Вентильный электродвигатель

 

О П И-С А Н-И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (11), 445704

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДБТЙЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлеио03.02. 72 (21)Г74504 /24- " (51) М Кл.

Н 02к 29/04 с присоединением заявки

Государственный номитет

Саввтв Министров СССР по делом изобретений и открытий (32) Приоритет— (5з) ьдк 62I.ÇÕÇ. 592 (088. 8) Опубликовано 30.09Т4Бюллетень Мв 38

:Дата опубликования описания 25.П.74

MOCKOKKOE HHCIKEE ТЕХНИтПСКОЕ У ПЫЛИЩЕ им. Н. Э.БАУМАНА (71) Заявитель (54) 3ЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЪ (72) Автор . изобретения Ее Н. БАРАНОВ

Изобретение относится к области регулируемого электропривода.

Известны вентильные электродвигатели, на магнитопроводах статора которых размещены обмотки ь возбуждения, подключенная к однофазной сети переменного тока пер- вичная обмотка динамического трансформатора и первичная обмотка управляющего трансформатора, а на роторе — совмещенные с вторичными обмотками динамического трансформатора секции якорной обмотки электро. двигателя, замкнутые полупроводниковыми ключами, например тиристорами, к управляющим цепям которых подключены вторичные обмотки управ-. ляющего трансформатора.

Однако такие электродвигатели имеют низкие энергетические показатели, обусловленные сильным влиянием потока реакции якоря и малой эффективностью работы динамического трансформатора.

Цель изобретения — повысить энергетические показатели электро-„ двигателя.

Это достигается за счет yseличения эффективности работы динамического трансформатора, т.е. увеличения среднего значенйя тока в секциях обмотки якоря при заданном значении напряжения питания, а также уменьшения влияния потока реакции якоря в зоне действия основного потока возбуждения без увеличения воздушных зазоров в магнитных цепях системы возбуждения и динамического трансформатора.

Для этого магнитопровод ротора выполнен с торцовой. рабочей поверхностью и состоит из отдельных ферромагнитных элементов, разделенных по всей длине аксиальными воздушными зазорами, в которых расположены активные проводники секциИ якорной обмотки, а магнитопровод статора системы возбуждения состоит из кольцевых сердечников замкнутых двумя П-образными ферромагнитными элементами, каждый из которых несет обмотку возбужде(ния.

Т04 4

На фиг. I йоказан предлагаемый электродвигатель, частичный продольныР разрез * на Фиг. 2— разрез но А-А на иг. I; на фиг.3 — разрез по Б-Б на фиг. I; на фиг., 5

4 — схема секции обмотки якоря; на фиг. 5 - конструкция управляющего трансформатора; на фиг. 6— схема замыкания силовых линий потока реакции якоря по элементам . магнитопровода двигателя.

Ротор I двигателя закреплен на валу 2 и имеет по окружности вырезы, в которых размещаются фер- ., ромагнйтные элементы 3 разделенные между собой по всей длине аксиальными воздушными зазорами, в которых располагается обмотка якоря 4. На роторе размещены полупроводниковые ключи (тиристоры) 5.

CTBTGp c 0cTGNT иэ дв фланцев 6,7, выполненных из немагнитного материала, в пазах которых помещены ленточные кольцевые сердечники 8,9. Фланцы и кольцевые сердечникй имеют вырезы для магнитопроводов ХО,П динамического трансформатора с первичными однофаэными обмотками I2,I3 переменно- „., го тока. Вторые обмотки динамического трансформатора совмещены с секциями обмотки якоря. Магнитопровод системы возбуждения включает ленточные кольцевые сердечники 8,9 и замыкающие их П-образные ферромагнитные элементы I4,I5 с обмотками I6,I7 возбуждения.

Пример йамотки секции обмотки якоря показан на фиг. 4 (для простоты в каждом пазу показано по одному активному проводнику). Обмотка выполнена с диаметральным шагом.

Концы каждой секции замкнуты парой встречно включенных тиристоров IS, ?9. Контур секции обмотки якоря 4 сцепляется с двумя переменными магнитными потоками и двумя магнитными потоками вбзбуждения. Зоны 20,2I деИствия переменных магнитных потоков динамического транс- " форматора условно ограничены пунктиром.

Йа П-образном статоре 22 уп° ° ° ° авляющего трансформатора (см. иг. I,5) размещена первичная обмотка 23. Вторичные обмотки 24 располагаются на тороидальном магнитопроводе ротора 25, закрепленном на валу двигателя. Число вторичных обмоток управляющего трансформатора равно числу тиристоров, т.е. вдвое больше числа секций обмотки якоря.

На фйг. 6 представлена схема, замыкания силовых линиИ потока реакции якоря по элементам магнитопровода двигателя для момента времени, когда переменный ток в первичнйх обмотках динамического трансформатора имеет указанное. на фиг. б направление. Показаны также активные проводники обмотки якоря и направления тока в них, а также направление силовых линий потока реакции якоря в тороидальных сердечниках и в магнитопроводах статора динамического трансформатора.

Двигатель работает следующим образом.

Первичные обмотки I2, I3 динамического трансформатора включены последовательно и встречно и создают два магнитных потока, изменяющихся в противофазе. Сцепляясь с контуром секции обмотки якоря, они создают в ней сумматорную переменную э.д.с. При включении одного из тиристоров IS,I9 по обмотке протекает выпрямленный пульсирующиИ ток. Активные проводники обмотки якоря находятся в зоне действия двух магнитных потоков возбуждения разных направлениИ, созда- ваемой постоянными токами, йротекающими в обмотках I6,I7, что приводит к возникновению вращающего электромагнитного мдмента. При повороте ротора на 90 по отношению к положению, лображенному на фиг.

4, когда активные проводники секцйи окажутся в зонах 20,2I действия переменных потоков, суммарное потокосцепление контура секции обмотки якоря с переменными потоками равно нулю, и э.д.с. не наводится, Для включения тиристоров используется управляющи трансформатор, имеющий одну первичную обмотку, на которую выдаются однополярйые импульсы управления, синхронизированные с напряжением сети. Каждой секции обмотки якоря соответствуют две вторичные обмотки управляющего трансформатора, намотанные одинаково и включейные в цепи управляющих тиристоров IS,I9 таким образом, что совпадение во времени импульса на управляющем электроде и положительной полуволны э.д.с., наводимой в секции, обесйечйвается лишь для одного из двух тиристоров, соответствующих даннои секции, что и приводит к протеканию в обмотке

5 якоря выпрямленного тока.

Лля коммутации тока в секция обмотки якоря в данной конструкци используется явление опрокидывания фазы переменноИ э.д.с. при пр хождении секцией линии геометрической нейтрили машины, которая в даннрм случае соединяет центры зо

20,2 действия переменных потоков и йроходит через центр вращения ротор.

При опрокидывании фазы э.д.с.

r секции совпадение во времени им пульса на управляющем электроде и положительной полуволны э.д.с. обеспечивается уже для другого ти ристора, что и приводит к коммута ции тока. Таким образом, при вращ нии якоря секции его 00MQTKH коммутируются последовательно во вре мени при одновременной подаче упр зляющих импульсов на все тиристор что позволяет создать достаточно простую одноканальную схему управ ления двигателем, обеспечивающую регулирование скорости и реверс за счет соответствующего фазового сдвига управляющих импульсов по отношению к напряжению питания, а следовательно по отношению к переменной э.д.с., наводимой в обмотке якоря.

Силовые лйнии части потока реак ции якоря, действующей в зоне осно ных полюсов системы возбужцения, з мыкаются в осевом направлении по ферромагнитным элементам 2 ротора а в полоскостях, перпендикулярных оси вращения:, — по ленточным коль цевым сердечйикам 8,9. Направлени силовых линий потока реакции якоря на фиг. 6 условно показано пун ктиром. Для этой части потока реа ции якоря, которая может одновременно считаться потоком расстояния вторичной обмотки динамическо го трансформатора, магнитная цепь включает в себя четыре воздушных зазора. Магнитная цепь части пото ка реакции якоря, которая замыкается по магнитойроводу статора динамического трансформатора и сцепляется с его первичной обмоткой, а также аксиально замкнутые магйитные цепи потоков возбуждени и потока первичноИ обмотки динамического трансформатора, имеют два воздушных зазора. тйм достигается существенное ослабление части потока реакции якоря, замык ющейся в зоне действия полюсов си темы возбуждения, и уменьшение и

445I04 6 дуктивности рассеяния вторичной обмотки динамического трансформатора, что позволяет повысить эффективность его работы.

В режиме насыщения магнитопровода системы возбуждения часть потока реакции якоря (размагничивающая составляющая ) может замыкаться также по П-образным элементам I4,I5, так как условия замыкания йодмагничивающей и размагничивающей составляющеИ через эти элементы будут различными. В этом случае сцепляясь с контурами обмоток 16,I7 возбуждения, импульсный поток реакции якоря наводит в них переменные э.д.с. Протекающие под действием этих э.д.с. токи

go создают встречно деИствующие потоки, вследствие чего размагничиваюа- щая составляющая потока реакции

ы, якоря оказывается в значительной степени скомпенси ованной также и в этом режиме. 0бмотки возбуждения выполняют в данном случае также функцию компенсационных обмоток.

Предмет изобретения з

Вентильный электродвигатель, на магнитопроводах статора которого размещены обмотки возбуждения, подключенная к однофазной сети пев- „ ременного тока первичная обмотка а- динамического трансформатора и первичная обмотка управляющего трансформатора, а на роторе — совмещенные со вторичными обмотками дина,„ мического трансформатора секции якорной обмотки электродвигателя, замкнутые полупроводниковыми ключами, например тиристорами, к управляющим цепям которых подключе,„ ны вторичные обмотки управляющего трансформатора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, магнитопровод ротора выполнен с ьо торцовой рабочей поверхностью и состоит из отдельных ферромагнитных элементов, разделенных по всей длине аксиальными воздушными зазорами, в которых размещены акя „ тивные проводники секций якорной обмотки, а магнитопровод статора системы возбуждения состоит из ленточных кольцевых сердечников, замкнутых двумя П-образными ферромагнитными элементами, каждый из которых снабжен обмоткой возбуждения.

445I04

Фиг. б

Изд. _#_29

ЦПИ!!! П! Государственного комитета Совета Министров СССР

flo делан изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

11рсднриятнс «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

»;,.;... Е. Дайч .!а к аз 3>

Составитель В, ЛОЭВНКО 1ехрелА. ЗбЯ ЗСКИИ Корректор А Ц (ИЛ 8 8, Тираж Qg Подписное