Вентильный электродвигатель

 

(72) Авторы взобретеинв

В. М. Пименов и В. Ф. Шепелин (7l) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемым электроприводам.

И авторском свидетельстве N9499635 описан вентильный электродвигатель, содержаший синхронную машину, секции со5 единенной в звезду якорной обмотки которой подключены к источнику переменного напряжения с помошью инвертора и управляемого выпрямителя с двумя маг нитосвязанными катушками дросселя в звене постоянного тока, а также два последовательно соединенных тиристора, подключенных необъединенными электродами к одноименным зажимам выпрями1$ теля, а обшей точкой к нулевой точке якорной обмотки синхронной машины. Управляющие цепи тиристоров инвертора связаны с датчиком положения ротора синхронной машины. Выпрямитель снабжен устройством импульсно-фазового управления с включенным параллельно его входу ключом, цепь управления которо|о через днфферениируюшие цепочки и две логические схемы ИЛИ связаны с управляюшими цепями тиристоров анодной и катодной групп инвертора. Управляюшие электроды последовательно соединенных тиристоров подключены к соответствуюшим логическим схемам ИЛИ.

Коммутация тоха тиристоров такого вентильного двигателя в зоне малых скоростей осушествляется путем перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим. При этом открывается один из последовательно соединенных тиристоров, создавая на время коммутации контур для протекания тока в секции синхронной машины, остаюшейся в работе. На первом участке коммутации ток в секции синхронной машины, выходяшей из работы, и обмотке дросселя, связанной через тиристор инвертора с ней, под действием встречной ЭДС сети снижается до нуля и тиристор инвертора закрывается. После перевода тиристоров выпрямителя в выпрямительный режим и подключения тиристором инвертора третьей обмотки

125

486 машины В ней наре>с тает ток до устаноВивп>егося значения, В известном вентильном двигателе на участках спада и нарастания тока последовательно с индуктивностьи> рассеяния обмотки синхронной машины, выходягцей из работы и вступающей в работу, оказывается включенной индуктивность рассеяния полуобмоток дросселя, которая уменьшает темп спада и нарастания тока, что может при больших коммутируемых токах нагрузки (выше номинальных) из-за дискретности управления тиристорвми выпрямителя задержать нарастание тока на угол до 60 .эл. град. В токе секции машины появляется провал и вращающий момент машины снижается.

Белью изобретения является исключение из контура коммутации индуктивности рассеяния дросселя, улучшение ко>мутации и расширение области применения вентильного двигателя с электроприводами с большими динамическими нагрузками. Это достигается тем, что полуобмотки сглаживающего дросселя звшунтированы вспомогательными тиристорами, управляющие электроды которых подключены к выходу логических схем

ИЛИ. Благодаря введению вспомогательных тиристоров и подклк>чению их к соответствующему элементу ИЛИ обмотка дросселя, включенная последовательно с фазой синхронной машины, выходящей из работы,,при падении тока оказывается закороченной вспомогательным тиристором, ее индуктивность рассеяния исклк>чается из контура коммутации и не влияет на процесс уменьшения тока. Не влияет онв и иа процесс нарастания тока в ,третьей обмотке синхронной машины, поскольку ток в обмотке дросселя за время спада и паузы практически не изменяется. Сокращение времени спада и нарастания тока при коммутации улучшает форму кривой тока синхронной машины и повышает коэффициент использования ее по моменту.

На фиг. 1 изображена схема вентильного дросселя; нв фиг. 2 и 3 представлены временные диаграммы и контуры протекания тока на различных этапах коммутации, поясняющие работу вентильного двигателя.

Вентильный электродвигв1ель содержит выпрямитель 1, тирисчоры 2-7 ин» верторв, статор 8 и ротор 9 синхронной машины, полуобмотки 10 и 11 сглажива ющего дросселя, тиристоры 12 и 13, 5

1о

2О

25 зо

4 устройство 14 импульсно-фазового управления выпрямителем, транзисторный ключ 15, узел 16 управления ключом

15, логические схемы ИЛИ 17 и 18, КС-цепочки 19, датчик 20 положения ротора> вспомогательные тиристоры 21 и

22. Нв фиг. 2 и 3 приняты следующие обозначения: i и У, — ток и напряж ние на выходе выпрямителя 1; 8

8< - фвзные напряжения синхронной.. машины, 1, i, i — фвзные токи синхронной машины; g, 8, 9 - углы с и спада, паузы, нарастания токов в процессе коммутации; „, и < А — токи в полуобмотках 10 и 11 дросселя соответственно; 4„- коммутирующий ток фазы.

Схема работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда напряже- ние управляющего источника равно нулю, углы управления тиристорвми выпрямителя 1 составляюто(.160 эл.град., ток отсутствует и ротор 9 синхронной машины неподвижен. В этом случае с выхода датчика 20 положения ротора снимаются два постоянных сигнала, которые подаются нв управляющие электроды тиристоров, например 3 и 5. Постоянный сигнал с датчика положения ротора через RC-öåпочки 19 не проходит и тиристоры 12, 13, 21 и 22, а также транзистор 15 закрыты.

При подаче управляющего напряжения на вход устройства 14 углы управления тиристорами выпрямителя становятся меньше 90 эл. град., H8 его выходе появляется напряжение Ц» и по двум секциям якорной обмотки 8, подключенной к выпрямителю двумя открытыми тиристорами 3 и 5, начинает протекать ток 4 создавая вращающий момент. Ротор сигхронной машины поворачивается и при определенном его положении на одном из выходных зажимов датчика 20 сигнал исчезает, а на другом появляется (на тиристоре 3 сигнал исчезает, а нв тиристоре 4 появляется). При этом появляк щийся сигнал с датчика 20 проходит через Ь. Сцепочки 19 нв вход логической схемы HJIH 17, а затем нв управляющий электрод тиристоров 13, 22 и переход эмиттер — база транзистора 15, открывая их.

При открывании транзистора 15 вход устройства 14 шунтируется, углы управления тиристорами выпрямителя <к 160 эл.град. и встречно направленик> тока вьпрямителя оказывается вклк>пенным напряжение сети. Ток секции яко ной оЬ686 125 мотки, выходящей из n:jáîòû, начинает резко уменьшаться. При этом ток полуобмотки 10 дросселя протекает через вспомогательный шунтируюший тиристор

22 и индуктивность рассеяния обмотки дросселя не оказывает никакого влияния на процесс снижения тока якорной обмот ки. Ток в секции якорной обмотки, остающейся в работе, в это время протекает через тиристор 13 и полуобмотку 11 дросселя, изменяясь крайне незначительно вследствие наличия в контуре тока индуктивности рассеяния обмотки 11 дросселя.

После снижения тока выходящей из работы секции якорной обмотки до нуля и закрытия тиристора 3 транзистор 15 закрывается (время открывания транзиотора может регулироваться специальным устройством в функции спадающего тока секции или определяться постоянной времени заряда RCцепочки), вход устройс1 ва 14 раскорачивается, углы управления тиристорами выпрямителя становятся меньше 90 эл.град. и на выходе выпрямителя появляется напряжение, под действием которого ток вступающей в работу секции якорной обмотки нарастает до номинального значения. После выравнивения токов i, и 1 в полуобмотках

0 2

10 и 11 дросселя тиристоры 13 и 22 закры ваютс я.

Предлагаемый вентильньш двигатель может быть применен не только для электроприводов с нвбольшнл и динамическими перегрузками (2-2,5), требуемых обы но в главном движении металлорежуших станков, Но и для электроприводов подач станков, где требуются 8-10-кратные перегрузки по току и врашаюшему моменту в динамических режимах. о

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель по авт. св. Ъ 499635, о т л и ч а ю ш и й15 с я тем, что, с целью расширения области его применения, он снабжен двумя дополнительными тиристорами, шунтируюцш» ми полуобмотки дросселя, причем управляющий электрод тиристора, которым шунтирована полуобмотка дросселя, имеющая общую точку с тиристорами инвертора анодной группы, подключен через логический элемент ИЛИ к выходам датчика положения ротора, управляюшпл тпристора25 ми катодной группы инвертора, а управляющий электрод тиристора, которым шунтирована полуобмотка дросселя, имеющая общую точку с тиристорами инвертора казо тодной группы, подключен через второй логический элемент ИЛИ к выходам датчика положения, управляющим тиристорами анодной группы инвертора.

Составитель A. Санталов

Редактор Т. Юрчикова Техред Э. Чужик Корректор A. Гриценко

Заказ 5474/53 Тираж 857 П on пис ное

Ц1111ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

Филиал l ll Ill 11атент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4