Вентильный электродвигатель и способ его настройки

(50 4 Н 02 К 29/06 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН АЮТОРСКОМУ С В(54) ВЕНТ СПОСОБ ЕГО (57) Изобр технике, а Целью изоб энергетиче двигателя, настройки. транзистор ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО дЕлАм ИзОБРеТеНИЙ и ОтнРытий(53) 621.313.13.014.2;621.382 (088.8 (56) Пожидаев В.М., Омельченко В.В. Бесконтактные электродвигатели постоянного тока для систем автоматики. Л.: 977, с.45-50.Авторское свидетельство СССР 1(ф 550734, кл. Н 02 К 29/02, 1977. ИЛЬН 1 Й ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ИНАСТРОЙКИтение относится к электроименно к эл.машинам,етения является повышениеких показателей электроа также упрощение егоЭлектродвигатель содержитые ключи 1-4 коммутатора,секции 5-8 якорной обмотки синхронной машины, дроссель 9 : свкционированными обмотками 10 и 11. Имеется линейный дроссель 12 с первичной об". моткой 13 и вторичной измерительной обмоткой 14, к которой подключен фильтр, состоящий из последовательно соединенных стабилитрона 15 и резистора 16. Настройка вентильного электродвигателя осуществляется поворотом статора датчика положения ротора от-. носительно статора синхронной машины и измерением напряжения на элементах схемы электродвигателя. Поворот статора осуществляют до появления на измерительной обмотке периодических им- Я пульсов минимальной длительности. Ток в коммутируемых секциях данного электродвигателя имеет прямоугольную е форму, что позволяет получить КПД, близкий к максимально возможному,2 с,п. ф - лы, 3 ил.127241 35 Изобретение относится к электротехнике и преимущественно может быть использовано при разработке и производстве вентильных электродвигателей,питающихся от источников ограни" ченной мощности.Цель изобретения - повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя за счет исключенияпульсаций тока в якорных обмотках 10на межкоммутационном интервале, атакже упрощение настройки на оптимальный угол опережающей коммутации,производимой на холостом ходу и исключающей реактивные токи, протекающие йо якорной обмотке электродвигателя,На фиг.1 представлена электрическая схема вентильного электродвигателя; на фиг.2 - осциллограммы процессов в вентильном электродвигателеи осциллограмма сигнала вторичнойизмерительной обмотки; на фиг,3осциллограмма сигнала вторичной измерительной обмотки, соответствующего оптимальному углу опережающейкоммутации при холостом ходе вентильного электродвигателя.Вентильный электродвигатель содержит транзисторные ключи 1-4 коммута- зОтора, секции 5-8 якорной обмоткии дроссель 9 с секционированными обмотками 10 и 11, а также синхронную.машину и датчик положения ротора(не показаны). Последовательно сосредней точкой обмотки дросселя 9 вцепь питания электродвигателя включен линейный дроссель 12 с первичнойобмоткой 13 и вторичной измерительной обмоткой 14, к которой подключенфильтр, состоящий из последовательно соединенных стабилитрона 15 и резистора 1 б, Параллельно стабилитрону15 подключен конденсатор 17.Вентильный электродвигатель работает следующим образом,При подаче напряжения питания от источника в соответствии с сигналами датчика положения ротора транзисторные ключи 1-4 коммутатора коммути О руют токи в секциях 5-8 якорной обмотки, создавая во взаимодействии с .постоянным магнитом ротора электромагнитный момент, приводящии ротор электродвигателя во вращение. Зона 55 коммутации. секций обмотки якорятакого вентильного электродвигателя составляет не менее 180 эл.град. 4 3Предположим, что в данный момент времени открыт ключ 1 и через секцию 5 протекает ток якоря. В момент времени, когда амплитуда противо-ЭДС, наводимой в секции 5, достигает максимальной величины, с помощью ключа 3 включается секция 7, а работавшая секция 8 отключается.В момент отключения секции 8 ре" активная энергия, накопленная в ней и обмотке 11 дросселя 9, вызывает вплеск напряжения, величина которого определяется величиной суммарной индуктивности секций 8 и 11 и временем коммутации. Как правило, величина этого напряжения превосходит величинунапряжения питания, и на момент, коммутации секции 8 якорной обмотки напряжение на секции 5 якорной обмотки в отсутствие дросселя 12 упадет до нуля (фиг.2, напряжение У).Ток в секции 5 в середине интервала коммутации соответственно имеет провал, который также может доходить до нуля. После окончания процессов перераспределения реактивной энергии, связанных с отключением секции 8, напряжение на средней точке дросселя 9 восстанавливается и ток в секции 5 снова возрастает по экспоненте до величины, равной величине тока на момент. начала отключения секции 8. Естественно, такие пульсации величины тока вызывают дополнительные потери в якорных обмотках вентильного электродвигателя и снижают его КПД.Введение линейного дросселя 12 позволяет исключить пульсации тока якоря на коммутационном интервале. Это достигается тем, что в момент отключения какой-либо секции якоря импульсная энергия запасается на линейном дросселе 12, что приводит к появлению на обмотке 13 линейного дросселя 12 напряженйя, равного по величине напряжению коммутируемой секции плюс напряжение на обмотке дросселя 9 с противоположной полярностью. Напряжение на средней точке дросселя в этом случае остается неизменными пульсации тока якоря (фиг.2,ток 1 е) на коммутационном интервале практически исключаются Так как дроссель12 работает в импульсном режиме, его габариты незначительны и не оказывают существенного влияния на массогабаритные показатели вентильногоэлектродвигателя, Появление на об 1272414мотке 13 линейного дросселя 12 импульсного напряжения с частотой, равной частоте коммутации якорных обмоток, и, следовательно кратной частоте вращения вентильного электро двигателя, приводит к возникновению на вторичной измерительной обмотке 14 линейного дросселя 12 импульсных сигналов, длительность которых изменяется в зависимости от велйчины тока, протекающего по якорным обмоткам, а амплитуда зависит от величины напряжения питания вентиль- ного электродвигателя.Введение фильтра, состоящего иэ 15 стабилитрона 15, резистора 16 и конденсатора 17, позволяет преобразовать импульсы, возникающие во вторичной измерительной обмотке 14, в импульсы постоянной амплитуды, гальванически 20 не связанные с источником. Включение конденсатора 17 обеспечивает формирование устойчивых переднего и заднего фронтов импульсов, т.е. Устранение их колебательного характера 25 из-за возникновения колебательного контура, обусловленного индуктив-:ностью вторичной измерительной Обмотки 14 и наличием межвитковой емкости этой обмотки (на фиг.2 представлена осциллограмма вькодного сигна -ла измерительной обмотки 14),Возможность визуального наблюдениясигнала, параметры которого определяются процессом коммутации вентильного электродвигателя, позволяет достаточно просто устанавливать опережающий угол коммутации вентильного элект-.родвигателя, близкий к оптимальному,реализуя способ его настройки. Если 40в соответствии с данным способомнастройки вентильного электродвигателя сдвигать статор датчика положенияротора относительно статора синхронного двигателя, то коммутатор вентильного электродвигателя формируетнапряжение с некоторым опережениемотносительно противо-ЗДС, наводимойв. якорных секциях. Величина опережения строго связана с геометрическим 50. расположением статоров датчика положения ротора и синхронной машины,Если на холостом ходу регулироватьугол коммутаЦии вентильного электродвигателя (сдвигая статор датчика 35положения ротора относительно статора синхронной машины против направления вращения вала электродвигателя),то длительность импульсов, снимаемыхс вторичной измерительной обмотки4, будет изменяться. При большомугле опережающей коммутации импульсывообще исчезают, так как величинапротиво-ЭДС, направленной встречнонапряжению коммутируемой секции,компенсирует всплески напряженияотключаемых секций и через линейныйдроссель 12 протекает постоянный ток.Появление на вторичной измерительнойобмотке 14 импульсов минимальнойдлительности 11 щ,(фиг.З) при регулировании угла опережения характеризует оптимальный коммутационныйпроцесс, так как величина тока вмомент отключения секции в этом случае минимальна, а это означает, чтодля предлагаемого вентильного электродвигателя ток в коммутируемой секции щеет прямоугольную форму (фиг.2,ток Т.е).Прямоугольная форма тока всекциях вентильного электродвигателяпозволяет получить КПД, близкий к максимально Возможному. б о р м у л а изобретения1. Вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткой якоря, общие точки сдвинутых на 180 эл.град. секций которой соединены с концами обмотки дросселя, средняя точка которой соединена с одним из зажимов цепи питания, вторые концы секций соединены с вторым зажимом цепи питания через транзисторы коммутатора, управляющие цепи которых соединены с выходными зажимами датчика положения ротора, о т л н ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения энергетических показателей и упрощения настройки, он снабжен линейным дросселем с вторичной измерительной обмоткой и фильтром, состоящим из последовательно соединенньк резистора и стабилитрона, шунтированного конденсатором, фильтр подключенФк измерительной обмотке линейного дросселя, а первичная обмотка дросселя включена последовательно в цепь питания электродвигателя.2. Способ настройки вентильногоэлектродвигателя, ц соответствии скоторым поворачивают статор датчикаположения ротора относительно статора синхронной машины и измеряют напряжения на элементах схемы электро345/52 Тираж 631 Подп ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4ака сное изводственно-полиграФическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная 4двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем," что, с целью упрощения настройки, статор датчика положения ротора поворачивают до появления наизмерительной обмотке периодическихимпульсов минимальной длительности.