Вентильный электродвигатель

 

ищ

О.ф. Долинина, Л.Я. Зиннер, М.А. Калашников, Г,Ф Кройачва-=-= и Ю. Г. Со колов - - ; . 1 г

Казанский химико-технологический институт им . С .И;.Кирова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электро.технике, s частности к вентильным электродвигателям, используемым в регулируемом электроприводе.

По основному авт.св. И 819893 из веетен вентильный электродвигатель, содержащий первичную двухфазную обмотку на статоре, секции которой сое динены с выходом двухфазного инвертора, выполненного в виде двух параллельно соединенных ячеек, одна из ветвей каждой из которых состоит из последовательно соединенных конденсаторов, а вторая - из последовательно соединенных транзисторов, и содержа-: щий также цепь запуска и синхронизации, выполненную в виде конденсатора, подключенного между общей точкой транзисторов ячейки, с базой транзистора которой соединена цепь Saпуска, и общей точкой конденсаторов другой ячейки 51).

Недостатком данного двигателя является то, что. обмотки обратной связи размещены в пазах статора совместно с фазными обмотками двигателя. Это приводит к тому, что снижается использование активных материа.лов машины вследствие того, что фазные обмотки занимают не всю площадь пазов статора, а также к снижению энергетических показателей, так как каждая обмотка обратной связи работает в режиме однополупериодного вы" прямления. При различии в параметрах транзисторов ячейки в воздушном за 5 зоре машины появляется постоянная составляющая магнитного потока, которая создает тормозной момент.

Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей дви2о гателя и расширение функциональных возможностей за счет формирования мягких и жестких механических характеристик.

2 ф вичной обмотке 7 тока во вторичных обмотках 8 и 9 трансформатора, выполняющих функцию обмоток обратной связи, наводятся ЭДС. При увеличении тока в коллекторной цепи транзистора

13 рабочая точка перемещается по выходной характеристике транзистора и переходит из области насыщения в активную область. Прекращается увеличение тока коллектора, а следо.вательно, и тока,. протекающего по первичной обмотке трансформатора.

Поэтому ЭДС во вторичных обмотках

8 и 9 трансформатора становятся равными нулю. Транзистор l3 закрывается. Вследствие этого ток в первичной обмотке 7 трансформатора уменьшается, что приводит к возникновению противоположных по знаку ЭДС в обмотках 8 и 9 обратной связи. Транзистор

12 открывается, и этим начинается второй полупериод работы первой ячейки инвертора. Работа ячейки В инвертора происходит аналогично, но благодаря связи точек 20 и 21 через синхронизирующий конденсатор 18 процессы в ячейке В инвертора протекают со сдвигом во времени на Л /2 относительно процессов в первой ячейке инвертора.

Так как параметры фазных обмоток двигателя зависят от скорости его вращения, то при изменении нагрузки на валу двигателя происходит изменение постоянной времени электрической цепи ячейки. Зто приводит к изменению скорости движения рабочей точки по выходной характеристике транзистора.

Время, за которое рабочая точка перемещается из области насыщения в активную область, зависит как от постоянной времени обмоток двигателя и трансформаторов, так и от способа подключения:первичных обмоток трансформаторов к фазным обмоткам двигателя.

Рассмотрим влияние. способа подключения первичных обмоток трансформато ,ров с фазными обмотками двигателя на его механические характеристики.

Пусть первичная обмотка трансформатора включена параллельно с фазной обмоткой двигателя (фиг. О . Изменение нагрузки двигателя влияет на скорость изменения тока в фазных обмотках двигателя, но не влияет на скорость изменения тока в первичной обмотке трансформатора. Вследствие этого

ЭДС наводимые s обмотках обратной

3 97828

Цель достигается тем,что в каждую ячейку двухфазного инвертора подключен трансформатор, первичная обмотка ,которого включена параллельно или последовательно соответствующей фазной обмотке двигателя, а две вторичные обмотки — в база-эмиттерные цепи соответствующих транзисторов ячейки.

На фиг.1 приведена принципиальная 1в схема предлагаемого двигателя, параллельное включение первичных обмоток трансформаторов с фазными обмотками двигателя -на фиг.2 - то же, последовательное соединение указанныхобмоток; на фиг.3 — механические характеристики при параллельном (a) и последовательном (d) соединении фазных обмоток двигателя и первичных обмоток трансформаторов.

Устройство содержит вторичную короткозамкнутую обмотку ротора 1 и первичную двухфаэовую обмотку с фазами . 2 и 3, уложенную в пазы статора °

Двухфазная обмотка 2,3 питается от источника постоянного напряжения че" реэ двухфазный инвертор, каждая ячейка которого выполнена по полумостовой схеме и содержит одинаковые элементы.

На магнитопроводе трансформатора пер- щ вой ячейки расположены первичная 4 и вторичные 5 и 6 обмотки. Трансформатор второй ячейки имеет первичную обмотку 7 и вторичные 8 и 9. Одна из фаз подключена одним концом к средней точке между транзисторами

10 и 11, а другая - к средней точке между транзисторами 12 и 13. Другие зажимы фаз соединены соответственно . с общими .точками конденсаторов 14, 15 и 16,17. Между средней точкой транзисторов 10 и 11 и средней точкой конденсаторов 16 и 17 подключен фаэирующий конденсатор 18. Управляющая цепь транзистора l3 соединена через конденсатор 19 с соответствующим зажимом источника питания.

Рассмотрим работу схемы с момента пуска. При подключении питания положительное напряжение источника через конденсатор 19 запуска открывает транзистор 13 по его базовой цепи, и этим начинается полупериод работы первой ячейки инвертора. При этом конденсатор 17 разряжается, а конденсатор !6 заряжается через транзистор 13, фазную обмотку 3 и первичную обмотку 7 трансформатора . Вследствие увеличения протекающего по пер5 9782 связи, а следовательно, и токи баз не зависят от нагрузки. Поэтому предельное значение ока коллектора J при котором происходит переключение транзисторов, а следовательно, и 5 действующее значение тока в фазных обмотках двигателя остается постоянным и не зависит от нагрузки. Однако при изменении нагрузки изменяется скорость движения рабочей точки по участку насыщения выходной характеристики транзистора, что приводит к изменению частоты переключения транзисторов.

При увеличении нагрузки на валу двигателя возрастает скорость движения рабочей точки по выходной характеристике транзистора, соответственно возрастает частота переключения транзистров; уменьшение нагрузки 20 ведет к соответственному уменьшению частоты переключения. Следовательно, при изменении нагрузки двигателя изменяется частота переключения тран,зисторов, а действующее значение тока в фазных обмотках двигателя не меняется. В этих условиях двигатель работает при постоянной потребляемой мощности и имеет мягкую механическую характеристику, аналогичную Зв характеристике двигателя постоянного тока (.линия Q на Фиг.3). Если же первичная обмотка трансформатора включена последовательно с фазной обмоткой двигBTSJlA (фиг. 2 ), To изменение нагрузки двигателя влияет не только на скорость изменения тока в фазной обмотке двигателя, но также и на скорость изменения тока в первичной обмотке трансформатора. Вследствие этого ЭДС, наводимые в обмотках обратной связи, и токи баз изменяются при изменении нагрузки. При увеличении нагрузки увеличивается скорость движения рабочей точки по вы82 d ходной характеристике транзистора.

При этом возрастает предельное значен ие ток а колл е кто ра, и ри кото ром происходит переключение транзисторов, вследствие чего частота переключения транзисторов остается величиной постоянной. Следовательно, при изменении нагрузки двигателя частота переключения транзисторов остается постоянной, а действующее значение тока в фазных обмотках двигателя изменяется. В этих условиях двигатель работает при изменяющейся потребляемой мощности и имеет обычную для асинхронного двигателя жесткую механическую характеристику (линия б на фиг.3).

Предлагаемый вентильный электродвигатель может найти применение в электроприводе промышленных установок, где требуется плавное регулирование скорости, особенно перспективно использование в автономных подвижных обьектах (автомобили, самолеты, тепловозы).

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель по авт.св. М 819893, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и расширения функциональных возможностей, каждая ячейка инвертора снабжена трансформатором, первичная обмотка которого. подключена параллельно или последовательно фазной обмотке двигателя, а каждая иэ вторичных обмоток соединена с управляю щей цепью транзисторов ячейки.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

У 819893, кл. H. 02 K 29/02, 1979 °

978282

4I В1 0J 44 Ф ак ю08 ю,у ц) д а ау

Фиг. У

ВИИИПИ Заказ 9235/7Г Тираж 721 Подписное

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