Вентильный электродвигатель

(54) (5ТЕЛЬ,в секц ТРОДВИГАмашину,торойзователяоторогователяход котоподключе частоты, подключе распредел рого свя 3блоВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена Ленина иордена Октябрьской Революции энергетический институт(56) 1. Патент ФРГ2428718,кл, Н 02 Р 1/18, 1979.2, Авторское свидетельство СССР1007161, кл, Н 02 К 29/02, 1982,3. "Електропромышленност и приборостроене" Журнал НРБ, 1/1973с. 21-24, фиг.1. 1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕК ержащий синхронную якорной обмотки ко ы к выходу преобра управляющие цепи к ы к выходу формиро ителя импульсов, в ан с секциями якор ЯО 11 4828 А обмотки синхронной машины, о тч а ю щ и й с я тем, что, с цповышения надежности запуска в заданном направлении, в него дополнительно введены блоки шунтированиясигналов, задержки с временной длительностьюа., где Г- времяопределяющее интервал между началом движения и началом вращения ветильного электродвигателя в заданном направлении, и памяти, логикий сумматор и п 1 дифференцйрующих цепочек, вход каждой : й-ой диференцирующей цепочки подключен кп-му выходу формирователя-распределителя импульсов, выходы всех диф-ференцирующих цепочек подключЕны кпервому входу схемы логического сумматора, к второму входу коТорогоподключен выход блока задержки, выход логического сумматора череблок памяти подключен к входука шунтирования сигналов, выходкоторого подключен к входу формирователя-распределителя импульсов.64828 2 1 О теля-распределителя импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухходового нелинейного сумматор ра, выход которого подключен к первому выходу порогового элемента, к двум входам нелинейного сумматора п-ого канала формирователя-распределителя импульсов подключены п -1 и Исекций якорной обмотки синхронной машины 1 и 2 .При пуске с задающего генератора поочередно на любые два канала формирователя-распределителя подаются импульсы, вызывая колебательные движения индуктора синхронной машины, В якорной обмотке синхронной машины наводится ЭДС, при определеннойвеличине которой начинают срабаты- ЗО вать пороговые элементы формирователя-распределителя импульсов. Силовые ключи преобразователя частоты, управляемые импульсами формирователя-распределителя импульсов, пооче редно подключают секции якорной обмотки синхронной машины и источнику питания. Прекращение подачи импульсов с задающего генератора происходит после срабатывания датчика нали- Ю чия определенной величины ЭДС.Недостаток этого устройства заключается в низкой надежности пуска, обусловленной отсутствием чувстви-. тельности Формирователя-распредели теля импульсов к направлению вращения индуктора синхронной машиньг в мо-, мент запуска ВД, Для создания режима опережающей коммутации секций синхронной машины, необходимого для 50 обеспечения оптимальных энергетических показателей, в этой схеме используются нелинейные сумматоры ЭДС, наводимых в секциях якорной обмоткиНелинейные сумматоры имеют неизменяемые коэффициенты суммирования определенной полярности ЭДС секций по каждому входу. При изменении последователь 11Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, например, с вентильными электродвигателями, нагруженными вентиляторным моментом.Известен вентильный электродвигатель (ВД), содержащий синхронную машину, т секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя частоты, цепи управления силовых ключей которого подключены к выходам ю -канального формирбваности наведения ЭДС в секциях якорной обмотки изменяется полярностьподводимых к входам нелинейных сумматоров величин ЭДС, и ВД запускается в противоположную сторону с отстающей коммутацией, исключающейоптимальный режим работы ВД по энергетическим показателям. Возможностьвращения электродвигателя в противоположную сторону вызвана тем, чтомгновенные значения скорости движения индуктора синхронной машины впротивоположных направлениях могутбыть различны. Это может быть вызвано случайным начальным положениеминдуктора, различными значениямитормозных.моментов при движении вразличных направлениях и.т,д. Моментперехода ВД из режима запуска в режим самокоммутации происходит придостижении ЭДС в какой-либо секцииопределенной наперед заданной величиной. При этом направление вращения индуктора синхронной машиныможет быть случайным и .определятьсянаправлением движения индуктора,при котором ЭДС в какой-либо секции синхронной машины достигает определенной наперед заданной величины.Наиболее близким к предлагаемому является ВД, содержащий синхронную машину, щ секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя частоты, управляющие цепи которого подключены к выходу формирователя-распределителя импульсов,.вход которого связан с секциями обмотки синхронной машины 3 .Пуск этого ВД происходит от задающего генератора, импульсы которого, проходя через распределитель импульсов, поочередно принудительно открывают силовые ключи преобразователя частоты, что обеспечивает последовательное подключение секций синхронной машины к источнику питания. Этот режим работы вентильного электродвигателя продолжается до тех пор, пока ключи преобразователя частоты не начинают самостоятельно открываться под действием ЭДС, наводимой в секциях синхронной машины. Недостатком известного электродвигателя является низкая надежность его запуска в заданном направлении, вызванная тем, что при поступлении первого импульса с формирователяраспределителя импульсов может быть4 828 25 3 1164 подключена к источнику питания такая комбинация секций синхронной машины,при которой вектор намагничивающей силы (н,с,) статора располагается под углом 180 Ф о к вектору(н.с.) индуктора, где 3 - угол, при котором момент, развиваемый ВД, равен.моменту сухого трения. При таком расположении вектора н.с. статора и индуктора не происходит движения . 1 О индуктора. При подаче второго импуль. .са результирующий вектор.н.с. статора может занять такое положение в пространстве, при котором, движение.индуктора направлено встречно задан ному. При использовании современных высокочувствительных пороговых элементов формирователь-распределитель импульсов может перейти в режим самоиндукции при первом движении .индуктора. Это вызывает в этом случае запуск ВД в противоположную сторону,Цель изобретения - повышение надежности запуска в заданном направлении,Поставленная цель достигаетсятем, что в вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину,В секций якорной обмотки которойподключены к выходу преобразователя 30частоты, управляющие цепи которогоподключены к выходу формирователя.распределителя импульсов, вход которого связан с секциями якорнойобмотки синхронной машины, дополнительно введены блоки шунтирования сигналов, задержки с временнойдлительностью) ь , где о - время,. определяющее интервал между началом движения и началом вращения 40вентильного двигателя в заданном направлении, и памяти, логическийсумматор и Ф дифференцирующих цепочек, вход каждой й -ой дифференцирующей цепочки подключен к п -му . 45выходу формирователя-распределителяимпульсов, выходы всех дифференцирую щих цепочек подключены к первомувходу логического сумматора, к. второму входу которого подключен выход 50блока задержки, выход логическогосумматора через блок памяти подключен к входу блока шунтирования сигналов, выход которого подключен квходу Формирователя-распределителя 55импульсов.На фиг,1 изображена функциональ-,ная схема предлагаемого ВД, на фиг.2 зависимость изменения скорости вращения ВД в функции времени на первыхтактах коммутации иэпюры напряженийв узлах ВД. Вентильный электродвигатель (фиг.1) содержит синхронную машину 1, ул секций.2 якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя 3 частоты, управляющие цепи которого подключены к выходу формирователя- распределителя 4 импульсов, вход которого связан с секциями 2 якорной обмотки синхронной машины 1, блоки 5 шунтирования сигналов, блоки 6 задержки, блоки 7 памяти, логический сумматор 8 умножения и п дифференцирующих цепочек 9, вход каждой Ь -ой дифференцирующей цепочки 9 подключен к И "му выходу формирователя-распределителя 4 импульсов, выходы всех, дифференцирующих цепочек 9 подключены к первому входу 10 логического сумматора 8, к второму входу 11 которого подключен выход блока 6 задержки, выход логического сумматора 8 через блок 7 памяти подключен к входу блока 5 шунтирования сигналов, вы. ход которого подключен к входу формирователя-распределителя 4 импульсов. На чертеже изображен также источник 12 напряжения. Преобразователь 3 частоты и формирователь-распределитель 4 импульсов могут быть выполнены, например, аналогично узлам, описанным в 2. Блок 5 шунтирования сигналов может состоять, например, из из транзистора, база которого свя- . зана с входом этого блока через резистор, и п диодов, подключенных к коллектору транзистора, вторые выводы диодов составляют выход блока 5 шунтирования сигналов. Блок 6 задержки состоит, например, из ЙС-цепочки, подключаемой к источнику наяряжения в момент включения ВДВывод, объединяющий конденсатор и резистор, является вылодом этого блока. Блок 7 памяти состоит, например, иэ триггера, вход установки нуля которого является входом блока 7 памяти, а вход ус- . тановки единицы подключен к КС-цепочке, обеспечивающей установку единицы на выходе триггера с момент включения ВД. Выход триггера является выходом блока 7 памяти, Логический сумматор 8 выполнен на логическом элементе И.боту от ЭДС при заданном направлении вращения, Для разных конструкцийВД и для разных внешних факторовтаких, как, например, активный момент нагрузки, моменты сухого иливязкого трения, число секций якорнойобмотки и т.д. число сигналов управленияможет быть различно для перевода индуктора ВД .в согласованное положениЕ. Задержка подачи сигналов ЭДС на вход формирователя-распределителя 4 импульсов обеспечивается путем блока 5 шунтирования сигналов.При подключении ВД к источнику 12 напряжения на вход .блока 5 шунтирования сигналов подается положительный сигнал (фиг.2), под действиемкоторого он не дает сигналам ЭДСпоступать на вход формирователя-распределителя 4 импульсов. По истечении.заданного времени ъ с блока 6 задержки на второй вход 11 логическогосумматора 8 подается положительныйсигнал. С приходом очередного сигнала управления на преобразователь 3частоты соответствующая дифференцирующая цепочка 9 формирует. импульс ПЭтот импульс, поступает на первыйвход 10 схемы логического сумматора8. В момент времени С, когда приходит очередной сигнал управления и навтором входе 11 есть положительныйсигнал П 1,. на выходе логического сумматора 8 формируется импульс П 8, который переключает блок 7 памяти (У).35Блок 5 шунтирования сигналов закрывается, и сигналы ЭДС поступают навход формирователя-распределителя 4импульсов, Как видно из фиг.2, вследствие суммирования продифференциро ванных сигналов управления и сигнала, поступающего с блока 6 задания,происходит дополнительная задержкаподачи сигналов ЭДС на время5 1164828 6Дифференцирующие цепочки 9 состоят каждая иэ конденсатора, резисто- ра и диода. Первые вывоДы каждогоэлемента соединены между собой. Второй вывод конденсатора является входом, второй вывод диода является выходом дифференцирующей цепочки 9, авторой вывод резистора подключен кобщей шине,ВД работает следующим образом, 1 ОПри включении напряжения формирователь-распределитель 4"импульсовначинает вырабатывать импульсыуправления, под действием которыхпреобразователь 3 частоты подключает секции 2 синхронной машины 1 кисточнику 12 напряженияв заданнойпоследовательности. При подаче первого импульса к источнику 12 может,быть подключена секция 2 или комбинация секций 2 синхронной машины, при.которой вектор н.с. статора расположен под углом 180, к вектору н.с.индуктора ВД (не показан). При таком начальном взаимном расположениивекторов индуктора ВД не приходит вдвижение, так как развиваемый маг-.нитный момент не превышает моментасухого трения.После подачи второго импульса результирующий вектор н.с, может эа-нять такое положение в пространстве,при котором индуктор приходит в движение, противоположное заданному, .Это движение продолжается до момента й 1 . В момент времени Г 1 векторан.с. статора и индуктора приходятв согласованное положение. Послеподачи третьего импульса магнитныймомент статора вызывает движение впротивоположном направлении, т.е. взаданном.Для исключения запуска ВД в направление вращения, противоположное заданному, необходимо задержать подачу сигналов ЭДС секций 2 синхронной машины 1 на период, когда вектор н.с индуктора придет в согласованное положение с. вектором н,с, статора. При этом подачу ЭДС на вход формирователя-распределителя 4 надо начинать с момента прихода очередного импульса на преобразователь 3 частоты. Это обеспечивает переход формирователя- распределителя 4 импульсов на ра Это исключает возможность запуска ВДв противоположное направление вращения, которое индуктор ВД можетиметь, совершая колебания около оси,45 ляет повысить надеяйость запуска ВДпутем задержки подачи сигналов ЭДСна формирователь-распределитель импульсов на период, пока индуктор ВДне пришел в заданное направлениевращения. 55 совпадающей с результирующим векто 50ром н.с, статора.Использование изобретения позвоЬ 4828 едактор С,Лисина иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,Заказ 4195/51 ВНИИПИ Го по дел 113035, МоскСоставитель В.КомаровТехред А.Бабинец Корректор М.Дем Тираж б 46 Подписноеарственного комитета СССРиэобретений и открытийЖ, Раушская каб.,д, 4/5