Вентильный электродвигатель

(51)5 02 К 29 Об. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТОЬСТВУ. ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышениенадежности двигателя. Вентильный электродвигатель ( ВД 7 содержит электромеханический преобразователь, три фазыякорной обмотки которого, сдвинутыемежду собой по окружности статора на20 эл, град., образованы секциями1-6 и подключены к шинам источника 2 питания через устройства коммутации, управляемые сигналами датчика положения ротора (ДПР), образуя с транзисторами 11-16 три канала усиления. Он снабжен трехстержневым дросселем, одни одноименные выводы секций 8-10 которого соединены с одним зажимом источника питания, а другие одноименные выводы по отдельности через устройства коммутации соединены с каналом усиления. Предложение позволяет повысить номинальный КПД трехфазного электродвигателя с углом сигнального сектора ДПР, равным 180 эл, град., и надежность эа счет устранения зон с нулевым значением электромагнитного момента, возникающих обычно после обрыва одной из фаз. Изобретение может быть использовано в приводах повышенной надежности автоматических систем. 4 нл,ЦИзобретение относится к электроТехнике, а именно к вентильным элек 1"родвигателям (ВД),Цель изобретения - повышение на"дежности ВД.На фиг. 1 представлена функциональная схема ВД; на фиг. 2 - примервыполнения ВД с однополярными устройствами коммутации; на Фиг. 3 - Фраг 10мент схемы ВД с двухполярйым;устрой".вством коммутации; на фиг. 4 - диаграммы рабочих напряжений на элементахсхемы ВД с однополярными устройства"ми коммутации, 15ВД содержит электромеханическийПреобразователь (ЭМП ) с трехфазнойобмоткой якоря, каждая Фаза выполне"на из двух согласно соединенных секций 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, трехстержневой дроссель 7 с трехсекционной об моткой, секции 8-10 которой, размещенные на соответствующих стержняхмагнитопровода, соединены одними од-ноименными концами с положительным 25зажимом источника питания, и транзисторы 11-16 коммутатора, управляемые датчиком 17 положения ротора(ДПР) .Концы секций каждой фазы якорной 30обмотки подключены по отдельности кколлекторам управляемых в противофазе сигналами ДПР транзисторов 11 и12, 13 и 14, 15 и 16, эмиттеры которых подключены к отрицательному зажиму источника питания, Общие точки А,Б,В секций якорной обмотки соединеныпо отдельности с другими концами фаз8-10 дросселя 7,Выход ДПР, пара транзисторов (например, 11 и 12) и пара секций (например, 1 и 2) образуют один каналусиления.Вентильный электродвигатель рабо" тает следующим образом.При подаче напряжения питания 6 на шины "+", "-" (фиг.2) на выходах ДПР 17, имеющего угол сигнального сектора Р 180 эл.град., появляются ,напряжения, обеспечивающие насыщение в любой момент времени по одному транзистору в каждой паре: 11, 12;13 и 14 и 15, 16. По подключенным к источнику питания насыщенными транзисторами. секциям якорной обмотки потекут токи. Взаимодействие токов с магнитным полем ротора (постоянного магнита) обусловит возникновение в ВД электромагнитного момента, под действием которого его ротор начнет вращаться, При вращении ротора его маг" нитное поле будет пересекать проводники обмотки якоря и в ее секциях будут наводиться ЭДС вращения, амплитуда которых пропорциональная частоте вращения.Так как Фазы якорной обмотки сдвинуты между собой в расточке статора на 120 эл. град а секции в.каждой Фазе - на 180 эл. град., то и ЭДС в них также будут сдвинуты на соответствующие углы. Временные диаграммы ЭДС ее, действующих в соответствующих секциях, находящихся в цепях открытых транзисторов, приведены на Фиг.4 а,б,в, (у =рЯ; р - число пар полюсов индуктора, Д - угловая скорость вращения ротора), ЭДС, показанные на фиг,4 а,б,в, направлены встречно напряжению питания 11 на интервалах открытого состояния транзисторов, поэтому, действуя в контурах, образованных секциями якорных обмоток, фазами обмотки дросселя и открытыми транзисторами (Фиг.2) они, в соответствии с законом электромагнитной индукции, наведут в обмотке дросселя Фаэнце и линейные ЭДС. При синусоидальной форме ЭДС в секциях якорной обмотки величину линейных ЭДС ездедьуез действующих между концами А,Б и В фаз автотрансформатора, можно найти из выраженийе д=Е,зхп(Ий+е/3) -Е зз.пЯС 1 ревв=Еевпеев-Еевевеве+ З )еьб=езз.п(Яй+ 3 ) -ез 1 п(бй+ 3)1, где Е - амплитуда ЭДС секций.Дпя примера на фиг.4 д приведена диаграмма ЭДС еед, построенная для значения Е;-38 В, соответствующего режиму холостого хода серийного ВД при питании его напряжением 0 26 В,Так как линейная ЭДС,действующая между фазами обмотки дросселя, авто- .трансформатора, имеет несинусоидальную форму, то не представляется возможным определить величину и Форму фазных ЭДС дросселя по выражениямя е 6 д е д б е зв Однако зная Величи ны линейных ЭДС в характерных точках(я=0; п /6; ь /3; и /2; - ; - и т е д в ) диаграмм возможно построить диаграмму20 5 15523фазных ЭДС автотрансформатора, пользуясь выражением для закона электромагнитной индукции:Ое = -И 59 Фдсугде У, - число витков в Фазе;ф - магнитный поток в сердечникеавтотрансформатора.Так, например, дляЯ =0 ЭДС е=0,"е 1= 2 Е, е= 2 Ем(фиг.4). Тогдаиэ фиг.2 и из второго закона Кирхгофа3 Уследует, что е =-е 9-еб=Ь +15+1"1 у у - в где е,е 9,Ф 8 Р 9 - ЭДС имагнитные потоки в Фазах 8 и 9 дросселя,Так как при цг.=О, е=е, они создадут в стержнях Фаз 8 и 9 потоки19 ф Рю 2 8По этой причине25афв, Ю+откуда величина фазной ЭДС е =-е 4 /3,-9 Ь 4 фа е =-2 е /3= в . Е х 22 В8 64 3 в30Используя подобный метод для Я =Юб; 8 /3; 7 /2 и т.д., можно найтизначения Фазных ЭДС дросселя,На Фиг, 4 г приведена диаграммафаз ной ЭДС е 8 (е,4 ) .Так как в каждьп момент временив цепи открытого транзистора действует е, равная сумме ЭДС вращения секции обмотки якоря и фаэной ЭДС дросселя, то представляет интерес знание формы этой суммарной ЭДС. Диаграмма суммарной ЭДС е , действующейв цепях транзисторов 11 и 12, приведена на Фиг.4 е. 45Так как е имеет незначительные пульсации (около 10 Х), то пульсации тока в секциях якорной обмотки при 01 6работе ВД будут незначительными, что обеспечивает высокий его КПД.При обрыве одной или даже двух секций якорной обмотки или при выгорании одного или двух силовых транзисторов ВД сохраняет работоспособность и высокие энергетические показатели, немного худшие чем в известном ВД. Указанное свидетельствует о высокой надежности вентильного электродвигателя.В случае применения вместо однополярного устройства коммутации (Фиг.3) характер электромагнитных процеСсов, протекающих в двигателе, сохраняется, но повышаются энергетические показатели и надежность электродвигателя за счет полного использования меди якорной обмотки и устранения сквозных токов. Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с многосекционной обмоткой якоря, соединенной с.выходом коммутатора, управляющие цепи которого связаны с выходом датчика положения ротора, образуя несколько каналов усиления, выполненные с возможностью изменения направления намагничивающей силы секций каждого канала через каждые 180 эл.град., силовая цепь каждого канала связана с одним из зажимов цепи питания постоянного тока через секцию обмотки дросселя, расположенную на замкнутом магнитопроводе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности электродвигателя, он выполнен с нечетным числом каналов усиления, дроссель выполнен многостержневым с числом стержней, равным числу каналов, а секции обмотки дросселя соединены с соответствующим каналом усиления своими одноименными выводами.439 Подписноекомитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5