Вентильный электродвигатель
Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности двигателя. Вентильный электродвигатель (ВД) содержит электромеханический преобразователь, три фазы якорной обмотки которого, сдвинутые между собой по окружности статора на 120 эл.град., образованы секциями 1 - 6 и подключены к шинам источника питания через устройства коммутации, управляемые сигналами датчика положения ротора (ДПР), образуя с транзисторами 11 - 16 три канала усиления. Он снабжен трехстержневым дросселем, одни одноименные выводы секций 8 - 10 которого соединены с одним зажимом источника питания, а другие одноименные выводы по отдельности через устройства коммутации соединены с каналом усиления. Предложение позволяет повысить номинальный КПД трехфазного электродвигателя с углом сигнального сектора ДПР, равным 180 эл. град, и надежность за счет устранения зон с нулевым значением электромагнитного момента, возникающих обычно после обрыва одной из фаз. Изобретение может быть использовано в приводах повышенной надежности автоматических систем. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (1!) А1
И1)5 02 K 29 06.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕГ ЬСТВУ. ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4383599/24-07 (22) 29,02.88 (46) 23.03.90, Бюл. № 11 (72) В.В. Омельченко, Е.А. Петров, Г.Б. Михайлов и В.В. Путников (53) 621.313.292(088.8) (56) Патент Японии № 51-42726, кл. 55 С 2, 1976.
Авторское свидетельство СССР
¹ 550734, кл. Н 02 К 29/00, 1975. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности двигателя. Вентильный элек тродвигатель (ВД) содержит электромеханический преобразователь, три фазы якорной обмотки которого, сдвинутые между собой по окружности статора на
120 эл, град., образованы секциями
1-6 и подключены к шинам источника
2 питания через устройства коммутации, управляемые сигналами датчика положения ротора (ДПР), образуя с транзисторами 11-16 три канала усиления. Он снабжен трехстержневым дросселем, одни одноименные выводы секций 8-10 которого соединены с одним зажимом источника питания, а другие одноименные выводы по отдельности через устройства коммутации соединены с каналом усиления. Предложение позволяет повысить номинальный КПД трехфазного электродвигателя с углом сигнального сектора ДПР, равным 180 эл, град., и надежность эа счет устранения зон с нулевым значением электромагнитного момента, возникающих обычно после обрыва одной из фаз. Изобретение может быть использовано в приводах повышенной надежности автоматических систем. 4 нл, +Ц
1552301
Изобретение относится к электроТехнике, а именно к вентильным элек1" родвигателям (ВД), Цель изобретения — повьппение на" дежности ВД.
На фиг. 1 представлена функциональная схема ВД; на фиг. 2 — пример выполнения ВД с однополярными устройствами коммутации; на фиг. 3 — фраг» 10 мент схемы ВД с двухполярйым;устрой-:" ством коммутации; íà фиг. 4 — диаграммы рабочих напряжений на элементах схемы ВД с однополярными устройстваМи коммутации, 15
ВД содержит электромеханический преобразователь (ЭМП ) с трехфазной обмоткой якоря, каждая фаза выполне" на из двух согласно соединенных секций 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, трехстерж- 20 невой дроссель 7 с трехсекционной об° моткой, секции 8-10 которой, разме1 щенные на соответствующих стержнях магнитопровода, соединены одними одноименными концами с положительным 25 зажимом источника питания, и транзисторы 11-16 коммутатора, управляемые датчиком 17 положения ротора (ДПР).
Концы секций каждой фазы якорной обмотки подключены по отдельности к коллекторам управляемых в противофазе сигналами ДПР транзисторов ll u
12, 13 и 14, 15 и 16, эмиттеры которых подключены к отрицательному зажи- 35 му источника питания, Общие точки А, Б,В секций якорной обмотки соединены по отдельности с другими концами фаз
8-10 дросселя 7, Выход ДПР, пара транзисторов (на- 40 пример, 11 и 12) и пара секций (например, 1 и 2) образуют один канал усиления.
Вентильный электродвигатель рабо" тает следующим образом. „
При подаче напряжения питания О на шины "+", "-" (фиг.2) на выходах
ДПР 17, имеющего угол сигнального сектора р L80 эл.град., появляются .напряжения, обеспечивающие насьпцение в любой момент времени по одному транзистору в каждой паре: ll, 12;
13 и 14 и 15, 16. По подключенным к источнику питания насьпценными транзисторами. секциям якорной обмотки потекут токи. Взаимодействие токов с магнитным полем ротора (постоянного магнита) об словит возникновение в
ВД электромагнитного момента, под действием которого его ротор начнет вращаться. При вращении ротора его магнитное поле будет пересекать проводники обмотки якоря и в ее секциях будут наводиться ЭДС вращения, амплитуда которых пропорциональная частоте вращения.
Так как фазы якорной обмотки сдвинуты между собой в расточке статора на 120 эл. град,, а секции в.каждой фазе - на 180 эл. град., то и ЭДС в них также будут сдвинуты на соответствующие углы. Временные диаграммы
ЭДС е ...е, действующих в соответствующих секциях, находящихся в цепях открытых транзисторов, приведены на фиг.4а,б,в, (у =рЯ; р — число пар полюсов индуктора, g — угловая скорость вращения ротора). ЭДС, показанные на фиг.4а,б,в, направлены встречно напряжению питания U на интервалах открытого состояния транзисторов, поэтому, действуя в контурах, образованных секциями якорных обмоток, фазами обмотки дросселя и открытыми транзисторами (фиг.2) они, в соответствии с законом электромагнитной индукции, наведут в обмотке дросселя фазные и линейные ЭДС. При синусоидальной форме ЭДС в секциях якорной обмотки величину линейных ЭДС esa e ez<=E jsin(mt+i/3)f-Е fein(at/; ещ=е„)в псам(-е )sinirae+ — )(! е»=Е )sin(63t+ 3 ) j-E„jsin(6)t+ -)), где E > — амплитуда ЭДС секций. Дпя примера на фиг.4д приведена диаграмма ЭДС е п, построенная для значения Е„;-38 В, соответствующего режиму холостого хода серийного ВД при питании его напряжением U26 В, Так как линейная ЭДС,действующая между фазами обмотки дросселя .авто.трансформатора, имеет несинусоидальную форму, то не представляется возможным определить величину и форму фазных ЭДС дросселя по выражениям для е „,епь,езв ° Однако, зная величины линейных ЭДС в характерных точках (Qt=0; п /6; и/3; и /2; —; — и т.д.) диаграмм возможно построить диаграмму 5 15523 фазных ЭДС автотрансформатора, пользуясь выражением для закона электромагнитной индукции: d9 е = -И 5 9 ddt где W — число витков в фазе; ф — магнитный поток в сердечнике автотрансформатора. Так, например, дляЯ t=0 ЭДС е =0," « з з е1= 2 Е» е = 2 Е м (фиг.4) . Тогда иэ фиг.2 и из второго закона Кирхгофа df следует, что е,4=-е>-е8=4 - + + 1 8 ф Д г е е6 е9 @Ь 9 9 ЭДС и магнитные потоки в фазах 8 и 9 дросселя, Так как при уГ,=О, е,1=е, они создадут в стержнях фаз 8 и 9 потоки 9 Р ю 2 8 По этой причине 25 " 8 + 3 В е „= y И +И, „— =-Зе9, откуда величина фазной ЭДС е =-е 4/3, 9 84 а е =-2е /3= †. Е = 22 В 8 64 3 m Используя подобный метод для 63 ..== 1/6; Т /3; Yi /2 и т.д., можно найти значения фазных ЭДС дросселя, На фиг. 4г приведена диаграмма фазной ЭДС е8 (8 ã4) ° Так как в каждьп момент времени в цепи открытого транзистора действует е, равная сумме ЭДС вращения секции обмотки якоря и фаэной ЭДС дросселя, то представляет интерес знание формы этой суммарной ЭДС. Диаграмма суммарной ЭДС е, действующей в цепях транзисторов 11 и 12, приведена на фиг.4е. Так как е имеет незначительные пульсации (около 10Х), то пульсации тока в секциях якорной обмотки при 01 6 работе ВД будут незначительными, что обеспечивает высокий его КПД. При обрыве одной или даже двух секций якорной обмотки или при выгорании одного или двух силовых транзисторов ВД сохраняет работоспособность и высокие энергетические показатели, немного худшие чем в известном ВД. Указанное свидетельствует о высокой надежности вентильного электродвигателя. В случае применения вместо однополярного устройства коммутации (фиг.з) характер электромагнитных процеСсов, протекающих в двигателе, сохраняется, но повышаются энергетические показатели и надежность электродвигателя за счет полного исполь зования меди якорной обмотки и устранения сквозных токов. Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с многосекционной обмоткой якоря, соединенной с.выходом коммутатора, управляющие цепи которого связаны с выходом датчика положения ротора, образуя несколько каналов усиления, выполненные с возможностью изменения направления намагничивающей силы секций каждого канала через каждые 180 эл.град., силовая цепь каждого канала связана с одним из зажимов цепи питания постоянного тока через секцию обмотки дросселя, расположенную на замкнутом магнитопроводе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электродвигателя, он выполнен с нечетным числом каналов усиления, дроссель выполнен многостержневым с числом стержней, равным числу каналов, а секции обмотки дросселя соединены с соответствующим каналом усиления своими одноименными выводами. 1552301 Фиг.1 1552301 а ее Составитель А, Санталов Редактор Е. Папп Техред М.Дидик Корректор С. Шекмар Заказ 337 Тираж 439 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
