Вентильный двигатель

Союз СоеетскнкСоцналнстнческнкРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 031180 (21) 2999838/24-07 51) М. Кд с присоединением заявки М(23) Приоритет -Н 02 К 29/02 Гасударственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 150982. Бюллетень Мо 34 фй УДКб 21, 813. .13.014.2 т 621. .382(088.8) Дата опубликования описания 15,09.82 В. В.До охин(,"Яр)ЩуЮ,/) ВЕНТИЛЬНЫЙ ГАТЕЛЬ 10 2 2 Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией в функции положения ротора.Известны электрические машины постоянного тока с управляемой демп- . ферной обмоткой (УДО), которая выполнена по типу основной обмотки и уложена в те же пазы якоря. Секции УДО подключены к встречно-параллельно включенным тиристорам, которые включаются при входе секций основной обмотки в зону коммутации 1.).Недостатком .данной схемы является то, что УДО замкнута накоротко через встречно-параллельно включенные ти" ристоры и используется только для демпфирования, Цепь уДО электрически не связана с коммутационным контуром и,следовательно, ток этой цепи не может протекать встречно току выходящей из работы секции по коммутирующему ее элементу и ускорять выключение последнего.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является вентильный двигатель с питанием от мостового инвертора с двухступенчатой коммутацией резонансным контуром, состоящим иэ дросселей и конденсаторов 2.Недостатком вентильного двигателя выполненного по этой схеме является то, что относительно большая индуктивность его якорной обмотки обусловливает довольнобольшой угол коммутации Ч, что приводит к значительному снижению среднего вращающего момента двигателя. Кроме того, у двигателя сравнительно большая установленная мощность коммутирующих конденсаторов и дросселей инвертора двигателя. цель изобретения - увеличениеудельного вращающего момента и снижение установленной мощности коммутирующих элементов инвертора,Поставленная цель достигаетсятем, что в вентильном двигателе, содержащем тП -фазную обмотку, якоря,подключенную к источнику постоянноготока через ттт-фазный мостовой тиристорный инвертор с двухступенчатойкоммутацией резонансными контурами,состоящими иэ индуктивностей и емкостей каждая индуктивность резонансных контуров или часть ее расположена на якоре и выполнена так, что11ее ось совпадает с осью коммутируемых секций обмотки якоряНа фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема одного из вариантов вентильного двигателя; .на фиг. 2 - диаграммы рабочих напря жений и токов двигателя, где О,д,3- напряжения, подаваемые от инвертора на Фазы А,ВС двигателя; гд,е - токи протекающие по фазам; эк - фазные ЭДС,"- линейные ЭДС; км- напряжения 10 на конденсаторах," й - ток через конденсатор.Двигатель содержит трехфазную якорную обмотку 1-3 на статоре и обмотку 4 возбуждения на роторе.Обмотки якоря соединены звездой, а выводы ее А,В,С через соответствующие пары тиристоров 5 и б; 7 и 8; 9 и 10 мостового инвертора подключены к шинам 11 и 12 источника постоянного напряжения. В те же пазы статора вместе с основной обмоткой 1-3 уложены управляемые демпферные обмотки 13-15, которые в данном случае являются и коммутирующими дросселями резонансных контуров инвертора. Каждая из этих обмоток уложена таким образом, чтобы она охватывала магнитные готоки двух соседних фаз якоря двигателя, Один конец каждой управляемой демпферной обмотки (например, 13) соединен с выводом соответствующей фазы основной обмотки А и с соответствующей парой тиристоров 5 и б инвертора, а другой конец через соответствующие конденсаторы 16-18 З 5 и пары тиристоров 19 и 20 дополнительного коммутатора, состоящего из тиристоров 19-24 подключены к шинам питающего напряжения 11 и 12, Инвертор содержащий тиристоры 5-10 40 содержит также обратный диодный мост 25-30. Обмотка 4 возбуждения двига" теля подключена к независимому источнику постоянного напряжения 31 через скользящие контакты 32 и 33,Двигатель работает следующим образом.Пусть ротор двигателя вращается по часовой стрелке (фиг.1) .Конденсаторы 16-18 заряжены с полярностью, указанной по схеме (фиг. 1)в скобках.В инт= эвале времени 0 - 1 токг протекает по следующей цепи: плюс источника питания (П), тиристор 5, Фазы двигателя А и Э,тиристор 8, минус источника питания 12. Начиная с некоторого момента ток переклю" чается с фазы Б на фазу С двигателя.Известно, что переключение тока с 0 одной фазы на другую возможно только до момента 1+ (Фиг.2) равенства ЭДС двух переключаемых фаз (6 и Вб8в данном случае), когда линейная ЭДСбольше нуля и имеет направление 65 соответствующего необходимому направлению коммутации тока. Это условие выполняется, например, для момента 1, определяемого углом опережения включения вентилей ) = Э + Д.Таким образом, в моментот :датчика положения ротора подается сигнал на включение тиристоров 10 и 22. В этом случае образуются два короткозамкнутых контура: коммутационный - с элементами 2, 3, 10 и 8 и демпферный - с элементами 14, 17, 22 и 8. Здесь протекают два процесса,способствующих быстрому выключению выходящего иэ работы тиристора 8.Контур 14, 17, 22 и 8 демпфирует поток коммутируемых фаз Э и С (2 и 3), в результате чего резко снижается индуктивность коммутационного контура 2,3, 10 и 8 и под действием линейной ЭДСв нем быстро нарастает,ток, направленный встречно току выходящего из работы тиристора 8. Снижение индуктивности коммутационного контура и угла коммутации приводит к увеличению вращающего момента двигателя.В демпферном контуре ввиду малости его сопротивления быстро нарастает ток, обусловленный напряжением на обмотке 14 и разрядом и переразрядом конденсатора 17 (полярность после перезаряда указана без скобок на фиг, 1). Ток этого контура также направлен встречно току тиристора 8 и способствует выключению последнего.С момента закрытия тиристора 8 реактивная мощность выключаемой фазы В (2) рассеивается по контуру 1, 2, 27 и 5, а процесс перезаряда конденсатора 17 заканчивается по контуру 17, 22, 28 и 14.С момента 1 работают фазы Д и С (1 и 3). После поворота ротора двигателя на 60 эл. град. в моментподается сигнал на включение тиристоров 7 и 19, для перевода тока с фазы А на фазу В . Образуются два других короткозамкнутых контура: коммутационный - 2,1,5 и 7 и демпферный - 13,5, 19 и 16. Токи обоих этих контуров, в первом под действием линейной ЭДС Р дЗ,а во втором под действием напряжения демпферной обмотки 13, кондейсатора 16, протекают встречно току выходящего из работы тиристора 5, способствуя выключению последнего. Полярность конденсатора после перезаряда указана без скобок на фиг, 1.Кроме того, за счет демпфирующему воздействию обмотки 13 индуктивность коммутационного контура сильно уменьшается в результате чего ток в фазе Д быстро убывает, а в фазе 3 быстро нарастает.В момент закрытия тиристора 5 ре" активная мощность включаемой фазырассеивается в контуре 1, 3, 10 и 26, а процесс перезаряда конденсатора 16 заканчивается по контуру 16, 13, 25, 19, С момента 1 . работают Фазы 3 и С (2 и 3), После поворота ротора двигателя на 60 эл.град. в моментвключаются тиристоры б и 24 перевода тока с фазы С на фа- зуАС моментавключаются тиристоры 9 и 21, а в момент С тиристоры 8 и 20 для перевода тока соответствен но с фазы 3 на Фазу С и с фазы А на Фазу ВЭлектромагнитные процессы коммутации для мео 1 ,, 1 протекают аналогично тому как это было рассмотрено выше для моментов 1 иС момента весь описанный выше процесс переключаний начинает повторяться. 20В предложенной схеме (Фиг. 1) вен тильного двигателя в качестве индуктивности колебательного контура инвертора используется только индуктивность демпферной обмотки. 25В случае, когда этой индуктивности окажется недостаточно для условий коммутации тиристоров инвертора ее можно увеличить последовательным соединением демпферной обмотки сдобавочным дросселем.Формула изобретенияВентильный двигатель, содержащий м-Фаэную обмотку якоря, подключенную к источнику постоянного тока через е-фаэный мостовой тиристорный инвер тор с двухступенчатой коммутацией резонансными контурами, содержащими россели и конденсаторы, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения удельного вращающего момента двигателя и снижения установ" ленной мощности коммутирующих элементов инвертора, по крайней мере часть обмотки каждого иэ дросселей резонансных контуров расположена на якоре и их оси совпадают с осями коммутационных контуров обмотки якоя.РИсточники инФормациЮ,принятые во внимание пои экспеотиэе1. Авторское свидетельство СССРР 560300, кл, Н 02 К 23/38, 1973.2 Глебов И,А. и др. Вентильныепреобразователи в цепях электричес-ких машин. Л Наука, с, 54.1971,959226 сс д Составитель А.Санталовахтар Н.Воловик Техред А.Ач Корректор О Б Заказ 702 ул. Проектная, 4 Филиал ППП фПатентф, г. У 73 " "Уира 72 ВНИИПИ Государстпо делам изобре 3035, Москва, ЗПодписноеенного .комитета СССРений и открытий5, Раушская наб., д. 4