Реверсивный вентильный электродвигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Рвс ублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.10.75 (21) 2183205/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.0579. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 19.05.79

Гюсударстееннн1й кюмнтет

СССР ао делам нзебретеннй н еткрытнй (?2) Авторы изобретения

P. К. Евсеев и H. И. Лебедев (?Ц Заявитель (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано при создании управляемых вентильных двигателей.

Известны управляемые реверсивные вентильные электродвигатели, секции "обмотки якоря которых соединены с источником питания через мосФовой полупроводниковый коммутатор, а входы ключей коммутатора связаны с выходами датчика положения ротора (ДПР) через логическое устройство, 10 обеспечивающее изменение направления вращения ротора электродвигателя (1), (2) (3).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являетяся двигатель, который имеет ДПР, содержащий источник питания, сигнальный элемент с угловым размером активной части, равным

180 эл. град. и S чувствительных элементов (где S — число ветвей мостового коммутатора, равное числу секций двигателя) . Выходы

ДПР таких двигателей соединены со входами логической схемы, содержащей 2S элего ментов «запрет». При реверсивном вариан- те двигателя число элементов «запрет» удваивается, схема содержит 12 схем «запрет», реализованных н а трех логических элементах НЕ, шести логических элементах ИЛИ и двенадцати схемах И (3).

Недостатком известных устройств является их сложность.

Цель предлагаемого изобретения — упрощение и повышение надежности реверсивного вентильного электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что функциональный преобразователь снабжен дополнительно четырьмя диодами, каждая схсма «запрет» выполнена в виде феррит-диодной ячейки с обмоткой «записи», «запрета», «тактовой» и «выхода», источник питания выполнен в виде источника переменного напряжения, ключ реверса выполнен в виде синхронизированных между собой первого и второго двухполюсных переключателей, причем нормально разомкнутый контакт первого переключателя объединен с нормально замкнутым контактом второго переключателя, общая точка чувствительных элементов связана с подвижным контактом первого переключателя, выходной зажим каждого чувствительного элемента связан с началом обмотки «запись» своего канала и через по663036

3 следовательно-встречно соединенные обмотки «запрет» той же груйпы и обмотки «запрет» и «запись» другой группы — с первым зажимом источника питания, тактовые обмотки соединены между собой последовательно и подключены между нормально замкнутым контактом первого переключателя и. подвижным контактом второго переключателя, а источник питания соединен с ключом реверса через первый, второй, третий и четвертый диоды, причем первый и второй диоды, а также третий и четвертый соедине- 0 ны соответственно с первым и вторым зажимами источника своими разноименными зажимами, катод первого и третьего диодов соединен с нормально замкнутым контактом первого переключателя, анод второго соединен с нормально разомкнутым контактом = - второго переключателя, а анод четвертого соединен с объединенным зажимом переклю— чателей.

На фиг. 1 показана принципиальная схе- 0 ма ДПР реверсивного вентильного двигателя; на фиг. 2 и 3 — диаграммы напря>кений в обмотках феррит-диодных ячеек для прямого и обратного направлений вращения.

На фиг. 1 представлены чувствительные элементы 1, 2, 3 ДПР, сигнальный элемент

4 ДПР, сердечники 5 феррит=диодных ячеек, обмотки «запись» 6 — 11, обмотки «запрет»

12 — 17, «тактовые» обмотки 18 — 23, выходные обмотки 24 — 29,подвижный контакт 30 30 первбгб переключателя, подвижный контакт

31 второго переключателя, неподвижные контакты 32 первого переключателя,неподвижные контакты 33 второго перекл)очателя, объединенные неподвижные контакты 34 первого и второго переключателей, диоды 35 — 38, зажимы 39 40 источника питания, ключ 41 3» реверса, феррит-диодные ячейки 42 — 47, а,в втоки в обмотках «запись», cL, в, c - — гики в обмотках «.запрет», с! — — токи в «т)I T0BI!x» об м от к а х.

Питание ДПР осуществлястся от источнн40 ка переменного тока через диоды, вкл)очснные определенным образом, при этом трансформаторные ферро-диодные элементы «3а— прет» кроме функции электрического раздсления сигналов управления, выполняют еще логическую функцию «зайрет» по току, à 4$ включение ключа реверса осуществлено так, что при изменении положения его подвижных контактов 30, 31 изменяется направ ние тока «запись» и «запрет».

Феррит-диодный вариант логического эле 0 — -мента «запрет» трансформаторного типа имеет четыре обмотки: обмотку «запись», обмот- -ку «запрет», «тактовую» обмотку и выход:- :-*-... --- ..- ную обмотку.

Принцип работы феррит-диодного элемен та «запрет» основан на сложении намаг- Л ничивающих сил от двух встречно-направлен- -ных токов, протекающих одновременно по

4 двум одинаковым обмоткам и компенсирующих взаимное влияние друг друга.

Так, например, при протекании тока как в обмотке б, так и в обмотке 12, направленных навстречу друг другу, перемагничивание сердечника из одного магнитного состояния, принимаемого условно за нуль («О»), в другое устойчивое состояние — кединица» («1») не произойдет, и ток, проходящий по тактовой обмотке 18, также не перемагнитит сердечник. Следовательно, сигнала в выходной обмотке в этом случае, т. е. при действии сигнала «запрет», не будет. Если же ток протекает только в обмотке «запись» 6 и не протекает по обмотке «запрет» 12, то под действием тока «записи» происходит перемагничивание сердечника трансформатора 5 в состояние «единица», а тактовый импульс тока, следующий за импульсом тока «записи» считывает эту «единицу», переводя сердечник снова в исходное «нулевое» состояние, а в выходной обмотке 24 будет индуктирован полезный сигнал «ав». Аналогично работают остальные элементы «запрет» в схеме датчика.

При положении ключа реверса 41, изображенном на фиг. 1, работа ДПР происходит следующим образом. Положительный импульс тока (клемма 39 имеет положительный потенциал относительно клеммы 40), проходя через «возбужденный» чувствительный элемент 1 датчика, попадает на обмотку «запись» б и обмотку «запрет» 14. Если, кроме чувствительного элемента 1 сигнальный сектор якоря ДПР не перекрывает сердечники друтих чу вствительных элементов, т. е. отсутствуютсигналы от чувствительных элементов 2 и 3, то изменяется магнитное состояние тех сердечников, в которых есть токи в обмотках «запись», и отсутствуют токи в обмотках «запрет». Сердечник запоминает состояние «1», Следующим за импульсом «записи» импульс тока, проходя по «тактовой» обмотке, перемагнптит только сердечники, находящиеся в состоянии «1». На выходных обмотках этих сердечников при его перемагничивании в исходное «нулевое» состояние возникает «полезный» сигнал «ав» и «ас».

На остальных сердечниках сигнала не возникает, так как изменение магнитного состояния остальных сердечников из-за отсутствия сигналов «записи» или наличия сигналов «запрет» не происходит и тактовый импульс не изменяет исходного «нулевого» состояния сердечника.

Если будут возбуждены два чувствительных элемента например 1 и 3, то импульсы поступают одйовременно в обе ветви б и 8.

При одновременном воздействии сигналов

«записи» и «запрета» перемагничивание в сердечниках ячеек 44 и 47 не происходит.

Не происходит перемагничивание и в сердечниках, где включены обмотки «запрет»

14 или 17, т. е. в сердечниках 43, 45, и толь663036

5 ко в двух сердечниках 42 и 46 происходит перемагничивание из исходного «нулевого» состояния в состояние «единица». Тактовый импульс, проходящий по обмоткам d, считывает эту «единицу», возвращая сердечники в исходное «нулевое» состояние. Это про- исходит при положительном потенциале зажима цепи питания 40 относительно зажима 39 и при положении ключа реверса, указанном на фиг. 1. При другом положении ключа реверса контакт 31 соединен с контактом 33, контакт 30 — с контактом 34, 1о принцип работы ДПР остается тем же, только обмотки меняют свои функции: обмотка

«запись» выполняет функцию «запрет» и наоборот.

Для правильного согласования полярностей сигналов записи и считывания от разных полупериодов питающего напряжения в схеме применены диоды 35 — 38.

Датчик положения ротора может давать управляющие сигналы как для транзисторного, так и тиристорного варианта силового 1о мостового коммутатора, так как выходная обмотка выдает однонаправленные импульсы, что упрощает цепи формирования управляющих сигналов ключами коммутатора.

При положении ключа реверса 41, изоб25 раженном на фиг. 1, положительныи импульс тока от положительной полуволны напряжения питания является «записывающим», а отрицательный импульс тока является «считывающим». При изменении положения ключа на обратное, относительно положения, зр изображенного на фиг. l,положительный импульс тока от положительной полуволны напряжения питания будет «считывающим», а при противоположной полярности питающего напряжения «записывающим».

Включение диодов так, как показано на

35 фиг. I позволяет использовать для цепей

«записи» и «считывания» один источник питания и построить схему реверсивного варианта ДПР с числом чувствительных элементов,равным числу плеч мостовой схемы полу- 4О проводникового коммутатора, Формула изобретения

Реверсивный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, секции обмотки якоря которой соединены с выходом мостового инвертора, параметрический датчик положения ротора и ключ реверса, причем датчик содержит источник питания, сигнальный элемент с угловым размером активной части, равным 180 эл. градусов и чувствительные элементы, число которых равно числу секций и которые соединены с управляющими цепями ключей инвертора через функциональный преобразователь с числом выходных каналов, равным числу ключей инвертора, и выполненный с возможностью преобразования последовательности импульсов длительностью 180 эл. градусов, сдвинутых между собой на 120 эл. градусов, в две сдвинутые между собой на 180 эл. градусов последовательности импульсов длительностью 120 эл. градусов и сдвинутых в пределах каждой последовательности на

120 эл. градусов и выполненный в виде двух групп схем «запрет», разрешающие входы которых связаны с чувствительными элементами своего канала, а запрещающие — с чувствительными элементами последующего канала, причем чувствительные элементы имеют общую точку, отличающийся теы, что, с целью упрощения функционального преобразователя и инвертора, оН снабжен дополнительно четырьмя диодами, каждая схема

«запрет» выполнена в виде феррит-диодной ячейки с обмоткой «записи», «запрета», «тактовой» и «выхода», источник питания выполнен в виде источника переменного напряжения, ключ реверса выполнен в виде синхронизированных между собой первого и второго двухполюсных переключателей, причем нормально разомкнутый контакт первого переключателя. объединен с нормально замкнутым контактом второго переключателя, общая точка чувствительных элементов связана с подвижным контактом первого переключателя, выходной зажим каждого чувствительного элемента связан с началом обмотки «запись» своего канала и через последовательно-встречно соединенные обмотки

«запрет» той же группы и обмотки «запрет» и «запись» другой группы — с первым зажимом источника питания, тактовые обмотки соединены между собой последовательно и подключены между нормально-замкнутым контактом первого переключателя и по,п,вижным контактом второго переключателя, а источник питанйя соединен с ключом реверса через первый, второй, третий и четвертый диоды, причем первый и второй диоды, а также третий и четвертый соединены соответственно с первым и вторым зажимами источника своими разноименными зажимами, катод первого и третьего диодов соединен с нормально замкнутым контактом перв вого переключателя, анод второго соединен с нормально разомкнутым контактом второго переключателя; а анод чертвертого соединен с объединенным зажимом переключателей.

so Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Патент США № 3783359, кл. 318 — 254, 1973.

2. Патент Японии № 46 — 31692, кл. 55 А 42, 1971.

ss 3. Патент США Мо 3581702, кл. 318- -138,190.

663036

Pv8.1

8с са са са са

1аиг. J

1вае. 2

Составитель А. Санталов

Редактор Д. Зубов Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Заказ 2722 56: Тираж 856 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР пб делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4