Вентильный электродвигатель

(7 ) Заявитель 54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к коллекторнымэлектрическим машинам с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью уп равляемых вентилей, и может быть использо..вано для регулируемого привода подъемных машин и лебедок, металлорежущих станков, буровых станков и во многих других случаях, когда требуется широкое и плавное регулиро.ванне скорости рабочих органов машин под нагрузкой.Известен электродвигатель, содержащийякорную обмотку, секции которой подключены к источнику питания через коммутатор, вынолненный на тиристорах 11.Известен также электродвигатель, которыйимеет статор с якорной обмоткой, вентильный коммутатор, содержащий группы тиристоров, через которые секции якорной обмотки присоединяются к источникам питания и к источникам коммутирующего напряжения, коммути.рующие конденсаторы и источники для заряда этих конденсаторов 21, Использование конденсаторов для принудительной коммутации тирйс"-торов снижает надежность электродвигателя. гЦелью изобретения является повышениежности вентильного электродвигателя,Для этого в вентильный электродвигатель,содержащий электрическую машину с якорнойобмоткой, подключещой своими секциями ктиристорному коммутатору, состоящему изанодных и катодных групп рабочих и коммути.рующих вентилей, и основной управляемый выпрямитель, введены дополнительный управляе- О мый выпрямитель, вольт-добавочный трансфор-матор и два компаратора тока, причем допол.н управляемый выпрямитель подключен к зажимам для источника питания переменюго тока через вольт-добавочный трансформатор, один компаратор тока включен между . положительным выходным выводом основногоуправляемого выпрямителя и анодной группойрабочих вентилей тиристорного коммутатора,а второй компаратор,тока включен между отрицательным выходным выводом этого жевыпрямителя и катодной группой рабочих вентилей тиристорного коммутатора, аиодная и катодная группы коммутирующих вентилей кото3 70246рого подключены к вь ходу допошштельногоуправляемого выпрямителя.На фиг.1 представлен вентильный электродвигатель; на фиг.2 - диаграммы напряженийосновного и дополнительного управляемых5выпрямителей.Вентильный электродвигатель содержитэлектрическую машину 1 постоянного тока с ротором 2 и с расположенной на статоре якорнойобмоткой, секции 3-7 которой подключены крабочим тиристорам 8-17 и коммутирующимтиристорам 18-27 коммутатора машины, основной управляемый выпрямитель 28, вольт.добавочный трансформатор 29, дополнительныйуправляемый выпрямитель 30, компараторы 31- 1532 тока, датчик 33 положения ротора и блок34 управления тиристорами управляемых выпрямителей и коммутатора электрической машины,Диагонали основного управляемого выпрямителя соединены с сетью своими точками 35-37 20" непосредственйо, а дополнительного - точками38-40 через вольт-добавочный трансформатор29.К каждому узлу соединения секций якорной обмотки подключены два рабочих тиристора (один подключен к узлу анодом, второй .катодом) и два аналогично подключенныхкоммутируйпййх ти 11 истора. С противоположнойстороны рабочие тиристоры 8, 10,12,14,16 соединены в анодную группу и через входную "30цепь компаратора 31 тока подключены к плюсуосйовного управляемого выпрямителя 28, арабочие тиристоры 9,11,13,15,17 соединены вкатодиую группу и через входную цепь компаратора 32 тока подключены к минусу того же 35выцрямителя, Комйутйрующие тиристоры 18,20,22,24,26 соедй 4 ены в Ыатодную группу ийодключейьт кмйнуСу допойнительного управляемого вМпрямителя 30, к плюсу которогоподключены коммутирующие тиристоры 19,21, 4 О23,25,27, соединенные в анодную группу. Валдатчика 33 положения ротора механически соедййен с валом двухполюсного ротора 2, выходные электрические выводы этого датчика подключены к блоку 34 управления тиристорами 45управляемых выпрямителей 28 и 30 и коммутатора электрическои машины 1. Кроме того,к блоку 34 подключен источник управляющего напряжения (0), величиной которого зада.,ется угол открывания тиристоров управляемого 5 Овыпрямителя 28, и подключены выходные выводы компараторов 31 и 32 тока. Схема блока 34 и конструкции датчика ЗЗ соответствуютописанному ниже порядку работы тиристоров.В исходном положении, когда управляющеенапряжение (О) равнонулю, выходное- напряжение управляемого выпрямителя 28 и ток вякорной обмотке двигателя тоже равны нулю. 7 4Ирн этом ротор 2 двигателя неподвижен. При подаче на вход блока 34 управляапцего напряжения (О) угол управления тиристорамиуправляемого выпрямителя 28 уменьшаетсяи на его выходе появляется напряжение. Одно.временно с поступлением сигналов, открывающих тнристоры управляемого выпрямителя 28,аналогичные сигналы поступают на управляющиеэлектроды тех двух тиристоров коммутатораэлектрической машины 1, которые должныбыть открыты при данном положении ротора.Пусть в какой-то момент времени открыты рабочие тиристоры 8 и 15, а остальные тиристоры коммутатора электрической машины 1закрыты. При этом ток управляемого выпрямителя 28 протекает через входную цепь ком-паратора 31, тирнстор 8, две параллельныеветви, одна из которых содержит секции 3-5,а вторая . секции 6-7 якорной обмотки, че. рез тиристор 15 и входную цепь компаратора 32. Допустим в рассматриваемый момент времени ротор 2 вращается по часовой стрелкеили трогается с места в указанном направлении. Когда ротор 2 займет фиксируемое датчиком 33 положение, соответствующее началукоммутации секций 3 якорной обмотки,начинается процесс закрытия тиристора 8 иоткрытия тиристора 10, При этом блок 34 выдает сигналы на открытие коммутирующего тиристора 21 и того тиристора катодной группы дополнительного управляемого выпрями. теля 30, который включен в ту же фазу, что и открытый в данный момент времени вентиль катодной группы основного управляемого выпрямителя. Одновременно прекращает. ся поступление сигналов на открытие вентилей основного управляемого выпрямителя 28 и начинают поступать сигналы на открытиевентилей дополнительного управляемого выпрямителя 30. Если, например, непосредственноперед началом коммутации был открыт тиристор катодной группы, подключенный к точке 36,то в начале коммутации вместе с тиристором21 откроется тиристор катодной группы дополнительного управляемого выпрямителя,присоедипенный к точке 39. В результате к тиривтору 8 и секции 3 якорной обмотки прикладывается напряжение вторичной обмотки вольт.добавочного трансформатора 29 (напряжение между точками Зб и 39), Это напряжение изменяет направление тока в коммутируемой секции 3 и закрывает тиристор 8. После снижения донуля тока, протекающего через тиристор 8и компаратор 31, с выхода последнего вблок 34 поступает сигнал, прекращающий по.дачу импульсов иа открытие тиристоров дополнительного управляемого выпрямителя.Очередной импульс открывает тиристор 10Вентильный электродвигатель, содержащий индуктор, якорь с обмоткой, подключенной своими секциями к тиристорному коммутато. ру, состоящему из анодных и катодных групп рабочих и коммутирующих вентилей, и основ. ной управляемый выпрямитель, о т л и ч а ю. щ и й с я тем, что, с целью повышения на. дежности, в него введены дополнительный управляемый выпрямитель, вольт-добавочный трансформатор и два компаратора тока, причем дополнительный управляемый выпрямитель подключен к зажимам для источника питания переменного тока через вольт-добавочный трансформатор, один компаратор тока включен между положительным выходным выводом ос. новного управляемого выпрямителя и анодной группой рабочих вентилей тиристорного коммутатора, а второй компаратор тока включен. между отрицательным выходным выводом этого же выпрямителя и катодной группой рабочих вентилей тиристорного коммутатора, анодная и катодная группы коммутирующих 5 7024и один из тирнсторов катодной группы вен.тилей управляемого выпрямителя 28. Напряжение в цепи тиристора 10 растет, в товремя как в цепи 1 ирнстора 21, которыйвключен в другую фазу, напряжение падает,Это приводит к естественному закрьпшо тиристора 21 н цепь нагрузки переходит в цепьрабочего тиристора 10 и катодной группывентилей основного управляемого выпрямителя 28. Процесс коммутации секции якорной 1 ообмотки отражен на диаграмме напряжений(фиг,2), где приведены кривые напряжейия(0) в функции времени (т), Кривые ц,0, 0 - фазные напряжения источника питания (сети переменного тока), действующие 15в цепях основного управляемого выпрямителя1128, О, 0, 03 - фазные напряжения, дей-.ствующие в цепях дополнительного управляе.мого выпрямителя 30. ОА, О, Оэ больше01, 02, ОЗ на величину ЭДС вторичной обмотки вольт-добавлочного трансформатора,Пусть кривая а Ь с д е на фиг.2 соответствует выпрямленному фазному напряжениюисточника питания в цепи рабочего тиристора8 и якорной обмотки. В момент, которому 25соответствует точка (е), открывается тиристор. 21, к цепи, которого действует напряжение02 дополнительного управляемого выпрямителя 30. В дальнейшем выпрямленное напряже.ние изменяется в соответствии с участком ЗО(то) кривой О. В точке (ц), соответствующейуглу открывания тиристоров, происходит естественное переключение цепи якорной обмотки ес коммутирующего тиристора 21 на рабочийтиристор 10, в цепи которого в данный момент З 5времени действует напряжение, большее, чем вцепи тиристора 21,Следующей после секции 3 будет переключаться из одной ветви якорной обмотки в дру.. гую секция 6. При этом рабочий тиристор 15 4 Озакроется после открытия коммутирующеготиристора 26, и тиристор 26 закроется послеоткрытия рабочего тиристора 17. Коммутациясекции 6 протекает так же, как и секции 3,но при этом используется анодная группа вентилей дополнительного управляемого выпрями.теля 30 и компаратора 32. Остальные секцииякорной обмотки и тиристоры коммутатораэлектрической машины коммутируются зналогично, после коммутации секций 3 и 6 комму.тируется секция 4, затем секция 7, далее секция 5, потом опять секция 3 и т,д, Скоростьдвигателя регулируется путем изменения углаоткрывания тйристоров управляемых выпрямителеи. Возможная максимальная скорость вращения вентильного электродвигателя (об/мин)определяется из следующей формулы:И= бо 1 дК 67 6где а число фаз управляемого выпрямителя(число фаз источника питания перемен.ного тока);1 . частота переменного тока;1 с - число секций якорной обмотки.Для трехфазного вентильного электродвигателя (фиг.1) максимальная скорость равна 1800 об/мин,На фиг,1 показан двигатель с двухполюсиым ротором, который может иметь обмотку возбуждения или постоянные магниты, Вентильный электродвигатель может быть выполнен с ротором иной конструкции. В частности, ротор может быть таким, как у асинхронного электродвигателя,В известных вентильных электродвигателях, содержащих электрическую машину с тпрпстор. ным коммутатором якорной обмотки, коммутация осуществляется с помощью конденсаторов или друтих устройств, которые вводят в коммутируемую цепь кратковременный импульс тока, закрывающий тиристор, В предлагаемом устройстве в коммутируемую цепь вводится постоянно действующее напряжение и происходит естественный переход тока якорной обмотки в ту же цепь, в которой действует большее в данный момент времени на. пряжение. Такая коммутация обеспечивает повышение надежности предлагаемого вентильного электродвигателя. Формула изобретения. 7вентилей которого подключены к выходу до.полнительного управляемого выпрямителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 7024 б 7 В1, Авторское свицетельство СССРУ 301788, кл, Н 02 К 29/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССРУ 332551, кл. Н 02 К 29/02, 1972,