Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 188 БЛИК 511 4 Н 02 Р 6/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 864/24-07.86 ки свяэмашинык выход н, А,Г,Ми енияМ 1 2(088.В ив СР986(54) В (57) И ехнике, овьппени утем сн овьппе ктер двигател блок (ЭБ ОО 00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ.В.Яковлев313,13,9142:621.3ка Японии У 59-189Р 6/00, 1977.кое свидетельствокл, Н 02 Р 6/02,ИЛЬНЬЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬретение относится к электроЦелью изобретения являетсяэнергетических показателейижения потребления тока илинейности регулировочныхстик. В вентильный электровведен электромеханический17 коррекции, кинематичеснныи с ротором 2 синхронной СМ) 1. Вход ЭБ 17 подключен модулятора 14, а выход ЭБ - вадратурной обмотке 13 возбуж тчика 11 положения ротора 2 результате в устройстве обесся обратная связь по частоте вращения вентильного электродвигате"ля через квадратурную обмотку 13 возбуждения. Это позволяет учитывать запаздывание в цепи, управления, составленной иэ двух каналов, выполненныхсоответственно из последовательносоединенных фазочувствительных выпрямителей 7 и 8 и усилителей 5 и 6 мощности. Входы указанных выпрямителейподключены к синусной 9 и косинусной10 обмоткам датчика 11 положения. Выходы усилителей мощности соединены ссинусной 3 и косинусной 4 обмоткамиякоря СМ 1. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.ции.5Цель изобретения - повышение энер 1 О 20 нусной 1 О обмоткам датчика 11 положе 40 45 50 18 блока 17 коррекции, а вал тахогенератора является входным валом 19 блока коррекции. Выход блока 22 умножения является выходом 20 блока 17 кор рекции.Блок 17 коррекции может быть также выполнен в виде асинхронного тахо- генератора (фиг, 3 ротор 23 котоИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения электродвигателя при непрерывной коммутагетических показателей путем снижения потребления тока и повышение ли" нейности регулировочных характеристик.На фиг. 1 изображена функциональная схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 и 3 - электромеханический блок коррекции, варианты. Вентильный электродвигатель содержит двухфазную синхронную машину 1 с постоянным магнитом на роторе 2(фиг. 1) и обмоткой якоря, синусная3 и косинусная 4 секции которой подключены через последовательно соединенные усилители 5 и 6 мощности и фаэочувствительнне выпрямители 7 и 8соответственно к синусной 9 и косиния, который снабжен основной 12 и квадратурной 13 обмотками возбуждения.Основная обмотка 12 через модулятор 14 подключена к задатчику 15 частоты вращения. Опорный вход модулятора 14 соединен с выходом источника 16 опорного напряжения.Кроме того, электродвигатель содержит электромеханический блок 17 коррекции с входом 18, входным валом 19 и выходом 20, подключенным к квадратурной обмотке 13 возбуждения. Вход 18 соединен с выходом модулятора 14,входной вал 19 кинематически связан с ротором 2 синхронной машины 1. Кроме того, опорные входы фазочувствительных выпрямителей 7 и 8 подключены прямо к источнику 16 опорного напряжения.Блок 17 коррекции может бьггь выполнен, например, в виде тахогенератора 21 постоянного тока (фиг. 2) являющегося датчиком угловой скорос" ти ротора 2, и блока 22 умножения, первый вход которого образует вход 30 35рого кинематически связан с ротором 2 синхронной машины 1, Обмотка 24 возбуждения является входом 18 блока 17 коррекции, а генераторная обмотка 25 - выходом 20 блока коррекции.Электродвигатель работает следующим образом.Рассмотрим случай, когда запаздывание в цепях управления вентильного электродвигателя мало, т,е, Т=О, и напряжение на квадратурную обмотку 13 не подается. Подают опорное напряжение от источника 16 н задают частоту вращения эадатчиком 15. При этом на выходных обмотках 9 и 1 О датчика 11 положения формируются напряжения Ц и 11, переменного тока, огибающие которых выделяются фаэочувствительными выпрямителями 7 и. 8 в виде Ц =К К,11 у зз.п ;1.1 =К К 1.1 соз ,коэффициенты передачи фазочувствительных выпрямителей 7 и 8;амплитудное значение напряжения управления, соответствующее напряжениюна выходе модулятора 14электрический угол поворота датчика 11;механический угол поворота;число пар полюсов; коэффициент трансформации датчика 11 положения со стороны основной обмотки 12,де К 7 фК 8 Токи в секциях имеют вид(2)где КС=КзК К 1, К=К/Н,Р - активное сопротивление секций 3 и 4;К =К - коэффициент передачи усилителей 5 и 6 мощности.В соответствии с принципом действия вентипьного электродвигателя поформуле (2) токи образуют магнитодвижущую силу (МДС) статора, взаимодействие которой с 11 ДС ротора приводит кпоявлению вращавшего момента, Приэтом фазы токов секпиях обмотки якоря не зависят от частоты вращения,поэтому такой неитильный электродвигатель облапает оптимальными характеристиками и це нуждается во ввелез 1418879нии угла р опережения коммутации. Этоявляется следствием отсутствия запаздывания в целях управления,При наличии запаздывания в реаль 5ных целях управления, т.е. при Т=О,для оптимизации характеристик электродвигателя необходимо введение угла р.Для введения угла р опережениякоммутации измеряют частоту Я вращения ротора 2 тахогенератором 21 постоянного тока (фиг, 2),или асинхронным тахогенератором 23 переменноготока (фиг, 3), умножают ее в первом 15случае в блоке 22 умножения на напряжение Бч и запитывают квадратурнуюобмотку 13 возбуждения датчика 11Тогда для первого случая напряжение на квадратурной обмотке 13 равно 20 КЭЧ =(6) ТЭ Ц 71 Э(11)а его фаза сдвинута на угол(8) у = агр, Ч ( ) Ы),К 11 11 е где К - коэффициент передачи блока17 коррекции.При питании двух взаимно перпен дикулярных обмоток 12 и 3 возбужде" ния напряжения в обмотках 9 и 10 синусно-косинусного вращающегося трансформатора в соответствии с его принципом действия равны 30 агя Ч (Дси)=агс 2 ТМ.ЭСледовательно, с учетом (4) ток всекции 3 обмотки якоря имеет видд =К Бч зп(О-+ф (9)Аналогично для тока в секции 440В1=К Усоз(В -(Э+У)(10) где В результате преобразований полу Кэ К К 12 АотПринимая во впреобразуют выраж( 13) КЭК 1 К 12 1+т(та)2 11/ -2 Ц ТР и силн дят чер преоор 3 и 4 о о в этих 8 прокностисекцийжимр чвсе заторое токиоря,эуютсямо ткиузлах К 1 Э сСд - К( 15) епеи аточ жно учест 118 =К 12" ч з Ы 6 -К 11,со В;111 =К 12 11 ч сов В +К 1 э 0 з э.п , где К - коэффициент трансформациидатчика 11 положения со стороны квадратурной обмотки 13,Тогда напряжение на выходе фаэочув ствительного выпрямителя 7 равнозп 8 -К 1 з К,15 П соз 8 ) в1 12 12 1 11(3) где 11 и Б - огибающие напряжений11 цией с постоянной времени Т, имеющей,например, для секции 3 вид КЭгде К = Э Р 1В - сопротивление секции 1Р - оператор Лапласа.В соответствии со свойствами передаточной функции амплитуда тока в секции 3 равна где Б - амплитуда напряжения на вхо" де усилителя 5,1 Мэ(ы) - амплитудно-частотная харак" теристика (АЧХ); аг 6 Юз(3 ы) - фазочастотная характеристика (ФЧХ); ы - частота сигнала на входе усилителя 5. ЩтАЧХ и ФЧХ передаточной функции (6)равны/Г рдиюме О Од/ЮМ Ъ Иэ выражений ( 13)-(15) следует,что вентияьный электродвигатель необладает оптимальными характеристиками, так как фазы токов ( -(3+М) секциии коэффициент Кс зависят от частотывращения Я,Однако если выбрать параметрыэлектродвигателя из соотношения Ктз К гтЛЬ ФИто, как следует из (13)-(15),К,=К К К, =сопзС, р=у.Выражения для токов секций 3 и 4 в этом случае примут вид (2), т.е. влияние запаздывания в цепи управления устраняется,Таким образом, введение обратной связи по частоте вращения вентильного электродвигателя через квадратурную обмотку возбуждения датчика поло" жения позволяет компенсировать эапаз дывание в цепи управления при любой частоте вращения, что приводит к повышению линейности регулировочных характеристик и повышению энергетических показателей путем снижения потребления тока. формула и э о б р е т е н и я 1, Вентипьный электродвигатель, содержащий двухфазную синхронную машину с постоянным магнитом на роторе и обмоткой якоря, синусная и косинусная секции которой подключены через последовательно соединенные усилитель 40 мощности и фаэочувствительный выпрямитель соответственно к синусной и косинусной вторичным обмоткам датчика положения. кинематически связанного с ротором синхронной машины и снабженного основной и квадратурной обмотками возбуждения, первая иэ которых подключена к выходу эадатчика частоты вращения через модулятор, опорный вход которого соединен с выходом ис" точника опорного напряжения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем снижения тока потребления и повьппения линейности характеристик, он снабжен электромеханическим блоком коррекции, кинематически связанным с ротором синхронной машины, выход которого подключен к квадратурной обмотке возбуждения, а вход соединен с выходом модулятора, а опорные входы Фазочувствительных выпрямителей подключены к выходу источника опорного напряжения.2. Электродвигатель по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что указанный блок коррекции выполнен в виде тахогенератора постоянного тока и блока умножения, первый вход которого образует вход блока коррекции, второй вход соединен с выходом тахогенератора, вал которого предназначен для кинематической связи блока кор" рекции с ротором синхронной машины, а выход блока умножения является выходом блока коррекции.3. Электродвигатель по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что.блок коррекции выполнен в виде асинхронного тахогенератора переменного тока, обмотка возбуждения которого подключена к первому .входу блока коррекции, выводы генераторной обмотки образуют выход блока коррекции, а вал тахогенератора предназначен для кинематической связи блока коррекции с ротором синхронной машины.1418819 ЧВ 7 ктор С.Черни едактор А.Козо Тираж 5 дписно Заказ 4165 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5нио-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная Произв Соста Техре ель А.И