальнейшее снижение потенциала прекращается, 15 так как оно фиксируется этими открытыми диодами. В известной схеме снижение потенциала продолжается и может быть уменьшено только выбором резистора с относительно малой величи- 20 ной сопротивления, что требует применения транзистора и других элементов схемы на более высокое напряжение и на больший ток.

До момента открывания диода 10, с 25 учетом электромагнитной энергии, запасенной в дросселе 3, через диоды

l3 и 20 и обмотку укаэанного дросселя замыкается ток обмотки машины.

После открывания диода 10 через него 30 течет разностный ток: открывающей полярности от отрицательного полюса источника 1.8 питания, через диод 10, обмотку дросселя 4 в обмотку машины

17 и закрывающей полярности где иск 35 точником тока является электромагнитная энергия в дросселе 3, от нижнего вывода обмотки дросселя 3 через обмотку дросселя 4, открытые диоды 10, 13 и 20 к верхнему выводу обмотки pg дросселя 3.

К концу паузы между импульсами ток обмотки машины течет через цепь из диода 10 и дросселя 4, а через параллельную цепь из двух диодов 20 45 и 13 и обмотку дросселя 3 не течет, так как энергия дросселя 3 сброшена по указанной ранее цепи. Выбирая диод 20 с повышенным прямым падением (например, последовательно соединенные диод и стабилитрон или другой эквивалентный двухполюсник), можно при незначительном контролируемом перенапряжении на транзисторе выбрать величины индуктивностей дросаелей, обеспечивающие более благоприятную траекторию включения транзисторов, не увеличивая время паузы между импульсами на большее, чем минимально требуемое для выключения транзистора. В результате повышается надежность, снижается стоимость и улучшаются энергетические показатели вентильного электродвигателя.

В паузе после работы другой пары транзисторов, например после съема импульсов управления одновременно с транзистора 8 и со среднего транзистора в верхнем ряду, происходят аналогичные процессы, но остаются закрытыми диоды 13 и 20, тогда как в предыдущем случае закрыты диоды 14 и 21.

При использовании изобретения в приводах металлорежущего станка может быть повышена надежность работы, расширена область применения в сторону более тяжелых режимов работы и, кроме того, снижена стоимость за счет использования элементов с более низкими рабочими напряжениями.

Формула и з обретения

Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь, обмотка якоря которого подключена к выходу мостового транзис-: торного инвертора, каждое плечо каждой ветви которого содержит транзистор, первый силовой вывод которого соединен с общей точкой транзисторов одной группы, две параллельные цепочки, подключенные между первым и вторым силовыми выводами транзистора, одна из которых образована первым диодом, а другая — цепью из последовательно соединенных второго диода и конденсатора, дроссель, обмотка которого подключена между вторым силовым выводом транзистора и выводом обмотки якоря, диоды подключены в полярности, обратной направлению прямой проводимости транзисторов, между общими точками диодов и конденсаторов последовательных цепей двух плеч одной ветви подключен резистор, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения перенапряжений на элементах инвертора, каждое плечо инвертора снабжено третьим диодом, подключенным между общей точкой транзисторов противоположной группы и общей точкой второго диода и конденсатора согласно с первым и вторым диодами.