Устройство пуска и реверса бесконтактных электродвигателей переменного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки. Технический результат - расширение области применения бесконтактных электродвигателей, включая эксплуатацию в предельно жестких условиях окружающей среды. Устройство пуска и реверса имеет источник постоянного тока, питающий функциональные блоки, блок формирования импульсов, синфазных каждому полупериоду питающего напряжения, и каждая фаза имеет по силовому и слаботочному ключу переменного тока, трансформаторные блоки выделения фазных противоЭДС, низкочастотные управляемые мультивибраторы, обеспечивающие первоначальный пуск ротора электродвигателя и формирование импульсов, синфазных каждому полупериоду фазных противоЭДС, которые логически суммируются с соответствующими импульсами, синфазных полупериодам питающего напряжения. Результирующие импульсы воздействуют на первичные обмотки импульсных трансформаторов, импульсы с выходных обмоток которых в зависимости от положения переключателя «Вперед» или «Назад» меняют питание функциональных блоков соответственно. Из этого следует, что при отсутствии питания функциональных блоков фазы А ключи переменного тока переходят в закрытое состояние, а ключи фазы В будут переключаться, при этом фаза В становится основной, а фаза А – вспомогательной, В результате происходят разгон и синхронная работа электродвигателя в обратном направлении вращения ротора. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах с бесконтактной коммутацией якорной обмотки. Известна схема устройства [1] автоматического управления пуском бесконтактных электродвигателей, которая имеет основную обмотку и вспомогательную с фазосдвигающим конденсатором и симистором, подключающим источник питания при пуске и периодически отключающим при синхронной работе. Недостатком известного устройства является существенное ухудшение качества выделенных противоЭДС при эксплуатации электродвигателей с широким диапазоном изменения температуры окружающей среды и других предельно жестких условиях воздействия, так как трансформаторный блок выделения противоЭДС ротора выполнен на основе взаимокомпенсации между первичными обмотками фазного напряжения и фазных токов, последние из которых меняются в прямой зависимости от температуры окружающей среды и других предельно жестких условий окружающей среды, что существенно влияет на качество выделенного противоЭДС ротора; на протяжении многих лет (с 1960 по 1997 гг.) возглавляемое мною подразделение разрабатывало устройства управления бесконтактными электродвигателями постоянного тока с индуктивными датчиками положения ротора (ДПР); подразделение сопровождало производство, испытание и эксплуатацию опытных и штатных образцов в составе наземных и космических объектов: в противовес коллекторным, бесконтактные электродвигатели с индуктивным ДПР имели значительно более высокое, стабильное сопротивление изоляции, устойчиво работали в качестве приводов насосов в средах жидких газов: азота, кислорода, водорода и топлива космического объекта «Буран»; в наземных условиях: в вакууме 10-9 мм рт. ст. при температуре плюс 150°С, в открытом космосе в составе объекта «Луноход» и других объектах.

Цель изобретения - сохранить устойчивую работу бесконтактных электродвигателей переменного тока в предельно жестких условиях эксплуатации; обеспечить их реверс с числом проводов сочленения, равным числу выводных концов от фаз электродвигателей; расширить область применения синхронных электродвигателей в бытовой, промышленной и военной технике. Поставленная цель достигается тем, что устройство пуска и реверса бесконтактного электродвигателя, содержащего «А» - основную и «В» - вспомогательную обмотку с фазосдвигающим конденсатором «С» и симистор «СА», включающий и периодически отключающий напряжение «U~» питающего фазы электродвигателя; трансформатор выделения противоЭДС ротора фазы «А» [2, 3], где первичные полуобмотки трансформатора подключены, в противофазе -бифилярно через токоограничивающие резисторы и симисторы «СА» и «С'А» к источнику питания «U~»; при этом вновь введенный слаботочный симистор «С'А» переключается синфазно с силовым симистором «СА»; это позволяет сохранять высокое качество выделенного противоЭДС при эксплуатации электродвигателей в широком диапазоне изменения параметров окружающей среды и других предельных факторах воздействия. В результате выделенное противоЭДС ротора совместно с функциональным блоком - управляемым низкочастотным мультивибратором выполняют функции датчика положения ротора в оптимальном угловом режиме в диапазоне частот от пуска до синхронной работы. Направление вращения ротора достигается благодаря подключению источника питания постоянного тока к функциональным блокам одной из фаз: низкочастотному управляемому мультивибратору, логическому сумматору и импульсному трансформатору. Это позволяет использовать электродвигатели с постоянным магнитом на роторе, гистерезисным слоем, «асинхронных» с беличьей клеткой малого сопротивления, электромагнитным возбуждением, синхронных реактивных и т.п. В отличие от коллекторных электродвигателей, использовать беззубцовую обмотку статора с ротором из постоянного магнита, т.е. варьировать синхронной частотой вращения ротора там, где имеются индивидуальные генераторы переменного тока 50 Гц, 500 Гц, 1000 Гц и выше. Например, на самолетах, кораблях, подводных лодках, танках, автомобилях, на ж.д. транспорте, атомной энергетике и т.п. Использовать не только в качестве силовых приводов, но и для запуска и синхронной работы гиродвигателей нового поколения и т.п.

Устройство пуска и реверса (фиг. 1) содержит: блок 1 напряжения постоянного тока, питающего логические функциональные блоки; блок 2, формирующий импульсы Q0 и , синфазные каждому полупериоду питающего напряжения «U~»; управляемые мультивибраторы 3 и 3', например минимальной частоты [4 и 5], необходимые для первоначального трогания ротора; блоки 5 и 5' выделения противоЭДС ротора ЕА, и EB, , каждый полупериод которых через входы мультивибраторов 3 и 3' воздействует на рост частоты вращения ротора от пуска до синхронной работы с непрерывным контролем оптимального углового рассогласования между векторами намагничивающей силы ротора и статора благодаря программному переключению логических сумматоров 4 или 4' между выходными импульсами одноименного сдвига блоков 2 и 3 или 3': т.е. Q0 & QA и & или при реверсе Q0 & QB и & QB.

Устройство работает следующим образом (фиг. 1). При подключении напряжения питания «U~» на выходе блока 1 возникает напряжение постоянного тока, которое подается на инверторы блока 2, мультивибратор 3, логический сумматор 4 и на среднюю точку импульсного трансформатора ИТА, который переключает симисторы CA и C'A с частотой мультивибратора 3, выходные импульсы которого логически суммированы блоком 4 с полупериодами одноименного сдвига блока 2, т.е. Q0 & QA и & . В результате на первичных полуобмотках импульсного трансформатора ИТА возникают серии положительных полупериодов и серии отрицательных и ротор начинает вращаться с частотой мультивибратора 3, затем возникает напряжение противоЭДС, полупериоды ЕА и , которые через входы поведут мультивибратор 3 вперед на повышение частоты в функции углового положения ротора вплоть до синхронной работы, т.е. при совпадении с частотой полупериодов напряжения «U~».

Аналогично взаимодействуют и работают вновь введенные функциональные блоки 3', 4', 5', импульсный трансформатор ИТВ и симисторы CB и С'B, т.е. при переключении напряжения питания постоянного тока из положения «Вперед» в положение «Назад», т.к. при отключении питания блоков 3, 4 и импульсного трансформатора ИТА симисторы СА и С'А переходят в закрытое состояние; в результате прекращается подача напряжения питания «U~» на блок 5 и основную фазу А, которая, питаясь через фазосдвигающий конденсатор С, становится вспомогательной относительно фазы В, т.к. она и блок 5' питаются от сети переменного тока «U~» с помощью симисторов CB и С'B, которые переключаются импульсным трансформатором ИТВ в соответствии с результирующими импульсами логического сумматора блока 4' от пуска до синхронной работы электродвигателя в обратном направлении вращения ротора.

Источники информации

1. AC RU 2461117 C1, Н02К 1/44. «Пусковое устройство бесконтактных электродвигателей переменного тока», Россия, 10.09.2012 Бюл. №25.

2. RU 2013120712 А, Н02К 29/12. «Вентильный электродвигатель», Россия, 20.11.2014. Бюл. №32.

3. RU 2014110587 А, Н02К 29/12. «Вентильный электродвигатель», Россия 27.09.2015. Бюл. №27.

4. AC SU №447814, Н03К 3/29. «Многофазный мультивибратор», 25.10.1974. Бюл. №39.

5. Шило В.Л. «Популярные микросхемы КМОП». Справочник. М., изд-во «Ягуар», 1993, стр. 59-63. «ФАП и мультивибратор».

Устройство пуска и реверса синхронного электродвигателя с ротором из постоянного магнита и статором с основной обмоткой и вспомогательной с конденсаторным сдвигом, силовым ключом переменного тока, подключающим и периодически отключающим напряжение питания обмотки статора электродвигателя, источник постоянного тока, питающий функциональные блоки устройства, блок формирования импульсов Q0 и , синфазных каждому полупериоду питающего напряжения, отличающееся тем, что с целью обеспечения надежного запуска и синхронной работы электродвигателя в предельно жестких условиях окружающей среды в устройство дополнительно введены для фазы А: слаботочный ключ переменного тока С'А, управляемый мультивибратор 3 минимальной частоты, необходимый для первоначального трогания ротора, а с появлением противоЭДС формирование импульсов на выходах, синфазных каждому полупериоду; блок 4 логического суммирования выходных импульсов одноименного сдвига блоков 2 и 3, т.е. Q0 & QA и & , усиленные результирующие импульсы которого через импульсный трансформатор ИТА синфазно включают и периодически выключают силовой СА и слаботочный С'А ключи переменного тока, к выходам которых через токоограничивающие резисторы противофазно-бифилярно подключены первичные полуобмотки трансформатора 5, выделяющего противоЭДС, выходная обмотка которого подключена к соответствующим входам мультивибратора 3, обеспечивающего контроль углового положения ротора при разгоне и синхронной работе электродвигателя; для фазы В дополнительно введены: силовой CB и слаботочный С'B ключи переменного тока, управляемый мультивибратор 3', логический сумматор 4' с импульсным трансформатором ИТВ на выходах, трансформаторный блок 5' для выделения противоЭДС в фазе В, взаимосвязь и работа которых аналогична функциональным блокам и трансформаторам фазы А, т.е. при переводе переключателя из положения «Вперед» в положение «Назад» напряжение постоянного тока отключается от функциональных блоков 3, 4 и трансформатора ИТА, ключи переменного тока CA и С'А переходят в закрытое состояние, трансформатор 5 не функционирует, далее напряжение постоянного тока питает функциональные блоки 3', 4' и импульсный трансформатор ИТВ, который начнет переключать ключи переменного тока CB и С'B, фаза В становится основной, а фаза А - вспомогательной; в результате происходят разгон и синхронная работа электродвигателя в обратном направлении вращения ротора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие стиральной машины. Технический результат - уменьшение энергопотребления.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для запуска электродвигателя. Техническим результатом является повышение надежности запуска электродвигателя в отсутствие сведений о начальном положениии ротора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для плавного пуска шаровых мельниц, конвейеров, вентиляторов со статической нагрузкой на валу и большими маховыми массами, а также других аналогичных производственных механизмов.

Изобретение относится к устройству и способу для управления гибридным двигателем, а более конкретно к устройству и способу для управления гибридным двигателем, в котором в роторе вместо катушки индуктивности используется постоянный магнит.

Изобретение относится к области экскаваторного электропривода. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при изготовлении транспортных средств, станков или устройств бытовой техники.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности, в электроприводах механизмов стоматологического оборудования. .

Изобретение относится к энергетике, а именно к явнополюсным синхронным электродвигателям большой и средней мощности напряжением выше 1000 В. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в схемах автоматики, электроприводах бытовых приборов для кухонных комбайнов, реле времени, микронасосов и т.п.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводам переменного тока, в состав которых входит преобразователь частоты, и может быть использовано для пуска и управления работой асинхронных или синхронных электроприводов при рабочих напряжениях 6...10 кВ и мощности до десятков МВт.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных и линейных вентильных реактивных электродвигателях, содержащих различное число фаз и различную геометрию, для восстановления фронта импульса после его потери.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании вибрационных электроприводов для перемешивания сыпучих, пастообразных и жидких веществ, в автоматизированных электроприводах механизмов с колебательным движением рабочего органа, вибрационных установках в горной промышленности, строительстве, машиностроении или сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в составе управляющих двигателей-маховиков (УДМ) систем ориентации и стабилизации космических аппаратов (КА) и в областях, где требуется высокоточное управление бесколлекторными электрическими двигателями и устойчивость к сбоям компонентов блока управления.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным моментным приводам на базе синхронных электродвигателей, и может быть использовано при разработке электроприводов для систем автоматического управления летательными аппаратами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления синхронным двигателем с постоянными магнитами. Техническим результатом является - приведение в действие поворотного электродвигателя в эффективной рабочей точке.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям. Многополюсный вентильный электродвигатель (фиг.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для применения в системах управления синхронным электродвигателем с постоянными магнитами в зависимости от положения ротора без использования датчика положения ротора, конструктивно связанного с электродвигателем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в нагнетателях, компрессорах, турбодетандерах газоперекачивающих агрегатов с тяжелыми роторами горизонтального исполнения массой, например, не менее 900 кг.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в стеклоочистителе. Технический результат - уменьшение габаритов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах РЛС (радиолокационная станция), рулевом электроприводе. Техническим результатом является увеличение диапазона регулирования скорости электродвигателя за счет регулирования токов двигателя в полярной системе координат, улучшение эксплуатационных характеристик двигателя и повышение надежности электропривода.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям. Многополюсный вентильный электродвигатель (фиг.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки. Технический результат - расширение области применения бесконтактных электродвигателей, включая эксплуатацию в предельно жестких условиях окружающей среды. Устройство пуска и реверса имеет источник постоянного тока, питающий функциональные блоки, блок формирования импульсов, синфазных каждому полупериоду питающего напряжения, и каждая фаза имеет по силовому и слаботочному ключу переменного тока, трансформаторные блоки выделения фазных противоЭДС, низкочастотные управляемые мультивибраторы, обеспечивающие первоначальный пуск ротора электродвигателя и формирование импульсов, синфазных каждому полупериоду фазных противоЭДС, которые логически суммируются с соответствующими импульсами, синфазных полупериодам питающего напряжения. Результирующие импульсы воздействуют на первичные обмотки импульсных трансформаторов, импульсы с выходных обмоток которых в зависимости от положения переключателя «Вперед» или «Назад» меняют питание функциональных блоков соответственно. Из этого следует, что при отсутствии питания функциональных блоков фазы А ключи переменного тока переходят в закрытое состояние, а ключи фазы В будут переключаться, при этом фаза В становится основной, а фаза А – вспомогательной, В результате происходят разгон и синхронная работа электродвигателя в обратном направлении вращения ротора. 1 ил.

Наверх