Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХ Н 02 К ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 07юл. У 40.8)ГЛика"тоо ГОСУДАРСТВННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(,54)(57.) 1. ВИНТЕЛЬ по авт, свчающийсяповышения надежчества работыколебаний часто ордена Трудового и научно-исследов тно-конструкторск ий институт реле- ,014.2:621.382(08 СИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВР 660158, о т л тем, что, с цел ности и улучшения путем исключения а ты врацения, в не введен дополнительный резистор, вторая дифференцирующая цепочка, состав-. ленная из конденсатора, первого и второго разрядных резисторов и развязывающего диода, причем первые зажимы первого и второго разрядных, резисторов объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, их вторые зажийи соответственно соединены с первым и вторьм выводами конденсатора, первый вывод конденсатора через развязывакв 1 ий диод подключен к выходу первого одновибратора и через дополнительный резистор - к выходу триггера, а второй вывод конденсатора является выходом второй дифференцируюцей цепочки, е1051661 2. Электродвигатель по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в него введены блок определения направления вращения, блок дифференцирующих цепочек, управляемый ключ и дид, причем блок дифференцирувщих цепочек включен между выходом блока определения направления вращения, вход которого соединен с датчиком положения ротора, и регулирующимвходом управляемого ключа, выход ко-торого включен между обцей точкойэлектрической схемы и вторым выводом конденсатора второй дифференцирующей цепочки, а введенный диодвключен между первым выводом конденсатора и общей точкой электрическойсхемы. тором, и через цепь связи - с входом, блокирующего одновибратора. При этом вторая дифференцирующая цепочка выполнена с воэможностью регулирования ее постоянной времени.Недостатком известного вентиль- ного электродвигателя является возможность возникновения автоколебаний частоты вращения при работе двигателя вблизи граничной частоты вращения, разделяющей режим работы двигателя на низкой и высокой частотах вращения.Цель изобретения - повышение надежности и улучшение качества работы путем исключения автоколебаний частоты вращения, а также возможности отключения инвертора при реверсе.Поставленная цель достигается тем, что в вентильный электродвига" тель введен дополнительный резистор, вторая дифференцирующая цепочка, составленная из конденсатора, первого и второго разрядных резисторов и развязывающего диода, причем первые зажимы первого и второго разрядных резисторов объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, их вторые зажимы соответственно соединены с первым и вторым выводами конденсатора, первыйвывод конденсатора через развязывающий диод подключен к выходу первого одновибратора и через введенный дополнительный резистор - к выходу триггера, а второй вывод конденсатора является выходом второй дифференцирующей цепочки.Кроме того, в вентильный электро-двигатель также введены блок определения направления вращения, блок дифференцирующих цепочек, управляемый ключ и диод, причем, блок диффе ренцирующих цепочек включен между выходом блока определения направления вращения, вход которого соединен с датчиком положения ротора, и регулирующим входом управляемого ключа, выход которого включен между общей ,точкой электрической схемы и вторым Изобретение относится к электротехнике и монет быть использованов реверсивных электроприводах сшироким диапазоном регулированиячастоты вращения. 5По основному авт,св. Р 660158известен вентильный электродвигатель,содержащий синхронную машину, секции обмотки якоря которой соединеныс выходом преобразователя частоты 10с инвертором, управляющие цепи ключей которого соединены с выходомдатчика положения Ротора и тахомет-рическим устройством через схемы импульсно-Фазового управления выпря мителем и инвертором, и устройство выбора режима коммутации инвертора, входы которого соединены с выходом датчика положения ротора с выходомтахометрического устройства, первый выход соединен с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, второй выход - с входом системы импульсно-фазового управления инвертором, Тахометрическое устройство выполнено в виде двух дифФеренцируюц 1 их цепочек и двух одновибраторов, вход первой дифференцирующей цепочки соединен с выходом датчика положения ротора, а выход - с входом первого одновибратора, выход первого одновибратора соединен с входом второй дифференпирующей цепочки, выход которой соединен.с входом второго одновибратора, выполненного с возможностью обеспечения длительнос ти выходного импульса, большей длительности импульса первого одновибратора, и входом устройства выбора режима коммутации, содержащего триггер, цепь связи и блокирующий одно р вибратор, служащий для перевода выпрямителя в инверторный режим, причем цепь связи выполнена в виде третьей дифференцирующей цепочки., первый. вход триггера соединен с выходом пер-,45 вого одновибратора, а выход второго одновибратора соединен с входом блокирующего одновибратора, выход триггера соединен с входом схемы импульсно-Фазового управления инвер.выводом конденсатора второй дифференцирующей цепочки, а введенный диодвключен между первым выводом конденсатора и общей точкой электрическойсхемы.На чертеже представлена схемапредлагаемого вентильного электро-двигателя., Устройство содержит синхроннуюмашину 1, секции обмотки якоря которой соедйнены с выходом преобразователя 2 частоты, содержащего инвертор 3 и выпрямитель 4. Управляющиецепи инвертсра 3 соединены с выходом датчика положения ротора 5 черезсхему б импульсно-Фазового управления выпрямителем и схему 7 импульсно-фазового управления инвертором,а также с выходом тахометрическогоустройства 8,состоящего из последовательно соединенных первой дифференцирующей цепочки 9 (может быть выполнена в виде блока дифференцирующих цепочек), первого одновибратора10, второй дифференцирующей цепочки 11 .и второго одновибратора 12,Вход первой дифференцирующей цепочки9 соединен с выходом датчика положения ротора .5. Выходы первого ивторого одновибраторов соединенысоответственно с первым и вторымвходами устройства выбора режимакоммутации, состоящего из триггера13 и блока 14 управления принудительной коммутацией, в состав которого может входить цепь связи, выполненная в виде третьей дифференцирув- З 5щей цепочки, и блокирующий одновибратор, служащий для перевода выпрямителя в инверторный режим. Первыйи второй входы триггера 13,являютсясоответственно входами устройства 40выбора режима коммутаций, Выходтриггера 13 соединен с входом схемы7 импульсно-фазового управления инвертором и с входом блока 14 управления принудительной коммутацией.Вторая дифференцирувщая цепочка 11содержит конденсатор 15, первый 16и второй 17 разрядные резисторы иразвязывающий диод 18, причем первые зажимы первого и втоРого разрядных резисторов объединены и подключены к источнику постоянного напряжения, их вторые зажимы соответственно соединены с первым и вторым выводами конденсатора 15, первый вывод конденсатора 15 через раз-1 вязывающий диод 18 подключен к выходу первого одновибратора 10 и через дополнительный резистор 19 - к выходу триггера 13. Второй вывод конденсатора 15 является выходом второй 60 дифференцирующей цепочки Соединение. выхода второго одновибратора 12 с входом блокирующего одновибратора, входящего в блок 14 управления принудительной коммутацией (не показано)65 Перевод выпрямителя б в инверторный режим может осуществляться непосредственно от датчика полоения ротора 5, С одним из входов блока управления принудительной коммутацией соединен датчик 20 тока, включенный в цепь питания выпрямителя 4, Выпрямитель 4 и инвертор 3 соединены между собой через сглаживающий дроссель 21 и шунтирующий тиристор 22, управляемый от блока 14, Датчик 23 часто" ты вращения соединен с валом двигателя и связан с входом схемы б импульсно-фазного управления выпрямителем (сигналО, ), Одновибраторы выполнены на логических схемах И-НЕ 24 и 25, конденсаторе 26 и резисторе 27. В устройство введены блок 28 определения направления вращения, блок 29 дифференцирующих цепочек, управляемый ключ 30 и диод 31, причем блок 29 дифференцирующих цепочек включен между выходом блока определения направления вращения, вход которого соединен с датчиком положения ротора 5 и регулирующим входом управляемого ключа 30. Выход последнего включен между общей точкой электрической схемы электродвигателя и вторым выводом конденсатора 15 второй дифференцирующей цепочки 11 а введенный диод 31 вклрчен между первым выводом конденсатора 15 и об- . шей точкой электрической схемы электродвигателя.Устройство работает следующим образом.Исходное состояние схемы задающий сигнал Оэ равен нулю, и напряжение на выходе выпрямителя 4 отсутствует. Сигналом с датчика положения ротора 5 через схему 7 импульсно-Фазового управления инвертором подается отпирающее напряжение на тиристоры инвертора 3, но ввиду отсутствия напряжения на выходе выпрямителя 4 ток в обмотках якоря двигателя 1 непротекает. Триггер 13 находтся: в положении, когда на его выходе логическая единица, и резистор 19 через внутреннее сопротивление статического триггера оказывается подключенным к источнику питания ц, параллельно резистору 16. Углы управления тиристорами инвертора путем воздействия .единичного логического сигнала с выхода триггера 17 через схему 7 импульсно-фазового управления инвертором устанавливает-. ся соответствующими работе двигате ля на низкой скорости (например, р = О). Сигнал на выходе блока 28 определения направления вращения не изменяется, напряжение на выходе блока 29 дифференцирующих цепочек и управляющем входе ключа 30 отсутствует, ключ 30 закрыт и не влияет на состояние схемы.10 После подачи задающего напряжения О на вход схемы б импульсно-Фа 3эового управления выпрямителем навыходе выпрямителя 4 появляется напряжение, и по двум Фазам якоря двигателя начинает протекать ток и,взаимодействуя с магнитным потокомротора, создает вращающий момент.Ротор двигателя поворачивается на. определенный угол. При этом на выходе датчика 5 положения роторапоявляется сигнал, который черезпервую дифференцирующую цепочку 9запускает первый одновибратор 10.На выходе логической схемы И-НЕ 25появляется логический нуль н зажим 15развязывающего диода 18 оказывается подключенным к общей точке схемы,Происходит заряд конденсатора 15 отисточника через резистор 17 и входное сопротивление второго одновиб-. щратора 12, При этом второй одновибратор 12 также запускается, и наоба входа триггера 13 поступают сигналы с одновибраторов 10 и 12. Поскольку длительность выходного сигнала с одновибратора 12 больше, топослевозвращения одновибраторов10 и 12 в.исходное состояние статический триггер 13 остается в прежнем положении, когда на его выходелогическая единица,что соответствует углам регулирования инвертораэ = О, Одновременно сигналом с датчика положения ротора 5 через схему7 импульсно-фазового управления инвертором и блок 14 управления прину-35дительной коммутацией углы управления тиристорами выпрямителя переводятся в р = 20 эл,град выпрямитель 4 переходит в инверторный режим. Ток фазы двигателя начинает 40уменьшаться, После его снижения донуля сигналом с датчика 20 тока углы управления выпрямителя вновь возвращаются в исходное состояние и тиРисторы выпРямителя 4 вновь переходят в выпрямительный режим. Ток двигателя вновь нарастает до.прежнегозначения, но уже по двум другим фазам, соответствующим другому положению датчика положения Ротора 5. РОтор двигателя поворачивается на60 эл,град,После возвращения первого одновибратора 10 в исходное состояние .на выходе логической схемы И-НЕ 25появляется логическая единица, идиод 18 запирается встречным напряжением, Начинается разряд конденса тора 15 через резисторы 16, 17 и19. Если поворот Роторапроизошелдостаточно быстро, т.е. скорсстьдвигателя достигла заданной величины, то к этому времени конденсатор15 второй дифференцирующей цепочки11 не успел разрйдиться через резисторы 16 и 17 и включенный параллельно 4 65 резистору 1.6 резистор 19 и, несмотряна наличие сигнала на выходе первогоодновибратора 10, второй одновнбратор 12 не запускается. В этом случаесигнал подается только напервыйвход триггера 13, который меняетсвое состояние таким образом, чтона его выходе, подключенном к схеме7 импульсно-Фазового управления инвертором, появляется логический нуль,и углы управления тиристорами инвертора 3 изменяются до величины, соответствующей работе инвертора на вы-.сокой скорости с коммутацией тиристоров за счет ЭДС Фаэ синхронной машины 1После переключения триггера 13зажим резистора 19, соединенный сего выходом, оказывается подключенным к общей точке схемы (на выходетргггера - логический нуль 1, и конденсатор 15 второй дифференцирующейцепочки 11 разряжается под действиемменьшего напряжения (из резисторов16 и 19 образуется делитель напряжения)через большее общее сопротивление (из контура разряда исключаетсяранее параллельно включенный резистор 19). Поэтому для его разряда довеличины напряжения, при которомчерез него проходит сигнал с первого одновибратора 10 на вход одновибратора 12, требуется большее время,т.е. триггер 13 переключается в другое положение в процессе сниженияскорости при меньшем ее значении,чем при возрастании скорости, Благодаря этому исключается возможностьколебаний в системе регулированиявентильным двигателем в зоне переключения режимов коммутации, улучшается работа механизма, повышаетсячастота обработки изделий в металлообрабатывающих станках,В процессе реверса вентильногоэлектродвигателя в момент смены направления вращения на выходе блока28 определения направления вращениясигнал изменяется, что фиксируетблок 29 дифференцирующих цепочек, ана вход ключа 30 поступает кратковременно управляющий сигнал. Ключ30 открывается и конденсатор 15второй дифференцирующей цепочки 11разряжается через ключ и диод 31.Одновременно запускается второй одновибратор 12, и сигналомс его выхода триггер 13 переключается в положение, соответствующее работе двигателя на низкой скорости. Приходследующего управляющего импульса сдатчика положения ротора 5 включаетблок 14 управления принудительнойкоммутацией (запрета на его работус выхода триггера 13 нет), ток в тиристорах инвертора 3 снижается до ну-ля, и затем включаются другие тиристоры, соответствующие сигналу с дат