Вентильный электродвигатель

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А д 14 Н 02 К 29/06 ЕНИ 8 ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ аилов,в, В,В.Пут.Г.СмирновГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельство СССРР 682985, кл. Н 02 К 29/02, 1972.Овчинников И.Е., Лебедев Н.И.Бесконтактные двигатели постоянноготока. Л.: Наука, 1979, с, 12,(54)(57) 1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий двухфазную обмотку, состоящую.из четырех секций подве секции в каждой фазе, последовательно с которыми соединены транзисторные ключи, причем начало одной секции и конец другой секциипервой фазы подключены к первомузажиму источника питания, началоодной секции и конец другой секциивторой фазы объединены и подключены к выходам транзисторных ключейпервой фазы, выходы транзисторныхключей второй фазы подключены к второму зажиму источника питания, ауправляющие цепи ключей соединеныс выходом датчика положения ротора,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,ЯО 120197 О с целью улучшения энергетических характеристик электродвигателя и повышения надежности, в него. введены вторая двухфазная обмотка, соосная с первой, четыре резистора, четыре измерителя мгновенной частоты вращения и четыре бесконтактных реле, четыре дополнительных ключа и пороговое устройство, при этом секции каждой фазы второй обмотки соединены параллельно с секциями первой обмотки через транзисторные ключи, а управляющие входы каждого из дополнительных транзисторных ключей через резисторы и силовые цепи реле соединены с коллекторами ключей, связанных с другой секцией той же фазы, входы измерителей мгновенной частоты вращения подсоединены к общим точкам секций,и транзисторных ключей каждой фазы первой обмотки, выходы объединены и связаны с входом порогового устройства, а управляющие цепи бесконтактных реле объединены и подключены к выходу порогового устройства.2, Электродвигатель по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что в него введен фильтр, вход которого подключен к выходам измерителей мгновенной частоты вращения, а выход - к входу порогового устройства, 1 12Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с бесконтактной электронной коммутацией, и может быть использовано в электроприводах с вентильными электродвигателями (ВД).Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик электродвигателя и повышение надежности.На фиг.1 показана схема вентиль- ного электродвигателя, на Фиг,2 - его механическая характеристика, на фиг.З - временные диаграммы.Схема вентильного электродвигателя содержит секции 1-4 первой двухФазной обмотки, транзисторные ключи 5-8 первой обмотки секции 9- 12 второй двухфазной обмотки, транзисторные ключи 13-16 второй обмотки, резисторы 17-20, дополнительные резисторы 21-24, бесконтактные реле 25-28, измерители 29-32 мгновенной частоты вращения, например измери- . тели мгновенной ЭДС секций двухфазной обмотки, Фильтр 33 и пороговое устройство 34, На фиг.2 и 3 обозначены частота вращения ь , момент нагрузки на валу электродвигателя И, ЭДС секций е, е, время Ф, напряжение на входе порогового устройства О, амплитуда пульсаций напряжения на выходе Фильтра ЬО.Секции 1-4 двухфазной обмотки включены последовательно с транзисторными ключами 5-8, причем начало секции 1 и конец секции 2 подключены к первому зажиму источника питания, а начало секции 3 и конец секции 4 объединены и подключены к выходам транзисторных ключей 5 и б.Выходы транзисторных ключей 7 и 8 подключены к второму зажиму источника питания. Секции 9-12 второй двухфазной обмотки, соосной с первой, соединены последовательно с силовыми транзисторными ключами 13-16 соответственно, причем начало секции 9 и конец секции 10 подключены к первому зажиму источника питания, а начало секции 11 и конец секции 12 объединены и подключены к выходам силовых транзисторных ключей 13 и 14 и к выходам транзисторных ключей 5 и 6, Управляющие входы силовых транзисторных ключей 13-16 через последовательно соединенные резистор 18 и бесконтактное реле 25, резистор 17 и бесконтактное реле 26, ре 1 О15 20 25 30 3540 45 50 55 через резисторы 21-24 соответственно соединены со своими выходами, Входы измерителей 29-32 мгновенной частоты вращения, например измерителей мгновенной ЭДС секций, подключены соответственно к точкам соединения секций 1,2,4 и 3 с транзисторными ключами 5-8, а их выходы объединены и через последовательно включенное пороговое устройство 34 подключены к управляющим входам бесконтактных реле 25-28. Последовательно с пороговым устройством 34 может быть включен Фильтр 33, поэтому вход его подключен к выходам измерителей 29-32 мгновенной частоты вращения, а выход - к пороговому устройству 34.В исходном состоянии бесконтакт- . ные реле 25-28 нормально разомкнуты. Пороговое устройство 34 напряжением О настраивается на величину ЭДС секции, соответствующей частоте вращения пс,(фиг.2),В момент пуска по сигналам датчика положения ротора (не показан) коммутируются транзисторные ключи 5-8, в результате чего к источнику питания оказьваются подключеннымисекции 1-4 первой двухфазной обмотки, Сопротивление секций первой двухфазной обмотки рассчитывают таким образом, чтобы пусковой ток не превышал допустимого тока транзисторных ключей 5-8. Двигатель таким образом начинает разгоняться по механической характеристике Мп а (фиг.2). При достижении частоты вращения вала и на входе порогового устройства 34 напряжение О достигает величины О настройки порогового устройства 34 (Фиг,З а), которое срабатьвает и выдает сигнал на открытие бесконтактных реле 25- 28, в результате чего силовые транзисторные ключи 13-16 потенциалами с делителей, образованных основными и дополнительными резисторами соответственно 17, 22, 18, 21, 19, 24, 20, 23, открываются, в результате чего вступают в работу секции 9-12 второй двухфазной обмотки. При этом 01970 2зистор 20 и бесконтактное реле 27, резистор 19 и бесконтактное реле 28 соответственно подключены к точке соединения секций 10, 9, 12 и 11 с соответствующими силовый транзисторами ключами. Управляющие входы си-,ловых транзисторных ключей 13-16поскольку секции 9 и 11 относительно секций 10 и 12 сдвинуты на 180 эл.град., в то время, когда транзисторные ключи 13 и 15 открыты под воздействием ЭДС, наводимой соответственно в секциях 10 и 12, транзисторные ключи 14 и 16 закрыты, поскольку ЗДС в секциях 9 и 11 в это же время имеет противоположную полярность. Таким образом, параллельно первой двухфазной обмотке оказывается подключенной вторая двухфазная обмотка, сопротивление которой выбирается значительно меньшим, чем сопротивление первой из условия обеспечения высокого КПД в диапазоне частот вращения выше и . При дальнейшем увеличении . частоты вращения двигатель работает на участке рЬ механической характеристики, В этом диапазоне происходит периодическое срабатывание порогового устройства 34 ввиду пульсаций мгновенной ЭДС (Фиг,3) секций, поступающих на вход Фильтра 38, При достижении частоты вращения п и превышения ее, при которой амплитуда ЗДС секции достигает значения 11 , пороговое устройство 34 выдает непрерывный сигнал на открытие бесконтактных реле 25-28, и двигатель в результате работает на участке имеханической характеристики, При увеличении момента нагрузки элементы схемы работают в обратной последовательности.В случае синусоидальной ЭДС секций п 1=2 и Крутизна участка аЬ механической характеристики (Фиг.2) зависит от величины пульсаций напряжения, поступаемого на вход порогового устройства. Введение фильтра 33 в конечном счете приводит к увеличению крутизны участка иЬ механической характеристики и увеличению перегрузочной способности электродвигателя по моменту нагрузки при работе на высоких частотах вращения. Включение Фильтра приводит к сглаживанию пульсаций ЭДС на входе порогового устройства (фиг,3 б), Приэтом если включение в работу второйдвухфазной обмотки происходит также при частоте ос то частота вращения и , при которой пороговоеустройство 34 начинает выдавать непрерывный сигнал на бесконтактныереле 25-28, меньше, чем в первомслучае, и определяется лишь величи 10 ной ьО пульсаций напряжения на выходе фильтра 33. При увеличениинагрузки на валу электродвигателя,работающего на участке п,Ь, переходна нижнюю ветвь механической ха 15 рактеристики аМд, начинает происходить с частоты вращения, определяемой нижним значением напряжения навыходе фильтра 33. Механическая характеристика электродвигателя в этом20 случае имеет вид, показанный пунктирной линией (фиг,2), В случаеидеального сглаживания напряженияна выходе Фильтра и = ь,Таким образом, введение в схему25 вентильного электродвигателя измерителей ЭДС секций якорной обмотки,второй двухфазной обмотки, сооснойс первой, последовательно с секциями которой включены силовые транзисторные ключи, кахцый из которыхуправляется от ЭДС соседних секцийтой же фазы порогового устройстваибесконтактных реле, управляемых сигналом с выхода порогового устройства,35вход которого подключен к выходамизмерителей ЗДС секций, обеспечивает повышение надежности электродвигателя за счет ограничения величины пускового тока и увеличение КПД40при работе в области номинальныхчастот вращения.Введение в схему вентильногоэлектродвигателя Фильтра. вход которого подключен к выходам измерите 45лей мгновенной ЗДС секций, а выходк входу порогового устройства, обеспечивает расширение функциональныхвозможностей электродвигателя засчет увеличения его перегрузочнойспособности по моменту нагрузки./56Тираж 645НИИПИ Государственногопо делам изобретений035 Москва, Ж, Раув Подписноемитета СССР аказ 810 и открытииская наб д, 4/5 113 Проектная, 4 Патент", г. Ужгород фили Редактор А,Лежи ектор М.Демчик