Вентильный электродвигатель

 

ш>983925

Союз Советских

Социапкстических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCNОМ CSHlgТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву№ 550734 (22) Заявлеио14.07.81. (21) 331 7997/24-07 (5l)М. Кл. с присоединением заявки М—

Н 02 К 29t02

3Ьеударстеенный немнтет

СССР но делам нзобретеннй н откритнй (23) Приоритет—

Опубликоваио23.12.82. Бюллетень М47 (ЬЗ ) УД К621.313 . 13.014.2:621 .382 (088.8) Дата опубликовании описания 23.12.82

В. В. Омельченко, В., М. Пожндаев, Р. Н. Ков

В. А. Прозоров, В. В. Путников и E. А. Петр (72) Авторы изобретения (1l ) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике.

По основному авт. св. № 550734 известен вентильный электродвигатель (ВД), содержащий синхронную машину, 5 секции обмотки которой, сдвинутые между собой на 180 эл. град., соединены одними концами попарно и подключены к цепи питания через ключи коммутатора, управляемые сигналами датчика положе- g, ния ротора, и обмотки дросселя, вырабатывающего ЭДС вольтодобавки. Дроссель обеспечивает практически прямоугольную форму результирующей противоЭДС в подключаемой секции и:вольтодо- ts бавку к приложенному напряжейию включенной секции другой пары, сдвинутой относительно первой на фиксированный угол (1) .

Недостатком известного ВД является относительно низкие энергетические показатели из-за неудовлетворительной Формы ЭДС вольтодобавки в области ее мак симума, соответствуюшего моменту переключения токов в паре секций, обусловленной наличием индуктивности секций якорной обмотки, а также из-за огранич. ченной амплитуды ЭДС вольтодобавки в области ее максимума, соответствутошего моменту перключения токов в паре секций, обусловленной наличием индуктивности секций яжорной:обмотки, а также из-за ограниченной амплитуды ЭДС воль1 тодобавки, которая при холостом ходе двигателя не превышает 80% от величины напряжения питания.

Цепь изобретения — повышение энергетических пвказателей ВД.

Указанная цель достиг-ается тем, что в BQ введены устройства временного сдвига управляющих сигналов переключения работакхцих в противофазе полупроводйиковых ключей коммутатора, подключенные выходами к управлякхцим входам указанных ключей, а входами — к выходам датчика положения ротора.

3 9839

При этом BQ снайкен датчиком тока, . устройства временного сдвига снабжены . дополнительным входом, причем дополни тельные входы устройств временного сдвига соединены с выходом датчика

Вфь тока двигателя.

Ю

На фиг. 1 изображена электрическая . схема ВД, с транзисторными ключами; на фиг. 2 — то же, с магнитотранзисторными ключами; на фиг. 3 - временные 10 диаграммы токов и ЭДС.

ВД содержит секции 1 — 4 якорной обмо тки двигателя, транзисторные ключи коммутатора 5 — 12, секции 13 и 14: обмотки вольтодобавочного дросселя 15, 15 датчик 16 положения ротора (QllP), устройства 17 — 20 временного сдвига, датчик 21 тока, источник 22 постоянного напряжения.

Пары секций 1 и 2 и 3 и 4, сдвину- 20 тые между собой в расточке статора на 90 эл. град., через транзисторы

-5 — 7 и секции обмоток 13 и 14 дросселя 15 подключены к зажимам источника 22 питания. Секции 1 и 2, 3, и 4 25 сдвинуты между собой на 180 эл. град.

Управление транзисторами 5 — 8 осуществляется по сигналам ДПР 16. Кроме того, сигналы ДПР подаются на управляю"щие входы транзисторов 5 и 8 через 30 устройства временного сдвига 17 — 20, обеспечивающие временной сдвиг моментов переключения пар транзисторных ключей 5 и 6, 7 и 8.

На фиг. 3 изображены: а — временные диаграммы сигналов 7>п ДПР, управляющих транзисторами 5 и 6 и временные диаграi ЭДС „, Е„B ceznmz

1 и 2, соответствующие MoMeHTBM Времени, когда открыт соответственно гран-. gp зистор 5 и 6; б — временная диаграмма .

ЭДС 3 >> на обмотках 13 и 14 дросселя 15; св — временная диаграмма тока в секции 1; г — временная диграмма тока 42 в секции 2; д — временная диаграмма сигналов V дп, ДПР, управляющих транзисторами 7 и 8.

При подключении ВД к источнику 22 питания транзисторы 5 — 8 по сигналам

ДПР 16 начинают коммутировать токи в секциях 1 — 4 якорной обмотки дфигателя. При этом транзисторы 5 и 6, 7 и 8 переключаются в противофазе.

Рассмотрим рначала patxrry двигателя при отсутствии в нем устройств 17 - 5

20 сдвига.

В этом случае каждый транзистор

5 — 8 находится во включенном состоя1

25 4 нии на протяжении полупериода Т/2 (180 эл. град.) выходного сигнала ДПР.

Перключение транзисторов 5 и 6, 7 и 8 происходит в моменты времени, когда изменяется полярность. сигналов

ДПР (на фиг. 3 а, д,штриховые линии).

Пусть, например, при (й-Е =7 /Q. происходит переключение транзисторов 7 и

8 (запирание транзистора 7 и отпирание транзистора 8). Транзистор 5 другой пары секций при этом полностью открыт и по секции 1 протекает ток (фиг. 3 в), обусловленный напряжением питания и ЭДС вольтодобавки, которая в этот момент достигает максимума.

При уменьшении сигнала ДПР до нуля (фиг. 3 д при (о1= K/f ) транзистор

8 еще заперт, а ток коллектора транзистора 7 резко уменьшается. В секции 3 и обмотках 13 и 14 дросселя 15 поя вится. ЭДС самоиндукции с полярностью противоположной ЗДС вольтодобавки (фиг. 3 б для tel 7 «/<, штриховая линия). Под действием ЭДС самоиндукции ток в секции 1, несмотря на ro, что транзистор 5 насьпцен, уменьшится до нуля (фиг. 2 в, штриховая линия), что приведет к уменьшению электромагнитного момента, мощности и КПД вентильного двигателя, т. е. к ухудшению его энергетических показателей. В дальнейшем при изменении полярности напряжения ДПР (фиг. 3 д, при щ y g / ) происходит отпирание транзистора 8, измение полярности ЭДС вольтодобавки и возрастание под ее действием тока в секции 1 .

При наличии в схеме БД устройств

17 — 20 временного сдвига под действием их сигналов (фиг. 3 д, при $ Jy обозначены непрерывной линией) после изменения полярности напряжения

ДПР выкпючаемый ключ, например транзистор 7, останется открытым на время сдвига Т, За это время произдойдет отпирание транзистора 8 той же пары и нарастание тока в секции 4 под действием напряжения источника питания.

ЭДС самоиндукции, противодействующая возрастанию ЭДС вольтодобавки; по этой причине не возникает и амплитуда последней увеличивается практическй до ве-. личины, равной напряжению питания BQ (фиг..3 б, непрерывная линия). Ток в секции 1 под действием ЭДС вольтодобавки при (уЯ > Ж/2- достигает максимального значения и изменяется плавно без провалов (фиг. 3 в, непрерывная линия), 5 98 что приводит к существенному воэрасгв1нию электромагнитного момента и мощности двигателя.

На фиг. 2 приведена схема ВД, комму-. тация токов в секциях 1 — 4 которого осуществляется магнито--транзисторными кпючами (МТК), выполненными на транзисторах 5 — 12 и токовых трансформаторах, использующихся в качестве ДПР.

Функции устройств временного сдвига 10

specs выполняют конденсаторы 17 - 20, подключенные выводными концами к коллекторам транзисторов МТК, коммутируюших токи в одной паре секций якорной обмотки. 15

При некотором повышении напряжения на коллектор-эмнттерных переходах транзисторов (например, 5,9) выключаемого сигнальным элементом ДПР МТК происходит разряд конденсатора (например, 20

1 7) на обмотку трансформатора выключенного в это время другого МТК, работающего с первым в противофазе. Прй этом выключенный МТК (собранный на транзисторах 6, 10) возбуждается рань- 2$ ше, чем выключигся первый сигнальным элементом (например, постоянным мвт нитом) ДПР и в течение некоторого speмени (ТС) оба эти ключа открыты, предотвращая возникновение провалов в кри- Зв вых ЭДС вольтодобавки и токов секций якорных обмоток.

Введение положительной обратной связи по гоку нагрузки or датчика 21

3925 6 тока в устройстве 17 -. 20 временного сдвига (фиг. 1Ьоэволяет регулировать величину временного сдвига Т© в зависимости от величины нагрузки двигателя и reM самым увеличивать ЭДС вольгодобавки и жесткость его механических х-арактерисгик.

Формула изобретения

1. Вентильный электродвигатель по авт. св. % 550734, о т л и ч в юI

- ш и и с я тем, что, с целью повьппения энергетических показателей, в него saeдены устройства временного сдвига уп- равляющих сигналов переключения рвбогаюших в противофазе полупроводниковых ключей коммутатора, подключенные выходами к управлякзцим входам укаэанных ключей, а входами - к выходам датчика положения ротора.

2. Электродвигатель по и. 1, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что он снабжен датчиком тока, устройства временного сдвига снабжены дополнительным входом, причем дополнительные входы устройств временного сдВига соединены с выходом датчика тока двигателя.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 550734, кл. Н 02 К 29/02, 1977.