Вентильный электродвигатель

 

ОПИСАНЙЕ1

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву 9 499635 (22) Заявлено 050777 (21) 2506885/24-07 (51) М, Кл. с присоединением заявки ¹

Н 02 К 29/04

Государственный комитет

СССР по делам нзо6ретеннй и открытий (23) Приоритет.— (53) УДК 621.813 ° 13. . 014 . 2: 621. 382 (088.8) Опуьликовано 151079 Бюллетень № 38

Дата опу6ликовання описания 1510.79 (72) Авторы изобретения

В.C.Шепелин, В.И.ПимЕнов и Ю.A.Семенов (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электро- технике, в частности, к области регулируемого электропривода с вентильными электродвигателями. 5

Из основного авторского свидетельства (1) известен вентильный электроцвигатель, содержащий синхронную машину, секции соединенной в звезду якорной обмотки которой подключены к источнику переменного напряжения с помощью инвертора и управляющего выпрямителя с двумя магнитосвяэанными катушками дросселя в звене постоянного тока, а также два последовательно соединенных тиристора, подключенных необходимыми электродами к одноименным зажимам выпрямите" . ля, а общей точкой к нулевой точке якорной обмотки синхронной машины, Управляющие цепи тиристоров инвертора связаны с датчиком положения ротора синхронной машины. Выпрямитель снабжен схемой импульсно-фазо .вого управления (СИФУ) с включенным параллельно ее входу ключом, цепь уяравления которого через дифференцирующие цепочки и две логические схемы ИЛИ связана с управляющими цепями тиристоров анодной и катодной групп инвертора. Управляющие электроды последовательно соединенных тиристоров подключены к выходам соответствующих логических схем ИЛИ.

Коммутация токов тиристоров такоFo вентильного двйгателя в зоне малых скоростей осуществляется путем перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим. При этом открывается также один из последовательно соединенных тиристоров, создавая на время коммутации контур для протекания тока в секции синхронной машины, остающейся,в работе. На пер-. вом участке коммутации ток в секции синхронной машины, выходящий из работы, и обмотке дросселя, связанной с ней через тиристор инвертора, 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 машины, в ней нарастает ток до установившегося значения.

В известном вентильном двигателе шунтироваHHe.êëþ÷îì входа системы импульсно-фазового управления (СИФУ) 692015

55 происходит в момент прихода сигнала с датчика положения ротора синхронной машины, а спад тока фазы начи нается в момент изменения положительного значения напряжения выпря :мителя на отрицательное. 5

При одном и том же времени спада тока фазы до нуля нремя шунтирова- ния входа СИФУ будет различно.

Благодаря введению укаэанных выше элементов, сигнал на шунтирование СИФУ, закрытие ключа в цепи емкости регулятора скорости и открытие одного из последовательно соединенных вентилей выдается в момент перехода

"вйтфямденного напряженйя чере. э нуль при измененйи его в сторону отрица"тельного значения.

В этот же момент, практически, начинается и процесс снижения тока фазы двигателя, выходящий иэ работы.

Закрйтие шунтирующего ключа, открытие ключа в цепи емкости регулятора и"сйятие управляющего импульса

:: с последовательно соедийенных тирис- . торов происходит также одновременно по сигналу с датчика нулевого "тока. 25

Одновременное начало спада тока и шунтирования входа СИФУ улучшает работу устройства и обеспечивает йри одинаковом тбке нагрузки для различных коммутаций одинаковое 30 динамическое изменение частоты: вра" щения, которое соответствующим подбором параметров системы автоматического регулирования:может .бйть уменьшено до требуемых велйчин. 35

Отключение емкости в регуляторе скОрОстн на время спада тока позво:ляет дополнительно уменьшйть колебанйя напряжения на выходе регулятора н момент расшунтированйя входа 40

СИФУ, дополнительно уменьшитЬ тем самым коЛебаиия частоты вращения дв ига те-ля .

При работе устройства в замкнутой системе" автоматического регулиров а ния, вход СИФУ обычно подключается 45 к выходу полупроводникового усилителя, охваченного корректирующей гибкой обра:тной связью, йапрймер RC-це-. почкой. Время шунтирования влияет на степень разряда конденсатора в 50 цепи обратной связи усилителя и . тем самым на величину йапряжения íà ei о выходе в момент закрытия шунтирующего ключа.

При ра злич ной в еличине управляющего напряжения на выходе усилителя будут различные величины выпрямленного напряжения, под действием кото"рого происходит нарастение тока во вновь вступивший н работу фазе ма- 60

Шины. Различен будет и темп нарастания тока фазы, что приводит к дополнительным колебаниям частоты вращения, которые ограничивают нижний диапазон ее регулирования, сужая тем самым область применния вентильного двигателя.

Целью дополнительного изобретения является строгое согласования момента шунтирования входа СИФУ с началом спада тока, снижение до минимума колебаний частоты вращения в момент коммутации и расширение за счет. этого области применения нентильного двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что двигатель снабжен дополнительно датчиками, нуля нйпрямленного напряжения и тока, двумя двухвходовыми логическими схемами И и устройством регулирования длительности шунтирования входа системы импульсно-фазового управления, выпрямителем, входы которого соединены с выходами датчиков нуля тока и напряжения и с выходом схем ИЛИ, а выход — с управляющими цепями ключа шунтировайия и с одним из входов схем

И, второй вход каждой иэ которых соединейы с выходом одной из схем ИЛИ,. а выход — с управляющим входом одного из последовательно соедийенных тиристоров. Устройство регулирования длительности содержит триггер и дне двухнходоные схемы И,первые входы которых соединены с выходом схем ИЛИ, второй вход одной иэ них соединен с выходом датчика нуля выпрямленного напряжения, в торой вход другой схемы И с выходом датчика нуля вййрямленного тока, а выходы - со входом триггера.

Для дальнейшеГо повышения плавности двигатель может быть снабжен дополнительно датчиком скорости, соединенным со входом системы импульсно-фазового управления- выпрямителем через усилитель с ключем в цейи гибкой обратной связи, управляющие цепи которого соединены с выходом регулятора длительности шунтирования.

Йэобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена схема вентильного двигателя." Ha фиг.2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу .вентильного днигателя, при этом пунктиром показан процесс измейения напряжения и токов без приме-. нения предлагаемого. устройства, т.е. в устройстве -.прототипе.

На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:

1 †. выпрямитель;

2-7 - тиристоры инвертора;

8,9 - статор и ротор синхронной машины;

10,11 — обмотки сглаживающего дросселя;

1 2-13 — тиристоры;

14 - система импульсно-4a3oaor управления, выпрямителем (СИФУ).;

15 - транзисторный ключ;

69201 ""

16,17,18 — логические схемы ИЛИ; При подаче управляющего напряже19 - RC-цепочки; ния с источника 21 на вход усилите20 — датчик положения; ля 27, напряжение на его выходе

21 — источник задающего напря- растет, углы управления тиристорами жения; выпрямителя становятся меньше 90

22 — датчик. нулевого напряжения; 5 электрических градусов, íà его вы23 — датчик нулевого тока; : ходе появляется -напряжение и по двум

24-25 - логические элементы И; секциям якорйой обмотки 8, подклю26 — тахогенератор;, - . ченной к выпрямителю двумя открытыми

27 — усилитель с корректирующей тиристорами 3 и 5, начинает протекать

RC-цепочкой; ð ток, создавая вращающий момент. Ротдр

28 — устройство регулирования синхронной машйны поворачивается и длительности шунтирования; при определенном его положении на

29 — статический триггер: " одном из выходных зажимов датчика

30,31 — логические элементы H; . 20 сигнал исчезает, а на другом

32 — ключ в.цепи емкости регуля- пояВляется (на тирйсторе 3 сигнал тора скорости; :.. исчезает, а на тиристоре 4 сигнал

0 - напряжение на выходе выПря- появляется), При этом появляющийся жтеля; - ... сигнал с датчика 20 проходит через

1,1 - ток на выхбде выпрямителя; RC-цепочки .19 на вход логической

i - ток Фазй двигателя"; схемы ИЛИ 17, а затем на входы элеП„6 «напряжение на выходе- логичес2. мента ИЛИ 16 и элемента И 25. ких элемента ИЛИ 16.; . Сигнал с элемента ИЛИ 16 проходит

П„, U -напряженйя- на выходе датчи- на вход триггера 29 через элемент ков нулевого напряжения и И 30 только.при наличии сигнала с нулевого тока; - ., :,, датчика нулевого напряжения"22. При напряжение на выходе уси- 25 переключейии"триггера 29 сигналом

27 лителя 27; -..; с него транзистор 15 открывается и

П - напряжение на выходе устрой- вход СИФУ 14 шунтируется, а конденсаства регулирования длитель- .тор Регулятора скорости отключается. ности входа СИФУ. : . Углы управления тиристорами выпрями30 теля снова устанавлйваются равными . B исходном состоянии схемы, когда: 160 электрических градусов и напря напряжение управляющего источнйка . жение сети оказывается включенным равно нулю, углы управления тиристо - . встречно направлению тока выпрямирами выпряМителя 1 составляют напри- : теля. Одновременно через элемент мер.160 электрических градусов. Вы- 35 И 25 открывается тиристор 13 и ток прямленный ток равей нулю, ротсф 9 секции якорной обмотки, выходящей синхронной машины йеподвижен, сигнал - из работы, начинает резко уменьшатьна выходе датчика 23 отсутствует. 8 ся. Ток в секция якорной обмотки, этом случае c выхода датчика положе- остающейся в Работе в это время ния ротора 20 снимаются Два йостоян- 4р протекает через тиристор l3 и полуных сигнала, которые подаются: на уп- обмотку дросселя 11, несколько равляющие электроды тиристоров, на- . ": Увеличиваясь .за счет электромагнитпример, 3 и 5. Постоянный сигнал с . ной энергйи Полуобмотки 10, ток датчика положения ротора через .;.. . в которой спадает до нуля.

RC-цепочки не проходит, йЭ Выходе . После сниженйя тока выходящей из логических элементов ИЛИ 16г17г 18 45 работы секции якорной обмотки .до и И 30, 31 сигнал отсутствует. Триг- нуля и закрытия тиристора,3 триггер гер 29 импульсов напряжения с элемен- . 29 сигналом с датчика нулевого тока та И 30 в момент подачи напряжения 23 переключается, транзистор 15 запитания цепи управления (на вйходе крывается и сигнал с управляющего логических элементов 17 и 16 в этот 50 электрода тиристора 13 снимается. момент кратковременйо появляется При этом вход СИФУ расшунтируется, сигнал от тока заряда емкости диффе- конденсатор регулятора скорости вновь ренцирующей RC-цепбчки 19, а на вы- подключается, углы управления тиристо-ходе датчика нулевого напряжения 22 Рами выпрямителя становятся меньше также появляется сигнал, так как 55 90 электрических градусов и на выходе силовое напряжение питания выпрями- . . выпрямителя появляется положительное теля подается позднее, чем напряже- напряжение под действием которого ток, ние цепей управления) переключен в вступающей в работу секций якорной состояние, когда на его выходе сиг- . обмотки, .нарастает до номинального нал отсутствует. Транзистор 15 закрыт, ) значения. После выравнивания токов на выходе элементбв И 24,25 сигнал в катушках 10 и 11 дросселя тирисотсутствует и тиристоры 12, 13 закры- тор 13 закрывается. ты. Ключ 32 также закрыт и RC-genov- Использование данного техническа подключена параллельно усилите- кого решения позволит расширить облю 27. :ласть применения вентильного двига692015 теля. Двигатели смогут применяться не только для электроприводов с небольшим диапазоном регулирования (200:1), требуемым обычно в главном приводе металлорежущих станков, но и для электроприводов подачи станков, где необходим диапазон регулирования частоты вращения до 1000:1 и выше.

Формула изобретения

1 . Ве H тиль ный элек тродв ига те ль по авторскому свидетельству 9499635, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за -счет повышения равномерности вращения в области низких скоростей, он снабжен дополнительио датчиками нуля выпрямленного напряжения и тока, двумя двухвходовыми логическими схемами И и устройством регулирования длительности включения ключа шунти- . рования входа системы импульсно-фазового управления выпрямителем, входы которого соединены с выходами датчиков нуля тока и напряжения и с выходом обеих схем ИЛИ, а выход — 25 с управляющими цепями ключа шунтирования и с одним. из входов схем И, второй вход каждой из которых соединен с выходом одной из схем ИЛИ, а выход — с управляющим вхбдом одного из последовательно соединенных тиристоров.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что устройство регулирования длительности содержит статический триггер и две двухвходовые схемы И, первые входы которых соединены с выходом схем ИЛИ, второй вход одной из них. соединен с выходом дат чика нуля выпрямленного напряжения,: второй вход другой схемы И вЂ” с выходом датчика нуля выпрямленного тока, а выходы - co входом триггера.

3. Двигатель по и 1, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен дополнительно датчиком скорости, соединенным со входом системы импульснофазового управленйя выпрямителем через усилитель с клк>чом в цепи гибкой обратной связи, управляющие цепи которого соединены с выходом регулятора длительности включения ключа шунтирования.

Источники информации, принятые в о в нима ние при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р499635, кл. Н 02 К 29/04, 1972, 692015 с

Ug

U(Составитель A.Ñàíòàëoâ

Техред М. Петко Корректор Г. Решетник

Редактор Д.Мепуришвили

Заказ 6234/48 Тираж 857 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент ; r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4