Вентильный электродвигатель

СОВХОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9 Н 02 К 29/02 ачевГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(71) Ленинградское электромащиностроительное объединение "Электросила"им. С.М. Кирова(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 568997, кл. Н 02 К 29/02, 1977.2. Патент ФРГ 1 Ф 1816576,кл. 21 сР 41, 1970.(54)(57) 1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор, статор смногосекционной обмоткой якоря, соединенной с выходом инвертора, управ"ляющие цепи плеч которого соединеныс выходом датчика положения ротора,и коммутирующее устройство, включенное между силовыми цепями плеч инвер"тора и обмотки якоря, и включающийв себя источник коммутирующего напряжения и трансформатор, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью уменьщения массы и габаритов, коммутирующее устройство выполнено в виде динамического трансформатора, содержащего статор, на котором расположена первичная кольцевая обмотка, и узлы коммутации, количество которых равно числу секций обмотки якоря и каждый из которых включает в себя магнитопровод, охваченный коммутирующей секцией вторичной обмотки трансформатора, ротор содержит чередующиеся магнитопроводящие и электропроводные демпфирующие участки, обращенные к магнитопроводу коммутирующих узлов, а каждая из коммутирующих секций вторичной обмотки трансформатора подключена между общей точкой тиристоров ветви инвертора и общей точкой смежных секций обмотки якоря.2. Электродвигатель по и, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что магнитопровод коммутирующего трансформатора снабжен дополнительшцчи выступами, на статорной части которых расположены обмотки управления, причем дополнительные выступы расположены также на одной из сторон роторных магнитных участков с чередованием через один.1095322 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильнымдвигателям с искусственной коммутацией.Известны способы и устройства искусственной коммутации тока для силовых электрических цепей, содержащихтиристоры, в том числе и в вентильныхдвигателях. Устройства основаны наиспользовании электрического поля заряженного конденсатора или электромагнитного поля трансформатора. В пер.вом. случае коммутация носит названиеемкостной, во втором вэлектромагнитной.Известен вентильный электродвигатель, содержащий статический коммутирующий трансформатор с числом сек".;ций вторичной обмотки, равным удвоенному числу секций обмотки якоря двигателя. Секции вторичной обмоткикоммутирующего трансформатора отделены от источника питания неуправляемыми вентилями, число которых надва больше числа секций вторичнойобмотки трансформатора1.Однако известный коммутирующийтрансформатор применительно к двигателям с многосекционными обмоткамии коаксиальной конструкцией тиристорного коммутатора имеет большое число длинных связей вторичных обмотоктрансформатора с силовым коммутатором и с секциями обмотки якоря двигателя, что приводит к увеличениюпараметров коммутируемых контуров,а следовательно, к росту коммутирующей ЭДС, росту потерь и габаритовустройства.Кроме того, происходит. нарушениеидентичности коммутационных цикловвследствие неизбежного разброса параметров вторичных цепей многообмоточного трансформатора и неидентичности связей с секциями якорной обмотки двигателя.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсявентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с многосекционной обмоткой якоря, соединенной свыходом инвертора, управляющие цепиплеч которого соединены с выходомдатчика положения ротора, и коммутирующее устройство, включенное между силовыми цепями плеч инвертораи обмотки якоря, и включающий в себя источник коммутирующего напряжения и трансформатор 21,2Однако данное устройство характеризуется тем, что в контуре главного тока коммутирующие ЭДС переключения анодных и катодных групп вентилей складываются и тем самым вызывают пульсации тока, подавление которых достигается введением громоздких металлоемких дросселей,Неидентичность коммутационных параметров, вызванная несимметрнчностьн,точек подключения вторичных обмоток трансформатора по отношению коммутируемых контуров, вызывает неидентичность коммутационных циклов, что заставляет повышать мощность коммутационных импульсов, а следовательно,требует увеличения массы и габаритовкоммутирующих устройств.Наличие отдельно установленного датчика положения ротора с системойформирования и усиления управляющихимпульсов также ведет к увеличению массы и габаритов. Церью изобретения является уменьшение массы и габаритов и упрощениесистемы управления тиристорным коммутатором. Поставленная цель достигаетсятем, что в вентильном электродвигателе, содержащем ротор, статор с многосекционной обмоткой якоря, соединенной с выходом датчика положенияротора, и коммутирующее устройство,включенное между силовыми цепямиплеч инвертора и обмотки якоря,и включающий в себя источник коммутирующего. напряжения и трансформатор,коммутирующее устройство выполненов виде динамического трансформатора,содержащего статор, на котором расположена первичная. кольцевая обмотка,и узлы коммутации, количество которыхравно числу секций обмотки якоря икаждый из которых включает в себямагнитопровод, охваченный коммутирующей секцией вторичной обмотки трансформатора, ротор содержит чередующиеся магнитопроводящие и электропровод.ные демпфирующие участки, обращенныек магнитопроводу коммутирующих узлов,а каждая из коммутирующих секций вторичной обмотки трансформатора подключена между общей точкой тиристоровветви инвертора и общей точкой смежных секций обмотки якоря,Кроме того, магнитопровод коммутирующего трансформатора снабжен узкими дополнительными выступами, на статорной части которых расположены об3 1095мотки управления, причем узкие выступы расположены также на одной из сторон роторных магнитных участков с чередрванием через один.Положительный эффект достигаетсяза счет того, что устраняются пульсации тока в якорной цепи, вызванныедействием суммарной коммутирующейЭДС и, в связи с этим, отпадает не-обходимость в сглаживающем дросселе.Кроме того, улучшаются виброакустические характеристики, а применениетрансформатора с вращающимся демпфером приводит к выравниванию параметров коммутируемых контуров, к снижению установленной мощности динамического трансформатора и .существенноупрощает систему управления инвертором. В результате повышается коммутационная устойчивость вентильного двигателя, снижаются материалоемкость,масса и габариты,На фиг. 1 изображена конструкциядинамического коммутирующего трансформатора вентильного электродвигателя;на фиг, 2 - электрическая схема соединения обмоток трансформатора с обмотками и тиристорами инвертора вентильного двигателя.Динамический трансформатор (фиг.1)содержит два основных узла: ротор 130и статор 2. Ротор 1 расположен навалу вентильного двигателя и несетна ободе активные элементы (ферромаг"нитные вставки 3), число которых рав"но числу полюсов электродвигателя, идемпфирующие элементы 4, В статоре 2равномерно по окружности расположеныузлы коммутации. Количество узловкоммутации равно числу секций якорной обмотки вентильного двигателя,Каждый узел коммутации имеет ферромагнитный сердечник 5, на которомзакреплена катушка 6 вторичной обмотки трансформатора, а в специальных пазах узкой части пакета сталисердечника расположены две катушки 7управления тиристорами анодной и катодной групп инвертора. Все узлыкоммутации закреплены в корпусе статора 2 с помощью нажимного кольца 8,В расточке кольца, образованногосердечниками 5, расположена кольцевая первичная обмотка 9 трансформатора, которая получает питание отисточника переменного тока повышенной частоты (не показан)Вторичныеобмотки трансформатора 10 - 13 подклю-. чены к обмотке якоря двигателя 14-19 322 4и тиристорному коммутатору 20-27 таким образом, чтобы их ЭДС в комму- тируемом контуре суммировалась (начало обмоток отмечено на фиг. 2 точкой), При переключении тока с тиристора 20 на тиристор 22 в анодной группе в контуре действует сумма ЭДС ек и е к . В тоже время влияниео кцкоммутирующих ЭДС на внешнюю цель отсутствует, так как их алгебраическая сумма всегда равна нулю. В контуре тока 1 , образованном источником питания двигателя (не показан), откры тыми тиристорами 20 и 25, коммутирующими обмотками трансформатора 10 и 12 и якорной обмоткой двигателя ЭДС е к,юи ек уравновешены (фиг. 2),2Работа вентильного электродвигателя осуществляется следующим образом,Вследствие того, что тангенциальный размер ферромагнитных вставок 3 выбран равным или несколько большим шага расположения коммутирующих узлов трансформатора, создаются условия для включения двух тиристоров из аноднойи катодной групп (подается управляющий импульс и создаются благоприятные анодные условия). Затем повышают напряжение на зажимах двигателя, подготовленные к включению тиристоры открываются и ротор двигателя приходит во вращение. Включается в действие очередная пара коммутирующих узлов и происходит коммутация тока в тиристорах. Далее процесс циклически повторяется. При вращении ротора в динамическом трансформаторе происходит циклическая коммутация магнитного потока вращающимися ферромагнитными вставками 3 ротора 1 и демпфирования потоков рассеяния в межкоммутационной зоне демпфирующими элементами 4.Указанное позволяет рассматривать трансформатор с точки зрения установленной мощности как одиночную секцию, попеременно включаемую во все коммутируемые контуры. Это дает основание считать, что установленная мощность трансформатора составляет 2 Р/И часть полной мощности, где И - число Секций вентильного двигателя. Управление инвертором 20-27 электродвигателя осуществляется с помощью обмоток управления 28-35 коммутирующего трансформатора.ЭДС обмоток управления и коммутирующих обмоток создаются одним магнитным потоком и пстому совпадают по фазе, что дает возможность начать3 1095322и завершить коммутационный цикл завремя одного полупериода ЭДС несущейчастоты. Предлагаемое устройство обеспечивает надежную коммутацию вентильного двигателя при.пуске и устойчивые ха-, рактеристики, существенно упрощает систему управления инвертором, конструктивно объединяя датчик положения ротора с узлом коммутации, исключаянеобходимость усиления мощности управляющего сигнала, снижает массу,габариты и стоимость вентильногодвигателя, Устройство может бытьиспользовано в электродвигателях,имеющих многосекционную обмотку якоря различного применения в том числеи двигателях с тяжелыми условиями 1 О пуска.1095322 Ритуал Составитель Л.тор Т. Митейко Техред Т,фант акта Коррект ираж стве о аий ет ва ПП "Па ектная жгород,615/38 ВНИИПИ Госуд по делам и 13035 Моск