Вентильный электродвигатель

 

< 775831

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву N 660158

Союз Советсиик

Социалистических

Ресттубпии (5) 3/й. Кп.

Н 02 К 29/ОО (22) Заявлено 18.12.78 (2t ) 2696390/24-07 с присоединением заявки J%

Гасударственный комитет (23) Приоритет до делам нэобретений и открытнй

Опубликовано 30.10 8O Бк1ллетень ¹40

Дата опубликования описания 02. 1 1. 80 (53) УДК

621.313. . l 3.014.2:621.

;382 (088.8 (72) Автор изобретения

B. Ф. Шепелин (7! ) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЗЛЕКТРОДВИ ГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в схеме управления зависимыми преобразователями частоты со звеном постоянного тока, применяемым для коммутации обмоток вентильного двигателя.

Из основного авт.св. Ив 660158 известен вентильный эжктродвигатель, copeðæ щий синхронную .машину, секции обмотки якоря которой соединены с выходом преоб-то разователя частоты с инВертором, упраВлэтю;щие цепи ключей которого соединены с вы- ходом датчика положения ротора и тахометрическим устройством через схемы им пульсно- азово о управления выпрямителеь(5 и инвертором, и устройство выбора режима коммутации инвертора, входы которого соединены с выходом датчика положения ротора и с выходом тахометрического устройства, первый выход соединен со входа дом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, второй выход- со входом системы импульсно-фазового управле,ния иивертором. Тахометрическое устрой2 ство выполнено в виде двух дифференцируюших цепочек и двух одновибраторов, вход первой дифференцирующей цепочки соединен с выходом датчика положения ротора. а вЫход - со входом первого одновибратора, выход первого одновибратора соединен со входом второй дифференцируюшей цепочки, выход которой соединен со входом второго одновибратора, выполненного с возможностью обеспечения длитель-. ности выходного имяульса больше длительности выходного импульса первого одновибратора, и входом устройства выбора режима коммутации, содержащям триггер, цепь связи и блокирующий одновибратор, служащий для перевода выпрямителя в инверторный режим, причем пень связи выполнена в виде третьей диффереицирующей цепочки, первый вход триггера соединен с вьцсодом первого одновибратора, а выход второго одновибратора соединен со входом блокирующего одновибратора, и со вторым входом триггера, выход триггера соединен со входом схемы импульсно-фазового уп

77583 равленця инвертором и, через цепь связи, со входом блокирующего одновибратора.

Вторая дифференцирующая цепочка выполнена с возмажностью регулирования ее постоянной вр мени.

При работе вентильного лвигателя на низкой скорости с коммутацией тиристо ров инвертора методом прерывания тока сигНалы на входы триггера проходят с двух одновибраторов и сигнал на выходе iQ триггера отсутствует (нулевой сигнал).

ЗтОму состоянию 4, триггера в системе управления тиристорами инвертора соответствует угол регулирования ф = О, При превьппении скорости выше граничной второй 5 од овибратор не работает и сигнал а выходе триггера становится единичным. Начипается естественная коммутация тиристоров за счет ЭДС фаз статора, угол реГулирования тиристоров инвертора изме 20 няется на J5= 50 эл.щад.

При пуске двигателя переключение триггера происходит один раз и никаких наруиий в работе схемы не обнаруживается Ц, Однако, при длительной работе около 25 граничной скорости, вследствие неравен ства мгновенных значений моментов д:вигатеда до переключения и после переключения на естественную коммутацию и высокогo быстродействия тахометрического устройства, возможно кратковременное снижение скорости и обратное переключение триггера. В результате этого в састеме регулирования возникает колебание скорости около граничной, что приводит 35 в частности к ненормальной работе всего механизма, снижению чистоты обработки деталей в металлорежущих станках.

Для исключения данного режима необ- 4О ходимо, чтобы триггер переключался в состояние для выдачи сигнала на естественную коммутацию при большей скорости синхронной машины, чем в состояние для выдачи сигнала на коммутацию методом прерывания тока.

Белью изобретения является повышение устойчивости работы вентильного электродвигa в зоне переключения режимов 5ю коммутации преобразователя частоты.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство управления вентильным электродвигателем дополнительно введен резистор и ключ, причем резистор включен в цепь разряда конденсатора дифференцирую ще@ цепочки с регулируемой постоянной времени, управлжипая цепь ключа подключена к выходу триггера, а контакты клю1 ф ча подключены параллельно дополнительно введенному резистору.

Сущность изобретения поясняется чертежом

Устройство состоит иэ синхронного двигателя 1 и зависимого преобразователя частоты с инвертором 2 и выпрямителем 3.

В звено постоянного тока преобразователя частоты (ПЧ} включен сглаживающий дроссель 4, зашунтированный вспомогательным тиристором 5. Инвертор имеет систему импульсного управления 6, вспомогательный тиристор имеет устройство управления 7, а выпрямитель — систему импульсно-фазового управления 8. Ко входу састемы импульсно-фазового управления (СИФУ) 8 подключен выход усилителя 9, на вход которого подключен тахогенератор 10 и источник задающего напряжения

На валу синхронного двигателя находится датчик положения ротора 11, выходы которого подключены на вход системы фазового управления (СФУ) тиристорами инвертора 12 и на вход разделительных конденсаторов 13. Имеется статический трщ»pep 14 для выбора режима коммутации тиристоров инвертора. Один вход триггера подкшочен на выход первого одновибратора 15, который также подкиочен через дифф.ренцирующую цепочку 16 с регулируемой постоянной времени разряда конденсатора к входу второго одновибратора 17. Выход одновибратора 17 подключен на второй вход статического триггера и на вход третье го одновибратора. Через разделительный конденсатор 18 третий одновибратор

19 подключен на выход триллера 14. Выход одновибратора 19 подключен нн вход устройства управления 7 и на вход усиличеля 20, предназначенного для перевода углов регулирования СИФУ 8 в инверторный режим. Имеется трансформатор тока 21, выход которого через датчик тока 22 подключен на вход одновибратора

18. Б цепь разряда конденсатора диффвренцирующей цепочки 16 допощительно введен Резистор 23, который зашунтирован ключом 24. Вход ключа 24 подклочен на выход rparrepa 14. Вход первого одновибратора 15 подключен через разделительные конденсаторы 13 z выходу датчика положения Ротора 1 1 °

Исходное состояние схемыи задающий сигнал g/ рыюи нулю и напряжение на выходе выпрямителя 3 отсутствует, ситналом с датчика положения рслора через

СФУ 12 и СИУ 6 подается отпирающее

Вентильный электродвигатель по авт. св.%660158, отличаюш ийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы вентильного электродвигателя в зоне перехора с искусственной на естес ввенную коммутацию тиристоров инвертора, дополнительно введены резистор и ключ, причем резистор включен в цепь разряда конденсатора диф реренцирующей цепочки с регулируемой постоянной времени, управляющая цець ключа подключена и выходу триггера, а конгакты ключа подключены параллельно дополнительному резистору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 660158, кл. Н 02 К 29/00, от 08.01.73.

5 77583 напряжение на тиристоры инвертора 2, но ввиду отсутствия напряжения на выходе вь рямителя 3 ток в обмотках статора двигателя 1 не протекает. Триггер 14 находится В положении, когда на Вых&» . де сигнал отсутствует и ключ 24 открыт, шунчируя резистор 23.

После подачи задакацего напряжения 0 на вход СИФУ 8 на выходе выпрямителя

3 появляется напряжение и:по двум фазам статора двигателя начинает протекать ток, и, взаимодействуя с магнитным потоком ротора, создает вращающий момент. Ротор двигателя поворачивается на определенный, угол, При этом на выходе датчика поло жения ротора 11 появляется сигнал, который через конденсатор 13 запускает одновибратор 15 и сигналом с одновибратора

15 через дифференциальную цепочку 16 с регулируемым временем разряда конденсатора запускается одновибратор 17, который, в свою очередь, запускает одновибратор 19. При этом на оба входа статического триггера 14 подается сигнал с одновибраторов 15 и 17. Поскольку длительность выходного сигнала с одновибратора 17 больше, чем с одновибратора 15. то после возвращения одновибрагороа 15, 17 и исходное состояние статический триггер 14 останется в таком положении, когда на его выходе, подключенном к СФУ 12, сигнал отсутствует, что соответствует углам регулирования

Р =О. Одновременно сигналом с одно35 вибратора 19 через усилитель 20 углы управления тиристорами; выпрямителя 3 переводятся в Р =20 эл.град., выпрямитель 3 переходит в инверторный режим. Ток фаэ двигателя начинает умень- 4О шаться. После снижения тока до нуля сит налом с датчика тока 22 одновибратор 19 возвращается в исходное состояние и тиристоры выпрямителя 3 вновь переходят

В Выпрямительный режим Ток в двигате ле вновь нарастает до прежнего значения, но уже не двум друтим фазам, соответствующим другому положению датчика 11.

Ротор двигателя вновь поворачивается на 60 эл.град. Если поворот ротора на

60 эл.град. произошел достаточно быстро, т.е. скорость двигателя достигла заданной величины, то к этому времени конденсатор дифференцирукяней цепочки

16 не успел разрядиться и несмотря на наличие сигнала иа выходе одновибратора 15, одновибратор 17 не запускается.

В этом случае сигнал подается только на первый вход статического триггера 14, 1 6 который меняет свое состояние таким образом, что на его входе подКлюченном к СФУ 12, появляется сигнал и ключ 24 закрывается.

Появляющимся сигналом с тригтера 14 углы регулирования тиристоров инвертора: увеличиваются до ф =50 эл.град. и одновременно через разделительный «онденсатор 18 запускается одновибратор 19, выдакипий команду на гашение ранее открытых тиристоров инвертора 2. Это не обходимо для предотвращения прорыва инвертора 2, тиристоры которого работали с f3 = 0 и сами скоммутировать ток не могут. В дальнейшем сигнал с датчика положения ротора 11 не проходит на одновибраторы 17, 19 и коммутация тиристоров инвертора 2 осуществляется за счет ЭДС фаз двигателя. Поскольку ключ

24 закрыт, постоянная времени разряда конденсатора дифференцирующей цепочки

16 больше, чем до переключения триггера.

Поэтому прохождение сигнала на одновибратор 17, через дифференциальную цепочку 16 и обратное переключение триггера возможно лишь при меньшей скорости двигателя. Благодаря этому исключается возможность колебаний в системе регулирования вентильным двигателем в зоне переключения режимов колелутаций, улучшается работа механизма, повышается чистота отработки изделий в металлообрабатывающих станках.

Устройство намечено использовать в венчильных электродвигателях для электроприводов металлорежуших. станков.

Формула изобретения

77 5833.

Составитель А. Санталов

Техред Т.Маточка Корректор Г. Назарова

Редактор H. Коляда

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Закю 7779/67 Тираж 783 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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