Вентильный электродвигатель

 

Использование: в электроприводах с бесконтактной конструкцией исполнительного двигателя. Сущность изобретения: вентильный электродвигатель содержит синхронную машину с многофазной обмоткой 1-4 якоря, индуктора 5 и коммутатора на тиристорах 6-9. Катоды тиристоров с каналом фаз якорной обмотки соединены через диоды 10-13. Делители напряжения выполнены на резисторах 14-17 и конденсаторах 18-21 соответственно. Конденсаторы 18-21 зашунтированы соответствующими диодами 22-25. Управляющие электроды тиристоров 6-9 соединены со средними точками делителей через динисторы 26-29. Катоды тиристоров 7 и 9, а также 6 и 8 связаны через соответствующие коммутирующие конден-; саторы 30. Катоды тиристоров 6-9 связаны с общей точкой т-фазной обмотки якоря через резисторы 32-35. Управляющий элек-; fpofl тиристора 6 соединен с п сложите л ь-j ным зажимом источника питания через резистор 36 и конденсатор 37. 1 ил. о + со с

СО ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)s Н 02 К 29/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4893851/07 (22) 25,12,90 (46) 30,01.93. Бюл. N. 4 (72) B.È. Н и к ул и н, С.И. Ш ел е н о к и А.В. Я кушев (56) Овчинников И.Е. и Лебедев Н.Н. Бесконтактные двигатели постоянного тока автоматических устройств. М-Л., Энергия, 1966, с.13.

Авторское св детельство СССР

N 767909, кл. Н 02 К 29/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР йг 886160, кл, Н 02 К 29/00. 1981. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: в электроприводах с бесконтактной конструкцией исполнительного двигателя. Сущность изобретения: вентильный электродвигатель содержит син ЙЛ „1791922 А1 хронную машину с многофазной обмоткой

1 — 4 якоря, индуктора 5 и коммутатора на тиристорах 6 — 9. Катоды тиристоров с каналом фаз якорной обмотки соединены через диоды 10 — 13. Делители напряжения выполнены на резисторах 14-17 и конденсаторах

18 — 21 соответственно. Конденсаторы 18-21 зашунтированы соответствующими диодами 22-25. Управляющие электроды тиристоров 6 — 9 соединены со средними точками делителей черэз динисторы 26 — 29. Катоды тиристоров 7 и 9, а также 6 и S связаны через соответствующие коммутирующие конденсаторы 30. Катоды тиристоров 6 — 9 связаны с общей точкой m-фазной обмотки якоря: через резисторы 32 — 35. Управляющий электрод тиристора 6 соединен с положительным зажимом источника питания через резистор 36 и конденсатор 37. 1 ил.

1791922

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с бесконтактной конструкцией исполнительного двигателя, широко применяемым в устройствах автоматики. 5

Известны бесконтактные двигатели, которые конструктивно выполнены в виде синхронного двигателя, трансформаторного датчика положения ротора и транзисторного коммутатора. 10

Недостатком данной конструкции является наличие датчика положения ротора, усложняющего двигатель, увеличивающего вес и энергоемкость устройства, требующего дополнительный источник высокой часто- 15 ты.

Известны так>ке вентильные электродвигатели в которых роль датчика поло>кения ротора выполняет сам якорь, содер>кащий

m-фазную обмотку, секции:оторой соеди- 20 нены с выходо л коммутатор.ра, выполненного в виде тиристорного инвертора с отсекающими диодами и нагрузкой в катодных цепях тиристоров, и управляющий трансформатор, 25

Недостатком таких двигателей является наличие трансформатора, дополнительной обмотки возбуждения и источника переменного тока, что приводит к усложнению конструкции электродвигателя, г овышению его 30 массы и габаритов.

Наиболее близким к предлагаемому является электродвигатель, в котором имеется тиристорный коммутатор, содержащий делитель напряжения, переключающие repro- 35 ны, включенные в цепи управления тиристоров, и m-фазная синхронная машина.

Наличие переключающих герконов снижает надежность схемы, а включение делителя параллельно фазам синхронной 40 машины требует включения в схему конденсаторов большой емкости и обусловливает повышение энергопотребления на управле- ние коммутацией.

Цель изобретения — упрощение, повы- 45 шение надежности и уменьшение энергопотребления электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе. содержащем m-фазную обмотку статора с заземлен- 50 ной нейтралью, индуктор и коммутатор с делителями напряжения, составленными из последовательно соединенных резистора и конденсатора, в котором катод каждого тиристора подключен к резистивному выводу. 55 делителя и через согласно включенный диод связан с началом коммутируемой им фазы, катоды тиристоров, включенных в противоположные фазы, связаны через коммутирующие конденсаторы. управляющий электрод одного из тиристоров связан с положительным зажимом источника питания через последовательно соединенные резистор и конденсатор, а управляющий электрод каждого тиристора связан с катодом соответствующего порогового элемента, согласно изобретению емкостн ый вывод делителя коммутатора соединен с началом смежной, например, в направлении часовой стрелки Ro отношению к коммутируемой, фазы и введены четыре шунтирующих конденсаторы делителя диода, включенных в проводящем направлении, четыре рези.стора, включенных между катодом каждого тиристора и отрицательным зажимом источника питания, причем упомяну1ые пороговые элементы выполнены в виде динисторов, аноды которых подключены к средней точке соответствующих деталей.

Подключение емкостных выводов делителй к началам соответствующих фаз и введение в схему коммутатора динисторов позволяет снизить энергопотребление по цепям управления при одновременном значительном уменьшении установленной мощности элементов делителй напря>кения.

Кроме того, использование в качестве пороговых элементов динисторов в совокупности с дополнителы-.о введенными диодами и резисторами обеспечивает автоматический переход двигагеля из режима разгона к режиму самосинхронизации. При этом не требуются дополнительные коммутационные контактные элементы, а предлагаемая схема вентильного двигателя отличается более высокой надежностью и конструктивно проще, чем прототип.

На чертеже представлена схема предлагаемого вентильHoãо электродвигателя.

Вентильный электродвигатель состоит из синхронной машины с многофазной обмоткой якоря (фазы 1 — 4), индуктора 5 и коммутатора на тиристорах 6-9. Катоды тиристоров с началами фаз якорей обмотки соединены диодами 10 — 13. Делители напряжения выполнены на резисторах 14 — 17 и кэнденса горах 18-21. Причем конденсаторы зашунтированы диодами 22 — 25, Управляющие электроды тиристоров 6-9, соединены со средними точками делителей через динисторы 2б — 29. В схеме имеются коммутирующие конденсаторы 30 — 31. Катоды тиристоров соединены с общей точкой m-фазной обмотки якоря резисторами

32 — 35. Управляющий электрод тиристора б соединен с положительным за>кимом источника питания через резистор 36 и конденсатор 37.

Вентильный двигатель работает следующим образом.

1791922

10

При подключении к источнику питания постоянного тока происходит отпирание тиристора 6 по цепи "+" источника, конденсатор 37, резистор 36, управляющий электрод тиристора 6, резистор 32, "-" источника питания. Напряжение источника прикладывается к фазе 1 якоря синхронной машины через диод 10 и к делителю напряжения, состоящему из резистора 14 и конденсатора

18. В фазе 1 появляется ток, конденсатор 18 начинает заряжаться. Взаимодействие тока в фазе 1 с магнитным потоком индуктора создает статический момент. По достижении напряжением на конденсаторе достаточного для отпирания динистора 26, последний отпирается и в цепи управляющего электрода тиристора 7 появляется ток, значение которого определяется величиной напряжения на обкладках конденсатора 18 и сопротивлениями динистора 26, управляющего электрода тиристора 7 и диода 11.

Поскольку эти сопротивления незначительны, то даже при малойемкости конденсатора 18 энергии оказывается достаточно для поддержания требуемого по величине тока т управления в течение времени отпирания тиристора 7. Тиристор 7 отпирается, в фазе

2 появляется ток, взаимодействие которого с магнитным потоком индуктора 5 создает вращающий момент против часовой стрелки, что приводит к повороту ротора двигателя. Через открытый тиристор 7, резистор 15, фазу 3 происходит заряд конденсатора 19.

КаКтолько напряжение на конденсаторе 19 достигнет величины отпирания динистора

27, динистор 27 отпирается и конденсатор

19, разряжаясь через управляющий электрод тиристора 8, создает ток управления в тиристоре 8. Тиристор 8 отпирается, а тиристор 6 с помощью коммутирующего конденсатора 31 запирается, В фазе 3 появляется ток. Это приводит к дальнейшему повороту ротора про.тив часовой стрелки.

Аналогично присходит подключение под напряжение фазы 4 и осуществляется непрерывное вращение ротора, В фазах наводится ЭДС, которая способствует на этапе разгона двигателя улучшению условий коммутации. При этом к управляющему электроду соответствующего тиристора прикладывается напряжение конденсатора делителя и ЭДС коммутируемой фазы. Как только ЭДС достигает величины достаточной для отпирания динисторов, то в этом случае практически управление коммутацией осуществляется за счет ЭДС фаз обмотки якоря, который теперь выполняет функцию датчика положения ротора. ПредполОжим, что в рассматриваемый момент времени включен тиристор 9, а ЭДС вращения в фазе 1 обеспечивает отпирание тиристора 6, т.к. имеет достаточно большое значение и прикладывается к управляющему электроду этого тиристора по цепи "+"

ЭДС, диод 25, динистор 29, управляющий электрод тиристора 6, резистор 32, "-" ЭДС фазы 1. Ток, появившийся в фазе l, взаимодействует с магнитным потоком индуктора, создает момент, способствующий вращению ротора двигателя против часовой стрелки, ЭДС наводится в фазе 2 и приводит к отпиранию тиристора 7, выключению тиристора 9 и появвению тока в фазе 2 и т.д.

Исключение из схемы вентильного двигателя герконов упрощает схему и повышает ее надежность. Что касается использования динисторов в цепи управления и включения делителей напряжения по предлагаемой схеме, то это обеспечивает уменьшение энергопотребления, упрощение конструкции и массы двигателя в целом.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содер-. жащий m-фазную лучевую обмотку статора с заземленной нейтралыо, индуктор и коммутатор с делителями напряжения, составленными из пОследовательно соединенных резистора, конденсатора, D котором катод каждого тиристора подключен к резистивному выводу делителя и через согласно включенный диод связан с началом коммутируемой им фазы, катоды тиристоров, включенных в противоположные фазы, связаны через коммутирующие конденсаторы, управляющий электрод одного из тиристоров связан с положительным зажимом источника питания через последовательно соединенные резистор и конденсатор, а управляющий электрод ка>кдого тиристора связан с катодом соответствующего пороговогоэлемента, отл и ча ю щи йс я тем, что, с целью упрощения, повышения наде>кности и уменьшения энергопо-,ребления, емкостный вывод делителя коммутатора соединен с началом смежной, например в направлении часовой стрелки по отношению к коммутируемой фазы и введены четыре шунтирующих конденсаторы делителя диода, включенных в проводящем направлении, четыре резистора, включенных между катодом каждого тиристора и отрицательным зажимом источника питания, причем упомянутые пороговые элементы выполнены в виде динисторов, аноды которых подключены к средней точке соответствуюгцих дели гелей,