Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК зс 56 Н 02 К 29 00, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн двтоному свиДетяльСтву(72) В.Т.Гращенков, Н.И.Лебедев, Я.И.Явдошак и Р.С.Липкович (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (53) 621.313.13.014.2:621.382(088.8) (56) 1. Патент Японии В 49-46566, кл. 55 С 2, 1974.2. Авторское свидетельство СССР У 649105, кл. Н 02 К 29/00, 1976.3. Патент Великобритании У 1400499, кл. Н 2 А, 1974.(54) (57) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ,обмотка якоря которого подключена,коднофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содер. -жащего инвертор, управляющие цепи тиристоров которого связаны с выходомдатчика положения ротора, и неуправляемый мостовой выпрямитель, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюего упрощения,в него введено реле переменного тока, управляющая цепь которого включена в цепь выходного токавыпрямителя, а нормально замкнутыеконтакты реле - в одно из плеч выпрямителя е1 1130Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам для бытовой техники.Известны вентильные двигатели, многофазная обмотка которых подключена к сети переменного тока через полупроводниковый преобразователь со звеном постоянного тока, содержащий инвертор, тиристоры которого управляются по сигналам с датчика положения 1 О ротора, управляемый выпрямитель и сглаживающий дроссель 1 и 2 3Коммутация тока при пуске двигателя 1 осуществляется прерыванием тока путем шунтирования сглаживающего дросселя с помощью ключевого элемента и перевода выпрямителя в инверторный режим по сигналам с датчика поло - жения ротора. Это вызывает спадение тока через проводящие тиристоры до щ нуля и их запирание.В известном вентильном двигателе 1.23 коммутация тока при пуске происходит благодаря тому, что плечи выпрямителя вводятся в действие посте пенно, поэтому ток и напряжение на выходе .выпрямителя имеют прерывистую формуэНедостатком известных вентильных двигателей является сложность как си-З 11 ловой части преобразователя, так и его системы управления, обусловленная необходимостью управлять тиристорами, инвертором и выпрямителем, что не позволяет использоват- их для бытовых вентильных двигателеи малои мощносч ,35 ти с простейшими системами управления.Кроме того, недостатком преобразователей с управляемым выпрямителем40 является более низкий соз Ч по сравнению с преобразователями с неуправляемым выпрямителем. Это объясняется тем, что для обеспечения надежной сетевой коммутации управляемого вып 45 прямителя минимальный угол регулирования его тиристоров должен составлять порядка 8-10 , что снижает сов Ч . Наиболее близким к предлагаемому является вентильный электродвигатель,5 содержащий обмотку, подключенную к однофазной сети переменного тока с помощью статического преобразователя со звеном постоянного тока. Преобразователь состоит из инвертора, управляющие цепи тиристоров которого связаны с датчиком положения ротора, неуправляемого мостового выпрямителя,969выполненного на диодах, сглаживающего дросселя в звене постоянного тока и устройства принудительной коммутации, содержащего конденсатор, два вспомогательных тиристора н дополнительный источник. Устройство принудительной коммутации обеспечивает коммутацию тока при пуске двигателя и при частотах вращения до 0,2 номинальной. При больших частотах вращения двигатель переходит на коммутацию тока с помощью ЭДС коммутируемых фаз 3 3.Недостатками известного двигателя являются сложность и неудовлетворительные массогабаритные показатели, не позволяющие использовать его в бытовой технике.Цель изобретения - упрощение вентильного электродвигателя.Указанная цель достигается тем, что вентильный электродвигатель, обмотка якоря которого подключена к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содержащего инвертор, управляющие цепи тиристоров которого связаны с выходом датчика положения ротора, и неуправляемый мостовой выпрямитель, содержит реле переменного тока, управляющая цепь которого включена в цепь выходного тока выпрямителя, а нормально замкнутые контакты реле - в одно из плеч выпрямителя.На Фиг. 1 приведена функциональная схема вентильного электродвигателя, используемого в бытовом пылесосе; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу двигателя.Обмотка якоря электродвигателя, имеющая фазы 1-4, подключена к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содержащего инвертор, выполненный на тиристорах 5-8, управляющие цепи которых связаны с датчиком положения ротора (не показан), и неуправляемыймостовой выпрямитель, выполненный надиодах 9-12, Реле 13 имеет управляющую цепь 14, включенную в цепь 15 выходного тока выпрямителя, и контакт 16 включенный в одно из плеч выпрямителя, например, последовательно с диодом 10,В качестве реле 13 может быть использовано, например, токовое релепеременного тока, управляющая обмотка которого включена в разрыв выходной11309цепи выпрямителя, а нормально замкнугый контакт - в одно из плеч выпрямителя.Двигатель работает следующим образом 5В исходном состоянии контакт 16 реле 13 замкнут. При включении двигателя в сеть на управляющий переход одного из тиристоров инвертора в зависимости от положения ротора подается 10 сигнал управления и по соответствующей фазе двигателя начинает протекать пусковой ток, вызывая вращение двигателя, Так как значение пускового тока в несколько раз превышает номиналь 15 ный ток двигателя, то при этом срабатывает реле 13 и разрывает одно из плеч выпрямителя, превращая его в однополупериодный, т.е. в дальнейшем выпрямлении тока участвуют только два диода (на фиг. 1 это диоды 9 и 12)Поскольку реле переменного тока обладает значительной выдержкой времени на отпускание, то при паузе напряжения на его обмотке его контакты 25 не замыкаются. Благодаря этому каждый раз во время отрицательной полу- волны сетевого напряжения происходит быстрый спад тока в работающей фазе двигателя до нуля, а во время положительной полуволны - возобновлениетока,На фиг. 2 на интервале временипоказаны напряжение П на выходе выпрямителя и ток 1 в звене постоянного35тока.При повороте ротора до положения,соответствующего зоне работы следующей фазы, сигнал с датчика положенияротора подается на тиристор этой Фазы, а его подача на тиристор предыдущей фазы прекращается. В результатес этого момента до первого прерывания тока работают две фазы двигателя,После спада тока до нуля тиристоротключаемой фазы закрывается и с на 69чалом положительной полуволны напряжения в работе остается одна подключившаяся фаза.Так происходит коммутация тока при пуске и до скорости, при которой действующее значени тока двигателя больше величины тока срабатывания реле 13. При увеличении скорости двигателя увеличивается величина ЭДС машины, а ее ток уменьшается по экспоненциальному законуВ момент,.когда ток двигателя 1 станет меньше то 4ка срабатывания реле 1, происходит отключение реле 13, его контакт 16 замыкается и выпрямитель начинает работать как двухполупериодный. Причем реле настраивается таким образом, чтобы скорость при этом была порядка 0,15-0,2 от, номинальной. Начиная с этого момента (на фиг; 2 это интервал времени С) благодаря двухполупериодному выпрямлению тока улучшаются энергетические характеристики двигателя, а коммутация тока происходит под действием ЭДС коммутируемых фазНеобходимый для этого угол опережения включения по отношению к точкам пересечения ЭДС холостого хода обеспечивается предварительной. установкой датчика.Таким образом, благодаря наличию реле в вентильном двигателе его пуск происходит при однополупериодном выпрямлении тока выпрямителем, что обеспечивает эффективную сетевую коммутацию тока, а работа на более высоких скоростях осуществляется при двухполупериодном выпрямлении и коммутации от ЭДС двигателя, что улучшает его энергетические характеристики. .Причем, достигается это более простыми и дешевыми средствами, чем у известных вентильных двигателей. Это Фдает возможность, использовать вен-, тильный электродвигатель в бытовой технике, например для пылесосов.1130969 оставитель ехред Л. Ма актор АгД 1 андор 666 омитета СССР открытийушская наб., д Подписное каз 9623/41 ВН/5 ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 Тираж ИИПИ Государственного по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Ра