Вентильный электродвигатель

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 0911,76 (21) 2417824/24-07 Н 02 К 2 соединением заяви Государственный комите СССРо делам изобретений и открытий(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ 2 от естественной частоты коммутатораопределяемой. сигналами ДПР.Другие известные ВД, у которыхчастота управления транзисторами коммутатора равна естественной частотекоммутации, обладая высокими энер-гетическими показателями (регулирование скорости осуществляется одно-временный сближенйем или удалениемдруг от друга переднего и заднегофронтов импульсовуправления), отличаются большой сложностью электрической схем и 1 тй конструкции ДПР 12-,В системе регулирования скорости используются датчики пульсирующей ЭДСи датчики среднего значения скоростиПоследние существенно усложняют ВД,снижают его надежность, ограничивают воэможность применения,4 Известен нием частоты синхронную м обмотки якор последовател мутатора, об ячейки, подк питания и со тель мгновен занные с вхо Изобретение относится к области электрических машин.Известны вентильные электродвигатели (ВД),содержащие синхроннув машину, пары расположенных под углом 180 эл,град, секций обмотки якоря которого, последовательно соединенные с транзисторами полупроводникового коммутатора, образуют первую и вторую . ячейки, причем,как минимум, одна из общих точек каждой ячейки непосредст-" венно связана с одйим из зажимов питания постоянного тока (1. Известны также ВД, у которых ячей ки соединены между собой и источником последовательно или параллельно и которые с целью регулирования и стабилизации скорости вращения снабжены измерителяйи скорости (обратной ЭДС), 20 элементом сравнения и исполнительным органом, в качестве которого используется ключ, стоящий в цепи питания датчика положения ротора (ДПР) или управляемый ДПР 12. 25,Недостатком известных ВД с регулировайием скорости являются низкие энергетические показатели, так как частота импульсов управления транзисторами коммутатора отличается также ВД с регулировавращения, содержащийашину, группы секцийя которой, соединенныеьно с транзисторами комразуют первую и вторуюлюченные к источникудержащие каждая измериного значения ЭДС, свядом элемента сравнения,3 6616 " вахбй"которого соединен с управляю; щим входом исполнительного органа 5).Данный ВД является наиболее близ- .,ким к изобретению по технической сущности.Недостатком известного двигателяявляется сложность конструкции измерителей мгновенного значения ЭДС,так как каждый измеритель содержитдополнительные секции электрическоймашины в количестве, равном числусекций обмотки якоря. 10Целью изобретения является упрощение конструкции.Поставленная цель достигаетсятем, что измеритель мгновенного значения ЭДС ,каждой ячейки выполнен 15в виде выпрямителя, подключенногок источнику ЭДС, а выходы измерителей соединены между собой параллель- но при последовательном включенииячеек или последовательно при параллельном соединении ячеек и подключены к входу элемента сравнения,.Источник ЭДС одной из ячеек можетбыть выполнен в виде пассивных секций, размещенных, например, в техже пазах, что и основные секции, илив виде трансформатора, первичнаяобмотка которого соединена черезвентили с секциями обмотки якоряячейки и через резисторы - с общейточкой секций. ЗОНа фиг.1 представлена электрическая схема ВД с последовательйймсоединением ячеек; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений на элементах схема ВД; нафиг.З - схема ВД .Н 5с параллельным соединением ячеек;на фиг.4 - временные диаграммы напряжений на .ее элементах; на фиг.5 и бВД с измерителями ЭДС, выполненнымив виде трансформаторов, соединенных 40с выпрямителями.Вентйльный электродвигатель содержит основные секции 1-4 якорнойобмотки электродвигателя, пассивныеф секции 5,6 якорной обмотки,транэистОры 7-1 Ъ полупроводниковагокоммутатора, диоды 11-14 выпрямителей элемент сравнения 15, ключ 16в цепИ питания ДПР, однофазныйтрансформатор 18, первичную 19 ивторичную 20 обмотки трансформатора18, .выпрямительный мост 21.Оп -напряжение питания ДПР; Овнапряжение задания (уставки) скорости;- -Мос - ЭДС обратной связи навходе элемента сравнения;ЭДС секций якорной обмотки;(Р,(,ИЩ/Рьвыпрямительные ЭДС секций 1,2,5,6,Нара секций 1 и 2, расположенныхотносительно друг друга под углом180 эл.град., и транзисторы 7,8 образуют первую ячейку ВД, а пара секций3,4,также расположенных относительнодруг друга под углом 180 гл;град.вместе с транзисторами 9 и 10 образуют втрую ячейку, Секции 3,4 смещены в 91 4пространстве относительно секций 1, 2 на угол 90 эл.град. Обе ячейки соединены между собой и источником питания последовательно. Секции 5 и б размещены соответственно в тех же пазах, что и секции 3 и 4. Диоды 11, 12 вместе с секциями 1, 2 обра-. зуют измеритель мгновенной ЭДС первой ячейки. Пассивные секции 5 и 6 сдиодами 13, 14 образуют измеритель мгновенного значения ЭДС второй ячейки. Выходные зажимы измерителя мгновенного значения ЭДС первой ячейки соединены с одноименными выходными зажимами измерителя мгновенного значения ЭДС второй ячейки. В свою очередь, укаэанные зажимы подключены ко входу элемента сравнения 15, на второй вход которого подается сигнал - напряжение уставши (задания) 09. Выход элемента сравнения соединен с управляющим входом ключа 16, стоящего в цепи питания ДПР 17, управляющего работой силовых транзисторов 7-10.На фиг.2 представлены временные диаграммы для бесконтактного двигателя постоянного тока (БДПТ):а) временная диаграмма включенногосостояния транзисторов 7-10 коммутатора при коммутации по сигналам ДПР;б) временная диаграмма ЭДС отдель, ных секций (Р - Р 4) и ЭДС двигателя(Р+Ы 4, Р +Я, Гз +Р Р +й 4) Рв) временнаядиаграмма ЭДС на выходе измерителей мгновенной ЭДС первой и второй ячеек, ( (Р (,(Р (,(Р (,(е,а также. результирующая ЭДС Р (жирная линия), действующая на входеэлемента сравнения 15.При подаче напряжения на БДПТ отисточника питания транзисторы 7-10по сигналам ДПР 17 начинают коммутировать ток в секциях 1-4 якорнойобмотки электродвигателя, В результате взаимодействия тока секций сполем индуктора ротор двигателя приходит во вращение. В секциях 1 - бнаводится ЭДС. Пока максимальное значение ЭДС на выходе измерителей мгно. венной ЭДС меньше напряжения Б , т .е . пока Р09,ключ 16 замкнут и осуществляется непрерывная подача напряжения Оп на вход ДПР 17, В результатеток в секциях коммутируется транзисторами 7 - 10 по сигналам ДПР в соответствии с временной диаграммой (фиг.2,а), т.е, каждая секция находитсяпод Йапряжением источника в течениевсего интервала коммутации, равного180 зл.град.Как только амплитУда РоспРевыситуровень напряжения (1 (Ро 0) ключ16 запрется, ДПР 17 отключится отпитающего его напряжения 0( , и транзисторы 7 - 10 коммутатора перейдутв режим отсечки, отключая секцииобмотки от источника. Ключ 16 вновьзамкнется и обеспечит подачу напряформула изобретения. жения источника к секциям, как только мгновенное значение ЭДС Гос, изменяясь, вновь станет меньше УЗ. В результате к секциям 1 - 4 напряжениебудет подаваться в течение толькочасти каждого интервала коммутации(фиг.2,б - заштрихованные участки), 5т.е. будет осуществляться импульсноерегулирование скорости вращения. Привозрастании скорости вращения вышезаданного уровня передний и заднийфронты каждого импульса будут сближаться, уменьшая среднее значениенапряжения, подводимого к секциям,а прй снижении скорости, наоборот,указанные фронты будут расходиться, приводя к увеличению среднегозначения напряжения на секциях.Таким образом, регулирование(стабилизация) скорости осуществляется с наилучшими энергетическими показателями без какого-либо усложненияили изменения конструкции и схемы1 ДПР,На Фиг.5 представлена схема ВД,обеспечивающая регулирование скорости без использования "пассивныхсекций обмотки якоря. Здесь измеритель мгновенного значения ЭДС второй ячейки образован выпрямителем21, подсоединенным через однофазный трансформатор 18, вентили 13и 14, высокоомные резисторы 22, 23 30к основным секциям 3, 4 ячейки, Работа этой схемы ничем не отличаетсяот работы схемы, изображенной на фиг.1.., Ключ 16 (фиг,1,3,5,6) может находиться не в цепи питания ДПР 17, а в одной из его выходных цепей, в цепи пи-тания двигателя в каналах усилениясиловых транзисторов.На фиг.З приведена схема ВД, ячейки которого включены параллельно источнику питания. По аналогии со схемой ВД, изображенной на фиг.1, измеритель мгновенного значения ЭДС первойячейки образован диодами 11, 12 .исекциями 1,2, а измеритель мгновенного значения ЭДС второй ячейки образован пассивными секциями 5, би диодами 13, 14. Основное отличиесостоит лишь в томчто выходы измери-,телей мгновенного значения ЭДС первойи второй ячеек соединены между собой 5последовательно, и коммутация секцийпо сигналам ДПР 17 осуществляетсяпоочередно,На фиг.4 приведены временные диаграммы для ВД по схеме фиг.З: 55а) диаграмма включенных состояний транзисторов 7 - 10,б) диаграМма ЭДС секций 1- 4 (Я-Р 4),в) диаграмма ЭДС обратной связипредставляющая собой сумму 6(ЭДС йа выходе измерителей мгновенного значения ЭДС, ячеек.Заштрихованные участки временнойдиаграммы (фиг.4,б) показывают, чтодлительность импульсов напряжения,прикладываемых к секциям якорной обмотки в процессе регулирования (стабилизации) скорости вращения, когда( (1На фиг.б представлена схема БДПТ с параллельным соединением ячеек к источнику питания при использовании в качестйе измерителя мгновенного значения ЭДС второй ячейки вгпрямителя 21, подключенного через Ьднофаэный трансформатор 18, вентили 13, 14 и резисторы 22, 23 к секциям 3,4.Аналогичным образом могут быть построены ВД с другим количеством секций в ячейках.Таким образом, ВД обеспечивает импульсное регулирование скорости вращения с высокими энергетическими показателями, имея более простую и надежную конструкцию и более широкие воэможности использования,1. Вентильный электродвигатель с регулированием скорости вращения, содержащий синхронную машину, две группы секций обмотки якоря которого, расположенные подуглом 90 эл.град, и последовательно соединенные с транзисторами коммутатора, образуют первую и вторую ячейки, подключенные к источнику питания и содержащие каждая измеритель мгновенного значенйя ЭДС, связанные с входом элемента сравнения, выход которого соединен с управляющим входом исполнительного органа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, измеритель мгновенного значений ЭДС каждой ячейки выполнен в виде выпрямителя, подключенного к "йсточййку ЭДС, а выходы иэмеритеЛей соединены между собой параллельно при включении ячеек между собой последовательно или последовательно при соединении ячеек между собой параллельно и подключены к входу элемента сравнения.2. Электродвигатель по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что источник ЭДС одной из ячеек выполнен в виде пассивных секций, размещенных, например, в тех же пазах, в которых расположены основные секции.З.Электродвигатель по п.1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что источник ЭДС одной из ячеек выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого соединена через вентиль с секциями обмотки якоря ячейки и через резисторы с общей точкой секций.Источники информации, принятво внимание при экспертизе1, Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока автоматических устройств, М.,Наука, 1966, с.49-55.2. Авторское свидетельство СССР 9332550, кл. Н 02 К 29/02, 1972. 3. Патент Японии 9 50-15964,.661691 алов Корректор Составитель А.С Техред Э,Чужих ельдман кмар тентф ЛичаА ул. Проектн жгор Редактор В.Ф Заказ 2503/5 Тираж 856 ЦЫИИПИ Государственно)го коми по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раущская н