Вентильный электродвигатель

Союз Советских Социалистических Республик) Заявитель ТРОДВИ ГАТЕЛЪ ЬНЪй(54) В Е Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано г, схеме управления зависимым преобразователем частоты со звеном постоянного тока, применяемым для коммутации обмоток вентильного двигателя.В схеме вентильного двигателя коммутация тиристоров ннвертора может осуществляться за счет ЭДС фаз двигателя. Но в процессе пуска двигателя и при работе его на. низких скоростях возможен ре. жим, когда ЗДС фаз двигателя становится соизмеримой с величиной падения напряжения на активном сопротивлении обмоток двигателя, и естественная коммутация становится невозможной. В этом случае пр; пуске двигателя и при работе его на низких скоростях коммутацию тиристоров инвертора осуществляют путем перевода выпрямителя в инверторный режим и обратно в такт с выходной частотой инвертора,Во многих случаях, например при пуске двигателя с нагрузкой, целесообразно в режиме коммутации тир исторов инвер тор: методом прерывания тока работать с углом регулирования тиристоров инвертора р=0, при котором момент, развиваемый двигателем, будет наибольшим, и лишь при переходе на режим естественной коммутации увеличить угол р до 40 - 50 эл. град. Прн этомс р=0 набыть нсключедвигателя с рза малого врприближенноформуле ерек чюченияэл. град. до ный режим рак 50 эл. гра момента, кот ыть определе момент= 40 - 50 глов тжен ооты д. пзорыйпо двухфаз близки ащающего может б Л,я 1 соя - 3 где 1 й по двум фазам чя (третья фаза- ток, протекающ статора,двнгате обесточена);- пугол опережени ристоров инвер нию к точке и ЗДС обмоток с- коэффициент п ти между токов угол поворота рформулы видно, что я открывания титора по отношеересечения фазы татора;ропорцпональност и моментом. отора,при Р,=О н нзИз 1 ьот 0 до3 елнчина двигателя пределах от 0,866 1 енении дст кои 1 до лебаться вКя 1,.же принятьт изменятьс0,935 К;1 а,=50 эл, грав пределах от 1,в буд я 1, до ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕ 1 ЕЛЬСТВУИзвестны Всцтильные элсктродвигя.тели,которых коммутация тиристоров при пуске осу)цествляется путем перевода выпрямителя в режим инвертора в такт с Вых).Ной цастотой ицвсртора 1).Недостатком .свигателя является отсутствие устройства для автомати еского изменения угла опережения Вкспочения тирцсто- ,)ОВ ипвсРтОР 2.Известен также вецтильцый электро 1 вигатель, в котором симеется указанное устрсйсго 21. Этот двигатель содсржицг с" хронну 10 ма 1 пну, сс 1 сции Оомсткп якоря ео тооой сосдпцсцы с Выходом Н 1)соорязс 2. тсля частот с инвертором, уп;)аляОшпс цспц кНочей которого соединены с Выхо о.; дат-пика положения ротора и тахомстрп 110- ским устройством через схемы нмпульсн 1 фазОВОГО пряВлсция Выпрямитслсм и ипВертором, и устройство выбора режима ком.лутации пцертора, входы которого со д)цсць 1 с Выходом датчика положения рстора ц с выходом тахометрического устройства, перый ыход соединен со кодо)1 систе.лы импульсно-фазового управленц Выпрямителем, второй вход - со входом системы импульсно-фазового управления пц вертором, Данное техническое решение я - ляется по своей технической сущности и до.тигасмому результату наиболее близким предлагаемому и может служить прототипом.Недостатком устройства является то, что В нем переключение режимов может 1 роизойти прц любых углах положения ротора в момент появления сигнала на выходе указателя сцюкения скорости. Поэтсо,у дцгателе возможно появление малых вращающих моментов при больших тока. 11 застревание двигателя на промежуточной корости в процессе разгона привода со статическим моментом на валу.Цель изобрстения - улучшение пускоых и рег лпровочных характеристик сиц :;роцного гентильцого электродвигателя ня Низких скоростях при питании обмоток стяора от зависимого преобразователя часто"ь со звеном постоянного тока.Указанная пель достигается тем что тяхометрическое устройство выполнено в виде 1 вух дифференцирующих цепочек и двух Одцовибраторов, вход первой дифференци)у 10 щей цепочки соединен с выходом дятцика положения ротора, а выход - со вхо",ом первого одновибратора, выход первого одновибратора соединен со входом второй дифференцирующей цепочки, выход которой .оединен со входом второго одновибраторя, 1 ыполненного с возможностью обеспечения лительностп выходного импульса, большей .-,лительности выходного импульса псрвсго сдновиоратора, ц входом устройства вь 1- бора режима коммутации, содержащего : риггер, цепь связи и блокпру 1 оц,ий одю ибратор, слу)кащий для перевода выпрям; тсля в инверторг 1 ый режим, причем цепь сязц выполнсна в виде третьей дцфферспцпруюшей цепочки, первый вход триггер.; сс)ьдицсп с выходом первого одцовпбратор;, 5 я Второй вход триггера - с выходом вторсцго одцовибратора, который также соединсц со входом блокирующего одцовибраторя, вь:ход триггера соединен со вхо;1 ом схсмы импулсцо-фазового управления цнвертором и черсз цепь связи со Входом бло 1 спру 0 пего 1)дцовпбратора, При этом вторая диффсрсцццрующая цепочка может быть Выполпек 2 с Возможность 10 рсг,"лпровани 51 пОстО.11 ЦОЙ В)С.1 ЕЦП.В)лаго)1 аря такому подключению элементов на одном цз выходов триггера при коммутации циристоров ицвсртора методом прсрывация тока сигнал Все время отсутстустПу:Свой Сцгпал) . Этому состоягпцо 20триггера в системе управления тиристорами П)вертора соответствует угол регулировапп 51 (3= О. В момспт п 051 Влеция вместо пу левого сигнала ца выхс)дс триггера сдиниц го сигнала дол)кна начаться естественная 25 комму;ация тпристоров за счет ЭДС фязстатора, угол опережения включения тц.ристора ицертора измс.нится на р,==50 эл.гряд. Одновсменно сигналом триггера через разделительный коцденсатор в последний раз (при р =О) запускается олокпруюг 1 пй одновибратор, вызывая перегод тиристоров выпрямителя в пнверторцый режим и закрыгие всех тыристоров ццсртора.В дальнейшем коммутация тирпстороппертора будет осуществляться за счет ЭДС фаз двигателя при угле регулирования тирцсторов 3 =- 45 - 50 эл. град.На фиг. 1 изобра)кена схема устрой.стпа для управлеция ко.:1 ю тацисй тц;)исторов Вентильного;1 впгятсля: где 1 сццхроц 1:ый двигатель; 2, .э - цнвер тор си выпрямитель пр"образоватсля чяс.тоты; 1 - сглаживающий дроссель; 5 - тцрцстор для шунтирова;1 ия сглаживания 45 дросселя; б - система импульсного травления тпристорамп цнвертора (СИУ); 7 - устройство управления тирцстором б; 8 - с;стемя импульсно-фазового управленпя тиристорамц выпрямителя СИФУ); 9 - БО усилитель; 10 - тахогенерятор; 11 - датчик положения ротора, Вьшол енный, например, на бескоцта 1 стцсв сельсине с мод"- лировацием вхс)диого и демоду,."ироанием Вьходного сцпалов с последующим преоб)- 55 рязованием выходного с 1 гнала в импульсыпрямоугольной формы; 12 - система фазового управления (СФУ) тиристорами ицвертора; 13 - первая дифференцирую 1 цяя цепочка; 14 - статический триггер выбора 60 ре)кима коммутации тиристоров инверторя;15первый одновпбратор; 16 - вторая дпфференцирующая цепочка, с регулирус.мым временем разряда коцдснсатора; 17 второй одновибратор; 18 - третья диффс)снципт тощая цепочка; 19 - с)локир лоши 1одцовибратор; 20 - усилитель; 2 - трансформаторы тока; 22 - дат шк к:; Сх, задающсе напряжение.Исходное состояние схемы:2 12 О 1 цц 11сигнал равен нулю, и напряжение на вьходе вьпр 51 м 5 Теля 3 отсутствует, сигналом с датчика положения ротора через СФУ 12 и СИУ б подается отпирающее напряжение на тиристоры инвертора 2, но ввиду отсу ствия напряжения на выходе выпрямителя д, ток в обмотках статора двигателя 1 це протекает. Триггер 14 находится в полож:.нии, когда на выходе сигнал отсутствует.После подачи задающего напряжения(/. на входе СИФУ 8 и на выходе выпрямителя 3 появляется напряжение, по двум фазам статора двигателя протекает ток, и, взаимодействуя с магнитным потоком ротора, создает вращающий момент. Ротор двигателя поворачивается на определенный угол. При этом ца выходе датчика положения ротора 11 появляется сигнал, который через конденсатор дифферснцирующей це почки запускает одновибратор 15 ц сигналом с одцовцбратора 15 через КС-цепочку с регулируемым временем разряда конденсатора 1 б запускается одновибратор 17, который, в свою очередь, запускает блокирующий одновибратор 19. При этом на обч входа статического триггера 14 подается сигнал с одновибраторов 15 и 17, Поскольку длительность выходного сигнала с одновцбратора 17 больше, чем с одновибратора 15, то после возвращения одновибраторов 15, 17 в исходное состояние статический триггер 14 останется в таком положении, ког.са на его выходе, подключенном к СФУ 12, сигнал отсутствует, что соответствует углам регулирования р,=О, Одновременцо сигналом с одновибратора 19 через 5 силцтель 20 углы управления тиристорами выпрямителя 3 переводится в ,=20 эл. град, выпрямитель 3 переходит в цнверторный режим. Ток фаз двигателя начинает уменьшаться, После снижения тока до нуля сигналом с датчика тока 22 одновибратор 19 возвращается в исходное состояние и тцристоры выпрямителя 3 вновь переходят в выпрямительный режим, Ток в двигателе вновь нарастает до прежнего значения, но уже по двум другим фазам, соответству 1 ошим другому положению датчика 11. Ротор двигателя вновь поворачивается на 60 эл. град. Если поворот ротора на 60 эл. град, произошел достаточно быстро, т. е. скорость двигателя достигла заданной величины, то к этому времени конденсатор 1 хС-цепочки 6 не успеет разрядиться, и несмотря на наличие сигнала на выходе одновибратора 15 одновибратор 17 не запускается. В этом случае сигнал подается только на первый вход статического триггера 14, который меняет свое состояние таким образом, что на его выходе, подключенном к СФУ 12, появляется сигнал.. цг 1:.,лс м с тр 1 ьггера 14 углы регулцроВа ц я т 1;п 1,с. арв ццвертора 2 изменяются ;,О - 50 л,; рад, Одновременно через раздел тельный конденсатор цепочки 18 запус 5 кается одцовцбратор 19, выдающий команду ца гашеьпе рацее открытых тцрцсторов аЭто цеооходцмо для предотвращенияпрорыва пнвертора 2, тцрцсторы котоого;аооталц с р,=О ц сами скоммутцровать 10 ток не могли. В дальнейшем сигнал с датцика поло 5 кенпя ротора 11 не проходит ца однозцбраторы 17, 19 ц коммутация тцрцсторов цнвертора 2 осуществляется за счет ЗДС фаз двигателя.15 112 фцг. 2 представлены Временные дцаГ 1)ахы цзмсцспц 11 фазных ЭДС, Е, В сек.ццях А, В и С токов статора 1,1, 1 1,. и моментов двигателя,Ч, прп естественной коммутации и црц коммутации методом прерыванця тока, основанном на поочередном пегсгс дс тцрцсторов выпрямителя в режим ццвсртора наоборот, Прп этом углы спада и нарастания тока црц коммутации методом прерывания тока для упрощения диа г 1;аммы приняты равными нулю, а уголсс 1 ммутацпц тока выражен через угол бестоковой зоны О.В пусковом режиме принято Р,=О, а врежиме естсствсццой коммутации Р=45 эл.Из фцг. 2 Видно, что, если на протяжении угла поворота ротора между точками а ц о не произошло переключения на естественную коммутацию (левая часть фцг. 2), то может ВОЗН 1 кнуть двухфазцы 1 режим псрВОН 2 чальцых у 1 лом Открывацц 51, олпз 1 цм к ,ц, ц, к 2 к слсдстВцс, малым ВР 2 ц 210- и;цм моментом. Если же в точке а происходит псрекл 1 очсццс на режим естествен цой коммутации (правая часть фцг, 2), томежду точками а и б снижения вращающегося момента, двигателя нс происходит, а Вб цачц 5 ается естественнаяцця с протеканием тока по всем трем фа зам двигателя.Момент двигателя в этом режиме снижается незначительно (около 13 - 14 Оо),Таким образом, в вентцльном элсктротвцгателе обеспечивается автоматическое 50 переключение системы управления с Д,=Оца р,=50 эл. град, в момент выдачи и; - пульсов с дат 1 цка положения в 3, = О, в строго опродсленцом положении ротора, чтолучшает п сковыс свойства двигателя.55Формула изобретения 1. Вентильцый 1 электродвигатель, содержащий синхронную машцнх, секции обмог кц якоря которой соединены с выходомпреобразователя частоты с цнвертором, управл 5 пошце цепи кл 1 очей которого соединены с выходом, датчика положения ротора ц тахометрцческцм устройством через схемы 65 импульсно-фазового управления выпрями660158 г ,е и 7 тслем г; ципертором. и устройство в.бгр: режима коммутации ипвсртора, зхо,Ьг оторого сое ипсны с входом датчиа Полокец 5 ротора и с выходом тяхоме грцчсско: о устройства, перзый в.хо., соединен со Входом системы имгульсцо-фаового управления выпрямителем, вто;г" зыход - со входом системы импульсно-ф; - зОВОГО уц 1 эаВлеция пцвс 1 тс 1 зсм, О т л ц ч а 10- ;и ц й с я тем, что, с целью улучшения и с.озь;х харя кте 1)истцк двиГятсл 51, тяхсметпц. ,еское устройство выполнено в виде двух дифферснцирующцх цспочск ц двух гдцовцбраторов, вход первой диффсренцп ус. ,цсй цепочки соединен с Выходх 1 тцгка пс ,1 Оесния ротря, я выход со Входом псрвс: о одновпбряторя, выход псрвого одновибратора сосдцнен со входом второй диффсрсццпрующсй цепочки, выход которой соединен :О гзхсдсм Втсг)ого Однсвиб 1 затсгзя, Взпс,- генного с возмокностью обеспечения длигсльности выходного импульса, бслыле:г лцтельности выходного импульса пс звого Однозибратора, и входом устройства высор режима компутцг, содсркащсго триггеспспь связи 1 блокирующий одцовибратор, слука.зй для 1 ерсвода выпрямителя В;цгпс 1)тор пьЙ рскцм, п,.чсм гсць связи Вы пслпсца в виде третьей Пфференпцрующей ЦС:го;КЦ, ПСРВЫй ВХОД ТРЦгГСРа СОСДЦНЕН С выходом первого одг-.свибратсра, а выход второго одцовцграторя соединен со входом блокирующего одновцбратора и со вторым 10В;ОДОМ тРЦГГСРЯ, ВЫХО;г, тЦГГГЕРа ССЕДИНС:1 со гхсдом схемы импульсно-фазового упргвлегшя ипвертором, п через цепь связи - со входом блокирующего одгсвибратсра,2. Зггсктрсдвигатсль пс и. 1, о т л и ч я юп,ий ся тем, что вторая дфферсццирую- П,ЯЯ ЦСПОЧКЯ ВЫПСЛЦСНЯ С ЗСЗМСКНОСТЬЮ РС гулирования се постоянной времеи. 20Источники информации, принятые зВг:цмацие при экспертизе;1, Патент Вегикобоцташ;и хо 1246970,кл. Н 2 А, 22.09,77,2. Патент США Лз 3696278, кл, 318-138,2:.10. 72,660158 Г 31 Г 1 Г 1 иг.2 Составитель А. СанталовРедактор В, Левитов Техред Л. Котова Корректор И. Симь арьк. фил, пред. Патент аказ 315/513 Изд.289 Тираж 865 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5