Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на транспортных средствах и в промышленности. Целью изобретения является повышение надежности. Вентильный электродвигатель содержит секции 1-6 обмотки якоря, датчик положения ротора с чувствительными элементами 7-12, связанными с управляемыми формирователями импульсов 42-47, коммутирующие тиристоры 29-31, связанные с формирователями импульсов 32-37, управляющие тиристорами 20-25 анодной группы и тиристорами 26-31 катодной группы. Коммутацию тока в секциях 1-6 обмотки якоря и тиристорах 20-25 осуществляет источник коммутирующих импульсов, содержащий коммутирующий трансформатор с секциями 14,15 первичной обмотки и двумя вторичными обмотками 38,39, два тиристорных плеча, состоящих из тиристоров 17, 56 и 16,55, соединенных между собой коммутирующим конденсатором 54, и два датчика тока 50,51, включенные в тиристорные плечи источника коммутирующих импульсов. Необходимая полярность заряда коммутирующего конденсатора 54 в момент пуска вентильного двигателя определяется первоначальным угловым положением его ротора и осуществляется с помощью датчиков тока 52,53 и формирователей импульсов 41,40. Поочередный заряд конденсатора 54 положительным или отрицательным потенциалом позволяет за счет устойчивой работы источника коммутирующих импульсов коммутировать четные и нечетные тиристоры анодной и катодной групп преобразователя частоты. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„148358() ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ7ЕНЙЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯ 4 И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (? 1 ) 4321 634/24-07 (22) 29. 10.87 (46) 30. 05.89. Бюл. Р"- 20 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) В.В.Симкин и Р.В.Воскресенский (53) 621.313,13.014.?:621.38?(088.8) (56) Заявка ФРГ Р 2 133486, кл. Н О? К 24/02, 1967.

Патент ФРГ 1" - 1816576, кл. 21 d2 41, 1970 (54 ) ВЕНТИЛЬНЬД1 ЗЛРКТРО) ВИ1 АТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электpoTE".xHB;cp и может быть использовано на транспортных средствах и в промышленности. Целью изобретения является повьш ение надежности. Вентильный электродвигатель содержит секции 1-6 обмотки якоря, датчик положения ротора с чувствителыш1ми элементами 7-12 связанными с управ(5р 4 H 02 P 6/00 H 02 К 29/06

2 ляемыми формирователями импульсов

42-47, коммутирующие тиристоры 2931, связанные с формирователями импульсов 3?-37, управляющие тиристорами 20-?5 аноднои группы и тиристорами 26-31 катодной группы. Коммутацию тока в секциях 1-6 обмотки якоря и тиристорах 20-?5 осуществляет источник коммутирующих импульсов, содержащий коммутир ю 1 ий трансформатор с секциями 14, 15 первичной обмотки и двумя вторичными обмотками 38, 39, два тиристорных плеча, состояцих из тиристоров 17, 56 и 16, 55, соединенных между собой коммутирующим конденсатором 54, и два датчика тока 50, 51, включенные в тиристорные плечи источника коммутируюцих импульсов, Необходимая полярность

"-аряда коммутируюцсго конденсатора

54 в момент пуска вентильного двигателя определяется первоначальным уг ловым положением его ротора и осуце1483580 ствляется с помощью датчиков тока

52, 53 и формирователей импульсов

41, 40. Поочередный заряд конденсатора 54 положительным или отрицательным потенциалом позволяет за счет

Изобрет-ение относится к электро- . технике, в частности к электроприводу, и может быть использовано в приводах постоянного тока большой и средней мощности.

Цель изобретения — повышение надежности вентильного электродвигателя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема шестифазного вентильного электродвигателя; на фиг. 2 — чувствительный элемент датчика положения ротора, неуправляемый и управляемый формирователи импульсов; на фиг. 3— датчик тока и управляемый формирователь импульсов; на фиг. 4 — диаграммы напряжений на выходах формирователей импульсов.

Вентильный электродвигатель содержит якорь с замкнутой обмоткой с секциями 1-6, ротор с обмоткой возбуждения, датчик положения ротора с чувствительными элементами 7-12, источ— ник коммутирующих импульсов с коммутирующим трансформатором 13, первичная обмотка трансформатора составлена из последовательно соединенных секций 14 и 15. Начало и конец первичной обмотки соединены с анодами первого 16 и второго 17 коммутирующих тиристоров соответственно, источник питания с зажимами 18 и 19 системы управления плюсавым зажимом

t9 соединен со средним выводом первичной обмотки коммутирующего трансформатора 13. Вентильный электродвигатель содержит также тиристоры 2025 анодной и тиристоры 26-31 катодной групп, управляющие электроды которых подключены через формирователи 3237 импульсов к выходам чувствительных элементов 7-12 датчика положения ро" тора соответственно. Каждый анодный вывод тиристоров 26-31 катодной группы объединен с катодным выводом . устойчивой работы источника коммути рующих импульсов коммутировать четные и нечетные тиристоры анодной и катодной групп преобразователя час- тоты. 1 з.п, ф-лы. 4 ил. соответствующего из тиристоров 20-25 анодной группы. Объединенные указанные силовые выводы тиристоров 20, 26; ?1, ?7; 2?, 28; 23, 29; 24, 30;

5 25, 31 подключены соответственно к точкам соединения смежных секций 1, 2; 2, 3; 3, 4; 4, 5; 5, 6; 6, 1 обмотки якоря. Управляющие электроды тиристоров 20-31 через формирователи

10 32-37 импульсов подключены к выходам чувствительных элементов 7-12 датчика положения ротора.

Анодные выводы четных тиристоров

20, 22 и 24 анодной группы подклю15 чены к началу первой вторичной обмотки 38 трансформатора 13. Анодные выводы нечетных тиристоров 21, 23 и

25 подключены к концу обмотки 38.

Тиристоры 26, 28 и 30 катодным вы,водом подключены к началу второй вто20 ричной обмотки 39 коммутирующего трансформатора 13, а нечетные тиристоры 27, 29 и 31 катодным выводом подключены к концу вторичной обмотки 39. Средние выводы каждой вторич- ной обмотки 38 и 39 подключены соответственно к положительному и отрицательному выводам источника пос,тоянного тока.

Дополнительно вентильный двигатель содержит восемь управляемых 40-47 и два неуправляемых 48, 49 формирователей импульсов, четыре датчика 5053 тока, конденсатор 54 и первый 55

35 и второй 56 дополнительные тиристоры.

Анод первого дополнительного тиристора 55 соединен с катодом перво,го коммутирующего тиристора 16 и че"0 рез первый датчик 50 тока — с минусовым зажимом 18 источника питания системы управления..

Анод второго дополнительного тиристора 56 соединен с катодом второ45 го коммутирующего тиристора 17 и

148 3580

25 через второй датчик 51 тока — с минусовым зажимом 18 источника питания системы управления. Средний вывод первичной обмотки трансформатора сое5 динен с плюсовым зажимом источника питания системы управления.

Третий датчик 52 тока включен между началом первой вторичной обмотки

38 трансформатора и анодными выводами тиристоров 20„ 22 и 24. Четвертый датчик 53 тока включен между концом обмотки 38 и аноцными выводами тиристоров 21, ?.3 и 25.

Средние выводы обмоток 38, 39 15 подключены к зажимам источника постоянного тока.

Входы первого и второго неуправляемых формирователей импульсов соединены с выходами датчиков 50, 51 тока соответственно, а входы первого и второго управляемых формирователей импульсов — с выходами датчиков 52, 53 тока.

Входы третьего 42, пятого 44 и седьмого 46 управляемых формирователей импульсов подключены соответственно к выходам чувствительных элементов 7, 9 и 11 датчика положения ротора четных тиристоров 26, 28, 30 катодной и нечетных тиристоров 21, 23, 25 анодной групп. Входы четвертого 43, шестого 45 и восьмого 47 управляемых формирователей подключе.ны соответственно к выходам чувствительных элементов 8, 10, 12 нечетных тиристоров 27, 29, 31 катодной и четных тиристоров 20, 22, 24 анодной групп.

Выход формирователя 48 импульсов 40 объединен с одним из выходных зажимов формирователей 41, 43, 45, 47 импульсов и подключен к управляющему электроду коммутирующего тиристора

17. Выход формирователя 49 импульсов 45 объединен с одним из выходных зажимов формирователей 40, 42, 44, 46 импульсов и подключен к управляющему электроду коммутирующего тиристора

16. Объединенные вторые зажимы формирователей 40, 43, 45, 47 импульсов подключены к управляющему электроду дополнительного тиристора 56> а объединенные вторые зажимы формирователей

41, 42, 44, 46 импульсов подключены к управляющему электроду дополнитель.ного тиристора 55. Конденсатор 54 включен между катодами тиристоров .16, 17 ..

КрОме т о г о B F. 11 ò H11 H É эл Я к т р О двигатель мОжет содержать два циОда

57 и 58, катоды ксторых объединены и подключены к среднему выводу вервичной обмотки коммутирующего трансформатора 13, а анод каждого диода подключен к соотве, ствующему выводу конденсатора 54.

Коммутирующий трансформатср 13 может быть снабжен дополнительной обмоткой 59, замкнутой на регулируемый резистор 60.

Каждый неуправляемый формирователь 32-37 импульсов (фиr, 2) содержит, например, компаратор, собранный на операционном усилителе 61, инверсный вход которого связан с обмоткой

62 трансформаторного чувствительного элемента 7. Выход операционного усилителя 61 через стабилитрон 63 связан с входом транзистора 64. Формировате-: ли 32 — 37 -содержат также импульсный трансформатор, первичная обмотка >3 которого включена в цепь коллектора транзистора 64, а две выходные обмо-.— ки 66, 67 образуют выход формирователя.

Управляемые формирователи 42-47 импульсов (фиг. ?.) выполнены аналогично формирователям 32-37, но снабжены выключатецями 68 на выходе.

Датчики 52,53 тока (фиг, 3) представляют собой магнитные усилители, начала первичных обмоток 69, 70 соединены с анодами тиристоров 20, 22, 24 и 21, ?3, 25 соответственно, а концы подключены к выводам обмотки

38 коммутирующего трансформатора

13. Вторичные обмотки 71, 72 и 73, 74 датчиков 5? и 53 тока включены встречно и через диодные мосты 75, 76 подключены к генератору прямоугольных

I импульсов. К выходам диодных мостов

75, 76 подключены входы формирователей 40, 41, выполненных аналогично формирователям 32-37, но снабженных кнопочным выключателем ;?. Датчики

50, 51 тока выполнены аналогично задатчикам 52, 53.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

В момент запуска электродвигателя обмотка возбуждения электр одвигатяв ля обесточивается, а выключатель 68 (фиг. 2) отключается. Ватем подается на первичные обмотки чувствительных элементов 7-12 перемеHèîå прямоугольное напряжение.

1483580

15

55 денсатор 54 с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок, переэаряжаясь вначале по контуру 54 — 17-15-14-16-54, обеспечивает эапирание тиристора 17, а далее перезаряжается по цепи 19 l4-16-54-56-51-18. F> конце перезаряда ток конденсатора 54 уменьшается

I до нуля и тиристоры 56, 16 запираются, а конденсатор 54 приобретает полярность, указанную на Лиг.1, в скобках.

В дальнейшем ротор электродвигателя приходит во вращение и все описанные процессы циклически повторяются.

Введение в коммутирующий трансформатор дополнительной обмотки 59, замкнутой на ре улируемый резистор

60, изменяет величину тока намагничивания коммутирующего трансформатора 13 при подключении обмоток 15, 24 последнего к источнику питания. В результате этого регулируется время . действия обратного напряжения на тиристорах анодной и катодной групп.

При включении в источник коммутирующих импульсов диодов 57 и 58 коммутирующий конденсатор 54 при коммутации тиристоров 17, 56 перезаряжается по цепям: 54-17-15-14-16-54

54-58-14-16-54, 1 9-1 4-1 6-54-56-51-18, а в случае коммутации тиристоров 16 и 55 — 54-16-14-15-1?-54, 54-57-1517-54, 19-15-17-54-55-50-18, В результате этого время перезаряда коммутирующего конденсатора 54 уменьшается, что позволяет увеличить частоту коммутации тока в секциях

1-6 обмотки якоря, а следовательно, расширить диапазон частоты вращения ротора вентильного электродвигателя.

Таким образом, положительный эффект заключается в повьппении надежности вентильного электродвигателя за счет устойчивой работы источника коммутирующих импульсов при коммутации тока в секциях обмотки якоря вентильного электродвигателя, работающего при частых пусках и перегрузках.

Источник коммутирующих импульсов вентильного электродвигателя обеспечивает регулирование времени действия обратного напряжения на выключаемых тиристорах анодной и катодной групп. Кроме того, расширен диапазон регулирования частоты вращения ротора.

Формула из о б ре т е ния

1. Вентильный электродвигатель, содержащии якорь с многосекционной замкнутой обмоткой, ротор с обмоткой возбуждения, датчик положения ротора, источник коммутирующих импульсов, снабженный коммутирующим трансформатором с секционированной первичной и двумя вторичными обмотками и двумя коммутирующими тиристорами, анод одного из которых соединен с началом первичной обмотки указанного трансформатора, конец которой соединен с анодом второго коммутирующего тиристора, а средний вывод первичной обмотки подключен к плюсовому sammy источника питания системы управления, анодную и катодную грi-.tlTbl тиристоров, управляющие электроды которых подключены через формирователи импульсов к выходам чувствительных элементов датчика положения ротора, анодный вывод и-го тиристора катодной группы и катодный вывод n † тиристора анодной группы объединены и подключены к точке соединения двух смежных секций обмоток якоря, объединенные анодные вьпзоды четных тиристоров и объединенные анодные выводы нечетных тиристоров анодной группы подключены соответственно к началу и .концу первой вторичной обмотки упомянутого трансформатора, начало и конец второй вторичной обмотки которого соединены с объединенными катодными выводами соответственно четных и нечетных тиристоров катодной группы, 40 средний вывод каждой упомянутой вторичной обмотки соединен с соответствующим зажимом источника постоянного тока, отличающийся тем„ что, с целью повышения надежности, введены восемь управляемых и два неуправляемых формирователя импульсов, четыре датчика тока, конденсатор и два дополнительных тиристора, анод каждого из которых соединен с катодом одного из коммутирующих тиристоров, а катод через соответствующий датчик тока — с минусовым зажимом источника питания системы управления, один из оставшихся датчиков тока включен межцу началом первой вторичной обмотки упомянутого трансформатора и анодами четных тиристоров анодной группы, а другой датчик тока между концом первой вторичной обмот1483580

l2 ки.и анодами нечетных тиристоров анодной группы, входы первого и второго неуправляемых формирователей импульсон подключены к выходам соответ5 ственно первого и второго датчиков тока, входы первого и второго управляемых формирователей импульсов — к выходам соответственно третьего и четвертого датчиков тока, входы третьего, пятого, седьмого формирователей управляемых импульсов подключены к выходам соответствующих чувствительных элементов датчика положения ротора четных тиристоров катод- 15 ной и нечетных тиристоров анодной групп, а входы четвертого, шестого и восьмого управляющих импульсов — к выходам чувствительных элементов датчика положения нечетных тиристоров 20 катодной и четных тиристоров анодной

1групп, выход второго неуправляемого формирователя импульсов объединен с одним из выходных зажимов первого, третьего, пятого и седьмого управ- 25 ляемых формирователей импульсов и подключен к управляющему электроду первого коммутирующего тиристора, выход первого неуправляемого формирователя импульсов объединен с одним из выходных зажимов второго, четвертого, шестого и восьмого управляемых формирователей импульсов и подключен к управляющему электроду второго коммутирующего тиристора, объединенные вторые выходные зажимы второго, третьего, пятого и седьмого управляемых формирователей и объединенные вторые выходные зажимы первого, четвертого, шестого и восьмого управляемых формирователей импульсов подключены к управляющим электродам соответственно первого и второго дополнительных тиристоров, конденсатор включен между катодами коммутирующих тиристоров.

2. Эпектродвигатель по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что в источник коммутирующих импульсов введены два диода, катоды которых объединены и подключены к среднему выводу первичной обмотки коммутирующего трансформатора, а анод каждого диода соединен с одним из выводов конденсатора.

1483580

СЪ

1483580 Со ст ав ит ель А. Ив а нов

Редактор А. Долинич Техред М. Дидык Корректор Н. Король

Заказ 2848/52 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,. 101