Вентильный электродвигатель

(1% (и) 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ Я ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 4(71) калужский завод автоматоэлектрооборудования им. 60-летия Октября иИосковский ордена Ленина и ордена Ок:тябрьской Революции энергетическийинститут(54) (57) ВЕНТИЛЬНЦЙ ЗЛЕКТРОДВ ИГА"ТЕЛЬ, содержащий синхронную машину,в секций якорной обмотки которой под ключены к выходу преобразователя частоты, цепи управления силовыми ключами которого. подключены к выходам.щ-канального Формирователя-распреде:лителя импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сумматора, выход которого подключен к первому входу порогового элемента, к двум входам нелинейного сумматора и-го канала Формирова- .теля-распределителя импульсов подключены (п-.1) и (и) секции якорной об"мотки, отличающийсятем, что, с целью. повышения надежности запуска и упрощения конструкции,в него введены щ цепей, каждая изкоторых состоит из последовательносоединенных ключа и активно-реактивного контура с регулируемыми постоянными времени заряда и разряда и каждая из которых включвна со стороныключа к выходу и-го порогового эле- .мента, а со стороны указанного активно-реактивного контура - к второмувходу, (и) порогового элемента.2; Электродвигатель по п, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что каждыйуказанный активно-реактивный контурснабжен по крайней мере одним управ"ляющим входом,. подключенным к дополнительному регулируемому источникунапряжения,100 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, в частности, в вентильных электроприводах с вентиляторным моментом нагрузки.Известный вентильный электродвигатель (ВД), содержащий синхронную машину, и секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя частоты, цепи управления ключей которого связаны с распределителем импульсов, управляющий вход которого связан с задающим генератором переменной частоты. Пуск этого ВД происходит от зада ющего генератора, импульсы которого,проходя через распределитель импуль-сов, поочередно принудительно открывают силовые ключи преобразователячастоты, что обеспечивает последо-вательное подключениесекций синхронной машины к источнику питания. Этотрежим работы вентильного электродвигателя продолжается до тех пор, пока ключи преобразователя частоты не нач- т нут самостоятельно открываться под действием ЭДС наводимой в секциях .синхронной машины 1 1,Недостатком этого устройства является сложность, обусловленная нали" чием задающего генератора и низкая надежность, вызванная наличием режима работы, когда ключи преобразователя частоты могут открываться как от задающего генератора, так и под действием ЭДС, наводимой в секциях синхронной машины. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ВД, содержащий синхронную машину, в секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя частоты, цепи управления силовых ключей которого подключены к выходам и-канального формирователя-распределителя импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сумматора, выход которого подключен к первому входу порогового элемента, к двум входам нелинейно" го сумматора н-го канала формирователя-распределителя импульсов подключены (и) и (и) секций якорной обмотки синхронной машины.При пуске с задающего генератора поочередно на любые два канала формирователя-распределителя подаются импульсы, вызывая колебазельные дви 7161 2жения индуктора синхронной машины. В я кор ной обмотке синхронной маши ны наводится ЭДС, при определенной величине ЭДС начинают срабатывать пороговые элементы формирователя-распределителя импульсов, Силовые ключи преобразователя частоты, управляемые импульсами формирователя-распределителя импульсов, поочередно подключают секции якорной обмотки синхронной машины к источнику питания. Прекращение подачи импульсов с задающего генератора происходит после срабатывания датчика наличия определенной величины ЭДС 1 2.Недостатком известного устройства является низкая надежность пуска, обусловленная отсутствием чувствительности формирователя-распределителя импульсов к направлению вращения индуктора синхронной машины в момент запуска ВД, Для создания режима опережающей коммутации секций синхронной машины, необходимого для обеспечения оптимальных энергетических показателей, в этой схеме используются нелинейные сумматоры ЭДС, наводимые в секциях якорной обмотки, Нелинейные сумматоры имеют неизменяемые коэффициенты суммирования определенной полярности ЭДС секций по каждому входу. При изменении последовательности наведения ЭДС в секциях якорной обмотки изменится полярность подводимых к входам нелинейных сумматоров величин ЭДС и ВД запустится в противоположную сторону с отстающей коммутацией, исключающей оптймальный режим работы ВД по энергетическим показателям. Возможность вращения электродвигателя в проти воположную сторону вызвана тем, что мгновенные, значения скорости движения индуктора синхронной машины в противоположных направлениях могут быть различны. Это может быть вызвано случайным начальным положением индуктора, различными значениями тормозных моментов при движении в различных направлениях и т.д, Момент перехода ВД из режима запуска в режим самокоммутации происходит при достижении ЭДС в какой-либо секции определенной наперед заданной величины. При этом направлении вращения индуктора синхронной машины мо" жет быть случайным и определяется.направлением движения индуктора, при котором ЭДС в какой-либо секции синх3 10071ронной машины достигнет определенноинаперед заданной величины.К недостаткам известного устройства относится также сложность, обусловленная наличием задающего гене 5ратора и датчика наличия определеннойвеличины ЭДС.Целью изобретения является повышение надежности запуска и упрощение ВД.Пост авленная цел ь дости гает сятем, что в ВД дополнительно введеныв цепей, каждая из которых состоитиз последовательно соединенных ключа и активно-реактивного контура срегулируемыми постоянными времени заряда и разряда и каждая из которыхвключена со стороны ключа к выходуи-го порогового элемента, а со стороны упомянутого активно-реактивного контура к второму входу (и) порогового элемента. Кроме. того, каждый упомянутый активно-реактивныйконтур снабжен, по крайней мере, одним управляющим входом, подключеннымк дополнительному регулируемому источнику напряжения.На фиг. 1 изображена функциональная схема ВД; на фиг. 2 - эпюры напряжения в узлах формирователя-рас. пределителя импульсов, на фиг, 3 эпюры напряжений в узлах формирователя-распределителя приизмененном напряжении дополнительного регулируемого источника напряжения,Вд содержит синхронную машину 1с секциями 2 якорной обмотки, преобразователь 3 частоты с силовыми ключами 4, формирователь-распределитель 5 импульсов, состоящий из нелинейных сумматоров 8 и двухвходовыхпороговых элементов 9- 11, ключей 4012-14, акти вно- ре акти вных контур о в15-17 с регулируемыми постояннымивремени заряда иразряда, имеющиеуправляющие входы 18-20, к которымподключен дополнительный регулируемый. источник 21 напряжения. ВД подключен к источнику 22 электрическойэнергии.Секции 2 якорной обмотки синхронной машины 1 подключены к выходу преобразователя частоты 3, цепи управления силовыми ключами 4 которогоподключены к выходу щ-канального формирователя-распределителя импульсов 5, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сум матора 6 (7, 8) выход которого подключен к первому входу порогового 61 4элемента 9 (10, 11), К двум входамнелинейного сумматора 6 (7, 8) п-гоканала формирователя-распределителяимпульсов подключены (и) и (и"2)секции 2 якорной обмотки синхронноймаши ны 1. Выход каждого п- го поро гового элемента 9 (10, 11) подключенко второму входу (и) пороговогоэлемента 11 (9, 10) через последовательно соединенные ключ 12 (13, 14)и активно-реактивный контур 15 (16,17) с регулируемой постоянной времени заряда и разряда, управляющийвход 18 (19, 20 ) которо го подключенк дополнительному регулируемому ис".точнику 21 напряжения,Рассмотрим работу устройства напримере ВД с трехсекционной обмоткойякоря синхронной машины.При включении устройства (моментвремени С 1) . на выходе пороговогоэлемента 9 появляется положительныйсигнал (фиг, 2). Появление положи-тельного сигнала может быть обеспечено, например, за счет внутреннегоисточника смещающего тока. Черезключ 12 этот сигнал поступает наактивно-реактивный контур 15, заряд котсрого происходит с минимальной задержкой, При этом на второмвходе порогового элемента 11 появля- ,ется положительный сигнал, которыйприведет к принудительной уставкена выходе порогового элемента 11напряжения отрицательной полярности.Блокировка порогового элемента 11продолжается до момента временипока на выходе. порогового элемента 9имеет место напряжение положительнойполярности, Отрицательное напряжениена выходе порогового элемента 11 поддерживается до момента времени С,пока после. переключения пороговогоэлемента 9 не произойдет разрядаактивно-реактивного контура 15 донапряжения срабатывания пороговогоэлемента 11 по второму входу,При этом, пока навыходе порогового элемента 11 имеет место напряжение отрицательной полярности, происходит разряд активно-реактивногоконтура 17 до напряжения срабатыва"ния порогового элемента 10. В момент времени й происходит переключение порогового элемента 10 и наего входе устанавливается напряжение положительной полярности. Послеэтого происходит заряд активно-реактивного контура 16 и, как след/25 30 35 5 10ствие, принудительная уставка на выходе порогового элемента 9 напряжения отрицательной. полярности. Циклповторяется.В результате этого на выходе многоканального формирователя-распределителя импульсов появится определенная последовательность положительных импульсов, фазы появления которых неизменны,Реагируя на последовательностьположительных импульсов, преобразователь 3 частоты обеспечивает подЬередное подключение секций 2 якор-.ной обмотки синхронной машины в оп.ределенной последовательности к источнику 22 электрической энергии.Это вызывает вращение индукторасинхронной машины (не показан),Реверсивное вращение индуктораисключено за счет блокировки пороговым элементом очередного по направлению вращения канала формирователя распределителя импульсов порогового элемента предыдущего канала,При движении индуктора в секциях.2 якорной обмотки наведутся ЭДС,которые, суммируясь в нелинейныхсумматорах 6-8, подводятся к первым входам пороговых элементов9- 11. Как только напряжение на вы"ходе какого-либо нелинейного сумматора достигнет величины, достаточной для срабатывания одного из пороговых элементов 9- 11, на выходеодного из них появится положительный сигнал, определяемый пространственным положением индуктора синх"ронной машины, С этого момента ВДработает в режиме самокоммутации,Переключение пороговых элементовЮ9-11 зависит в первую очередь от сигналов на первых входах, так как ониимеют,по этим входам меньший порогсрабатывания.ВД в зависимости от .конструктивного исполнения, мощности, назначения и т.д. Имеют различные значениячастоты приемистости, т,е. той минимальной частоты, при которой индуктор синхронной машины однозначноначнет вращаться в заданном направлении. 07161 б В изобретении предусмотрены средства для изменения частоты и длитель ности импульсов формирователя-распределителя импульсов в период пускаВД в виде дополнительного регулируемого источника 21. напряжения, подключенного к управляемому входу активно-реактивного контура 15 (16,17).Величина напряжения Ц, укаэанного 10 источника 21 определяет время заряда и разряда активно-реактивных контуров 15-17 и, как следствие, период повторения импульсов в одном канале формирователя-распределителя им пульсов 5 Т 1 =Т(фиг. 2, 3)Время заряда определяет зону совместной работы Ь (фиг. 3) двух секций 2 якорной обмотки синхронноймашины 1, а время разряда определя ет период повторения импульсов Т водном канале формирователя-распределителя 5 импульсов, Задавая любой закон изменения напряжения Одополнительного регулируемого источника 21 напряжения , можно регулировать период повторения импульсов формирователя-распределителя импульсов 5 и, как следствие, изменять режим разгонб ВД.Активно-реактивный контур 1516, 17) может быть снабжен двумя управляющими входами, каждый из которых подключен к собственному дополнительному регулируемому источнику напряжения. В этом случае по одному управляющему входу осуществляется регулирование постоянной времени заряда, а по второму управляющему входу - постоянной времени разряда активно-реактивного контура 15(,16, 17 ). Указанные процессы регулирования могут происходить как независимо, так и взаимосвязано. Использование изобретения позволит повысить надежность запуска ВД исключив реверсивный режим работы эа счет взаимной блокировки пороговых элементов, и упростить вентильный двигатель, исключив из него такие функциональные узлы как задающий генератор и датчик определенной величины ЭДС,1007161 %777 Ь 7 НИИОИ Заказ 211/75 Тираж 685 Поэписное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнвя, 1