Вентильный электродвигатель

983925 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапнстнческихРеспублик(5 М, Кл. с присоединением заявки М -Н 02 К 29/02 ееударстеенаа кемнтет СССР ао делен нзобретеннй н откритнй( 3УД К 621.313 .13,014.2:621 .382 (088,8) Дата опубликовании описания 23.12 .82(72) А В. В, Омельченко, В М. Пожндаев, Р, Н, Ко 72 Авторы изобретения В, А. Прозоров, В, В. Путников и Е. А. Петр внтель ВЕ НТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ г- повышение эн атком известного ВД яно низкие энергетическиз-за неудовлетворитель Недос относйтель0) ели ДС вольтодобавки в области макИзобретение 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 юнцами попарно и подключены к цепи питания через ключи коммутатора, управляемые сигналами датчика положе , ния ротора, и обмотки дросселя, вырабатывающего ЭДС вольтодобавки, Дроссель обеспечивает практически прямоугольную форму результирующей противо- ЭДС в подключаемой секции и волвтодо- тз бавку к приложенному напряжейию включенной секции другой пары, сдвинутой относительно первой на фиксированный угол 1 .20 симума, соответствующего моменту переключения токов в паре секций, обусло ленной наличием индуктнвности секций якорной обмотки, а также из-за огранич ченной амплитуды ЭДС вольтодобавки в области ее максимума, соответствукше моменту перключения токов в паре секций, обусловленной наличием индуктивности секций яюрной:обмотки, а также из-за ограниченной амплитуды ЭДС воль 1тодобавки, которая при холостом ходе двигателя не превышает 80% от величины напряжения питания. Цепь изобретения ергетическнх пеказателей ВД,Указанная цель достигается тем, что в ВД введены устройства временного сдвига управлякяцнх сигналов переключения работакхцих в противофазе полупроводйиковых ключей коммутатора, подключенные выходами к управлякхцим входам указанных ключей, а входами - к выходам датчика положения ротора.3 9839При этом ВД снайкен датчиком тока,устройства временного сдвига снабжены,дополнительным входом, причем дополнительные входы устройств временногосдвига соединены с выходом датчика . 5ьтока двигателя,ЭНа фиг. 1 изображена электрическая. схема ВД, с транзисторными ключами;на фиг, 2 - то же, с магнитотранзисторными ключами; на фиг. 3 - временные 1 Одиаграммы токов и ЭДС,ВД содержит секции 1 - 4 якорнойобмотки двигателя, транзисторные ключи коммутатора 5 - 12, секции 13 и 14обмотки вольтодобавочного дросселя 15, 15датчик 16 положения ротора (ДПР),устройства 17 - 20 временного сдвига,датчик 21 тока, источник 22 постоянного напряжения,Пары секций 1 и 2 и 3 и 4, сдвинутые между собой в расточке статорана 90 эл. град через транзисторы5 - 7 и секции обмоток 13 и 14 дросселя 15 подключены к зажимам источника 22 питания. Секции 1 и 2, 3, и 4 25сдвинуты между собой на 180 эл, град,Управление транзисторами 5 - 8 осуществляется по сигналам ДПР 16. Кроме того, сигналы ДПР подаются на управляющие входы транзисторов 5 и 8 через зоустройства временного сдвига 17 - 20,обеспечивающие временной сдвиг моментов переключения пар транзисторныхключей 5 и 6, 7 и 8.На фиг. 3 изображены: а - временныедиаграммы сигналов Мп ДПР, управляющих транзисторами 5 и 6 и временныедиаграммы ЭДС 1, Р в секциях1 и 2, соответствующие моментам времени, когда открыт соответственно гран-. озистор 5 и 6; б - временная диаграммаЭДСна обмотках 13 и 14 дросселя 15; а - временная диаграмма токав секции 1; г - временная диграмма тока2 в секции 2; д - временнаядиаграмма сигналов М дп,2,ОПР, управляющих транзисторами 7 и 8.При подкнючении ВД к источнику 22питания транзисторы 5 - 8 по сигналамДПР 16 начинают коммутировать токив секциях 1 - 4 якорной обмотки двигателя. При этом транзисторы 5 и 6,7 и 8 переключаются в противофазе,иРассмотрим сначала раооту двигателя при отсутствии в нем устройств 17 - 5520 сдвига.В этом случае каждый транзистор5 - 8 находится во включенном состоя 25 4нии 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 Ф 1 =7 Я 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 (о 1 = %2 ) 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 ЭДС вольтодобавки (фиг, 3 б для (6 7/Жй, штриховая линия). Под действием ЭДС самоиндукции ток в секции 1, несмотря на то, что транзистор 5 насьппен, уменьшится до нуля (фиг. 2 в, штриховая линия), что приведет к уменьшению электроматнитного 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 17/2. )происходит отпирание транзистора 8, измение полярности ЭДС вольтодобавки и возрастание под ее действием тока в секции 1.При наличии в схеме ВД устройств 17 - 20 временного сдвига под действием их сигналов (фиг, 3 д, при щ ф 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 этойпричине не возникает и амплитуда последней увеличивается практическй до величины, равной напряжению питания ВД (фигЗ б, непрерывная линия), Ток в секции 1 под действием ЭДС вольтодобавки при Ир 6 1 Ю /2. достигает максимального значения и изменяется плавно без провалов (фиг. 3 в, непрерывная линия),5 98 что приводит к существенному возрастанию 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 эдесь выполняют конденсаторы 17 - 20, подключенные выводными концами к коллекторам транзисторов МТК, коммутирующих токи в одной паре секций якорной обмотки. 15При некотором повышении напряжения на коллектор-эмиттерных переходах транзисторов (например, 5,9) выключаемого сигнальным элементом ДПР МТК происходит разряд конденсатора (например, М 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 ше, чем выключится первый сигнальным элементом (например, постоянным мат нитом) ДПР и в течение некоторого времени (ТС) оба эти ключа открыты, предотвращая возникновение провалов в кри- За вых ЭДС вольтодобавки и токов секций якорных обмоток.Введение положительной обратной связи по току нагрузки от датчика 21 3925 6тока в устройстве 17 -. 20 временного сдвига (фиг. 1 Ьоэвопяет регулировать величину временного сдвига Те в зависимости от величины нагрузки двигателя и тем самым увеличивать ЭДС вольтодобавки и жесткость его механических характеристик. формула изобретения 1. Вентильный электродвигатель по авт. св. % 550734, д т л и ч а ю/щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей, в него введены устройства временного сдвига уп-равляющих сигналов переключения работающих в противофазе полупроводниковых ключей коммутатора, подключенные выходами к управляющим входам указанных ключей, а входами - к выходам датчика положения ротора. 2, Электродвигатель по п. 1, о тл и ч а ю щ и й 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 во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР550734, кл, Н 02 К 29/02, 1977.