Вентильный электродвигатель

 

Использование: В электроприводах лентопротяжных механизмов звукозаписывающих устройств. Сущность, В вентильный электродвигатель введены компараторы 7- 9, дифференцирующие цепи 10-12, конденсаторы 13-15 и сумматоры 16-18. Вход каждого из компараторов 7-8 подключен к выходу одного из сумматоров 16-18. Первый вход каждого из упомянутых сумматоров соединен соответственно с вторым выводом соответствующей секции 2-4 якорной обмотки электромеханического преобразователя, второй вход сумматора - с выходом одного из компараторов 7-9 через одну из дифференцирующих цепочек 10-12. Одни выводы конденсаторов 13-15 соединены между собой , а другие выводы подключены к выводам секций 2-4 якорной обмотки, в цепи которых включены ключи преобразователя 1 частоты. Введенные узлы и элементы обеспечивают коммутацию ключей преобразователя частоты по сигналам ДВС вращения с требуемым углом опережения включения секций обмотки якоря. 2 ил. 00

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СО»»ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 P 6/02

ГОСУДАРСТВЕ ННБ1Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4848647/07 (22) 21 05 90 (46) 30.11,92. Бюл. ¹ 44 (71) Научно-технический межотраслевой центр "Арина" (72) А.А,Иванов, В.К.Лазенко и А.M,Ñàíòàлов (56) Заявка Англии ¹ 2047027, кл, Н 02 P б/02, 1980.

Патент ФРГ ¹ 2428718, кл. Н 02 Р б/06, 1979..

Авторское свидетельство СССР № 1497690, кл. Н 02 P б/02, 1987. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: В электроприводах лентопротяжных механизмов звукозаписывающихустройств. Сущность, В вентильный электродвигатель введены компараторы 79, дифференцирующие цепи 10-12, конден,, .Ж,, 1778905 Al саторы 13-15 и сумматоры 16-18. Вход каждого из компараторов 7-8 подключен к выходу одного из сумматоров 16-18. Первый вход каждого из упомянутых сумматоров соединен соответственно с вторым выводом соответствующей секции 2-4 якорной обмотки электромеханического преобразователя, второй вход сумматора — с выходом одного из компараторов 7-9 через одну из дифференцирующих цепочек 10-12, Одни выводы конденсаторов 13-15 соединены между собой, а другие выводы подключены к выводам секций 2-4 якорной обмотки, в цепи которых включены ключи преобразователя

1 частоты. Введенные узлы и элементы обеспечивают коммутацию ключей преобразователя частоты по сигналам ДВС вращения с требуемым углом опережения включения секций обмотки якоря, 2 ил.

1778905

10

35

Изобретение относится к электротехнике и может быть использована в электроприводах лентопротяжных механизмов звукозаписывающих устройств.

Известны вентильные электродвигатели, содержащие электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, однополупериодный преобразователь частоты, компараторы, входы которых связаны с секциями якорной обмотки, и устройства пуска.

Осрбенностью этих электродвигателей является отсутствие датчика положения ротора. Сигналы по положению формируются на выходах компаратарав в соответствии с уровнем ЭДС вращения, наводимых в секциях якорной обмотки. Использование аднополупериоднаго пре0бразователя частоты приводит к недоиспользованию электромеханическога преобразователя, чта увеличивает габариты двигателя и потребляему о мощность. Таким образом, недостатком известных вентильных электродвигателей является низкий КПД, низкие массогабаритные показатели и использование меди.

Наиболее близким техническим решением является вентильный электродвигатель, содер>кащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы секций якорной обмотки которого объединены и подключены к общему выводу, двухполупериодный преобразователь частоты, выходы которого подключены ко вторым выводам секций якорной обмотки соответственно, входы преобразователя частоты подключены к выходам логического блока управления.

Данный вентильный электродвигатель формирует сигналы по положению ротора с помощью интеграторов, стоящих в ка>кдом канале управления фазой, используя информацию от ЭДС вращения. Двигатель снабжен схемой защиты ат ложного срабатывания преобразователя частоты при воздействии ЭДС самоиндукции, чтобы исключить тормозные моменты.

Недостатком известного вентильного электродвигателя является сложность, повышенные акустические шумы и вибрация, Это вызвано наличием большого числа функциональных узлов, таких как пороговые элементы, схемы совпадения, таймеры, пороговые детекторы и т.д. Кроме того под действием ЭДС самоиндукции образуются электрические цепи, по которым так замыкается через диодный мост и источник питания, что приводит к быстрому спаду данного тока. В результате этого спектр тока содержит высокочастотные составляющие, приводящие к увеличению акустического шума и вибрации двигателя.

Целью изобретения является улучшенле энергетических показателей, Поставленная цель достигается тем, что в вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы секций якорной обмотки которого объединены и подключены к общему выводу, двухполупериодный преобразователь частоты, выходы которого подключены ко вторым выводам секций якорной обмотки соответственно, входы преобразователя частоты подключены к выходам логического блока управления, введены три компаратора, три дифференцирующих цепи, три конденсатора и три сумматора, вход 1-го компаратора подключен к выходу i-го сумматора, первый вход которого подключен ко второму выводу i-ой секции якорной обмотки, а выход 1-го компаратора подключен к

1-му входу логического блока управления, i-я дифференцирующая цепь включена между выходом i-го компаратора и вторым входом

1-ro сумматора, первые выводы конденсаторов обьединены, а вторые подключены ко вторым выводам секций якорной обмотки соответственно.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 представлена функциональная схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 — диаграммы сигналов 02, 0з, 04, U1o 012, U7, U8, U9 на выходах функциональных узлов.

Вентильный электродвигатель содержит электромеханический преобразователь

1 с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы секций 2, 3, 4 якорной обмотки которого объединены и подключены к общему выводу, двухполупериодный преобразователь 5 частоты, выходы которого подключены ко вторым выводам секций 2, 3, 4 якорной обмотки соответственно, Входы преобразователя 5 частоты подключены к выходам логического блока управления 6.

Дополнительно в вентильный электродвигатель введены три компаратора 7, 8, 9, три дифференцирующих цепи 10, 11, 12, три конденсатора 13, 14, 15 и три сумматора 16, 17, 18. Электромеханический преобразователь 1 вентильного электродвигателя выполнен трехсекционным. Преобразователь

5 частоты выпал нен. трех кан аль н ым.

Вход компаратора 7 (8, 9) подключен к выходу сумматора 16 (17, 18), первый вход которого подключен ко второму выводу секции 2 (3, 4). Выход компаратора 7 (8, 9) под1778905

40

55 ключен к входу 19 (20, 21) логического блока управления 6. Каждая дифференцирующая цепь 10, 11, 12 включена между выходом соответствующего компаратора 7, 8, 9 и вторым входом сумматора 16, 17, 18 соответственноо.

Первые выводы конденсаторов 13, 14, 15 обьединены, а вторые подключены ко вторым выводам секций 2, 3, 4 якорной обмотки соответственно.

Дифференцирующие цепи 10, 11, 12 могут быть выполнены, как показано на фиг,1, или представлять собой один конденсатор, включенный между выходом компаратора и вторым входом сумматора.

Вентил ьный электродвигатель работает следующим образом, При движении индуктора относительно секций 2, 3, 4 в них наводятся ЭДС вращения (фиг.2), На каждом сумматоре 16, 17, 18 происходит суммирование сигнала ЭДС соответствующей секции 2, 3, 4 и напряжения на входе одной из дифференцирующих цепей 10, 11, 12, Рассмотрим это на примере сумматора

16, На его первом входе присутствует ЭДС, на втором — напряжение U>p с выхода дифференцирующей цепи 10. Напряжение на выходе сумматора 16 изменяет знак (t>), когда напря>кения на его входе будут противоположного знака и равны по модулю. Это происходит с задер>ккой по времени после изменения знака ЭДС вращения. Эта задержка определяется параметрами дифференцирующей цепи 10, С помощью параметров дифференцирующих цепей задается требуемый угол опере>кения включения секций обмотки якоря, Сигналы с выходов компараторов 7, 8, 9 поступают на блок 6 логики. Диаграмма включенных состояний ключей 22-27 преобразователя 5 частоты показана на фиг,2, Каждый ключ включен 120эл.град. Одновременно оказываются включенными два ключа. Например, во время после ц ключ 22 подключает секцию 2 к плюсу питания, а ключ 26 подключает секцию 3 к минусу питания. Секция 4 остается не подключенной.

ЭДС секции 4 сравнивается с напряжением дифференцирующей цепи 12. После изменения знака ЭДС секции 4, при достижении ее значения равного по модулю напря>кению на выходе дифференцирующей цепи 12 (tz, фиг.2) подключается компаратор и включается ключ 27. Ключ 26 закрывается. Так начинает протекать по секции 2 и 4. 8 интервале времени с -тз ЭДС секции 3 поступает на компаратор 8 через сумматор 17.

Он срабатывает. Таким образом происходит поочередное подключение секций 2, 3, 4 к источнику питания и создание вращающего момента.

ЭДС самоиндукции сглаживается конденсаторами 13, 14, 15, поэтому при закрывании ключа на нем не возникают перенапряжения. Эти же конденсаторы 13, 14, 15 фильтруют ЭДС вращения и исключают ложное срабатывание компараторов 10, 11, 12. Коммутационные токи, вызванные переключением ключей преобразователя 5 частоты, замыкаются внутри преобразователя и протекают по секциям 2, 3, 4 и конденсаторам 13, 14, 15,минуя источник питания, Поэтому в них отсутствуют высокочастотные составляющие, возникающие при наличии диодного моста обратного тока и приводящие к повышенному шуму и вибрации двигателя.

Таким образом введение компараторов, сумматоров, дифференцирующих цепей и конденсаторов позволило обеспечить коммутацию ключей преобразователя частоты по сигналам ЭДС вращения с требуемым углом опережения включения секций обмотки якоря, При этом конденсаторы сглаживают напряжение на секциях и не происходит ложного срабатывания компараторов от

ЭДС самоиндукции, что происходило бы при наличии диодного моста обратного тока. В результате этого из схемы исключены интеграторы, пороговые элементы, схемы совпадения, детекторы и т,д., что упростило схему. Вентильный двигатель имеет меньшие акустические шумы и вибрации.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы секций якорной обмотки которого обьединены и подключены к общему вы воду, двухполупериодн ый п реобразователь частоты, выходы которого подключены к вторым выводам секций якорной обмотки соответственно, а входы — к выходам логического блока управления, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, в него введены три компаратора, три дифференцирующие цепи, три конденсатора и три сумматора, вход i-го компаратора подключен к выходу I-го сумматора, первый вход которого подключен к второму выводу I-й секции якорной обмотки, а выход i-го компаратора подключен к i-му входу логического блока управления, I-я дифференцирующая цепь включена между выходом I ãî компара1778905

1, 1з

Составитель А.Иванов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор H.Ñëîáîäèíèê

Заказ 4201 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ора и вторым входом i"го сумматора, первые выводы конденсаторов обьединены, а вторые подключены к вторым выводам секций якорной обмотки соответственно.