Вентильный электродвигатель

.2:621.382(088,8) 53) 6) Электропро строение, 197 Авторское св 107161, кл. Н мппленность и прВ 1, с. 21-24 детельство СССР 02 К 29/02, 98 ибоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 3539748/24-0713.01,8307.11.86. Вюл. Р 41Московский ордена Ленина и орОктябрьской Революции энергетий институтА. А. Иванов и621.313.13.04(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к элект" ротехнике, а именно к вентильным электродвигателям (ВД). Цель изобретения - повышение надежности эксплуатации. ВД содержит синхронную машинус секциями 1 якорной обмотки, преобразователь 3 частоты с силовыми клюами, формирователь-распределитель 4 импульсов, состоящий из нелинейных сумматоров 5-11 с первыми .12-8 и вторыми 19-25 входами н двухвходовых пороговых элементов 26-32,1ключей 33-39 элементов 40-46 ктивно-реактивного сопротинпения имеющих управляющие входы 47-53, к которым подключен дополнительный регулируемый источник 54 напряжения. ВД подключен к источнику 55 электрической энергии, формироатель-растредепитель 4 содержит (тпс) дополнительных ключей 56-59, первые ныходы которых подключены к общей точке соединения элемента актинно-реактивного сопротивления 40-46 и основного ключа, второй вывод каждого основного ключа и-го канала подключен к вы 26926ходу порогового элемент (и+К)-гоканала, Второй вьпод р-го дополнительного ключа и-го канала подключек выходу порогового элемента .-го канала формироватепя-распределителя 4, При этом выбирается п)4отФФдо ш/2 - (1-( - 1) Д /4-1. При использовании изобретения исключается возможность подключения к источнику питания секций, намагничивающие силы которых направлены встречно, и расширяются функциональье возможности путем упранления синхронной машиной с любым числом секций, 4 ип, Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям (БД), и может быть использовано н электроприводах, в частности в вентильных электроприводах с вентиляторнымоменто нагрузки.Целью изобретения является повышение надежности запуска.На фиг. 1 изображена функциональная схема ВД; на фиг. 2 - эпюры напряжений в узлах формирователя-распределителя импульсов; на фиг, 3 эпюры ЭДС,наведенных н секциях якорной обмотки синхронной мапины; на фиг. 4 - электрическая схема источника управляющего сигнала.Вентильный электродвигатель (фиг, 1) содержит синхронную машину 1 с секциями 2 якорной обмотки, преобразователь 3 частоты с силовыми ключами (не показаны), формиронательраспределитель 4 импульсов, состоящий из нелинейных сумматоров 5-.11 с первыми 12-18 и вторыми 19-25 входами и двухвходовых пороговых элементов 26-32, ключей 33-39, элементов 40-46 активно-реактивного сопротивления, имеющих управляющие входы 47-53, к которым подключен дополнительный регулируемый источник 54 напряжения. ВД подключен к источнику 55 электрической энергии. Кроме того, формирователь-распределитель 4 импульсов содержит дополнительные ключи 56-69. Секции 2 якорной обмотки синхронной машины 1 подключены к выходупреобразователя 3 частоты, выполненного с возможностью одновременного 5 подключения Е секций к источнику питания, цепи управления силовыми ключами преобразователя 3 частоты подключены к выходам ш-канального формирователя-распределителя 4 импуль- Осов, каждьп канал которого выполненв ниде днухвходоного нелинейного сумматора 5-11, выход которого подключен к первому входу порогового элемента 26-32, к первому входу 15 нелинейного сумматора и-го канала (например, четвертого) формирователяраспределителя 4 импульсов подключенисточник управляющего сигнала, наприМер (и+1), т,е. пятая секция 2якорной обмотки синхронной машины 1,к второму входу 22 подключена однаиз секций якорной обмотки, за исключением (и)(и) секций 2 якорной обмотки. К второму входу порогового элемента, например 26, подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных активно-реактивного элемента,40 сопротивления иключа 33. Каждый канал формирователя-распределителя 4 импульсов содержит (и-Ж) дополнительньх ключей56-69. Первые выводы дополнительньхключей 56 и 57, 58 и 59, 60 и 61,62 и 63, 64 и 65, 66 и 67, 68 и 69 З 5 подключены к общей точке соединенияэлемента активно-реактивного сопро269236 4 Допустим, что в момент времени 1 после заряда элемента активно-реактивного сопротивления 41 переключится пороговый элемент 27. Произойдет включение ключей 64, 67 и 39. Таким образом, положительный сигнал на выходе пороговых эцементов 26 и 27, являющийся управляющим для преобразователя частоты 3, будет блокиро-. вать переключение пороговых элементов 29-32. Пороговый элемент 28 переключится в момент времени 1 после заряда элемента активно-реактивного сопротивления 42. Через 3тивления 40 (41-46),и ключа 33 (3439), второй вывод ключа, например33, подключен к выходу пороговогоэлемента 28, вторые выводы дополнительных ключей, например 56 и 57,подключены к выходам пороговых элементов 30 и 29.Рассмотрим работу устройства напримере ВД с семисекционной обмоткой якоря синхронной машины (фиг. ),Преобразователь 3 частоты обеспечивает одновременное подключение двухсекций якорной обмотки синхронноймашины 1, т.е1 с=2,При включении устройства (моментвремени 1, на фиг, 2) на выходе порогового элемента 26 появляется положительный сигнал. Появление положительного сигнала может быть обеспечено, например, за счет внутреннего источника смещающего тока. Через ключи 62, 65 и 38 этот сигналпоступает на элементы активно-реактивного сопротивления 43-45, перезаряд которых происходит с минимальнойзадержкой. При этом на вторых входахпороговых элементов 29-31 появляется положительный сигнал (на фиг. 2сигнал на втором входе каждого порогового элемента показан пунктиром иприведенным к выходу порогового элемента, т.е. инвертированным). Сплошной линией показан сигнал на выходе,Номер эпюры напряжения соответствуетномеру позиции на фиг. 1. Это приведет к принудительной установке навыходе пороговых элементов 29-31 напряжения отрицательной полярности,Такая блокировка порогового элемента и-го канала будет продолжаться дотех пор, пока, по крайней мере, одиниз ключей п-го канала формирователяраспределителя импульсов будет открыт. 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 ключ 33 произойдет перезаряд элемента активно-реактивного. сопротивления 40 и блокировка порогового элемента 26, После момента временипреобразователя 3 частоты будет подключать к источнику 55 электрическойэнергии секции 2 ( Е и 6 ) синхронноймашины 1. При блокировке пороговогоэлемента 26 закроется ключ 62 и элемент активно-реактивный сопротивления 43 начнет заряжаться. После егозаряда пороговыи элемент 29 переключится, преобразователь 3 частотыподключит к источнику 55 питанияочередные секции 2 (и г ) синхронной машины 1,Далее, после последовательногоснятия блокировки с пороговых элементов 29, 30, 31, 32 и 26 и зарядаэлементов активно-реактивного сопротивления 43, 44, 45, 46 и 40 соответственно на выходах указанных пороговых элементов будут появлятьсяуправляющие сигналы, под действиемкоторых преобразователь 3 частотыбудет производить попарное последовательное подключение секций 2 якорнойобмотки синхронной машины 1 и источнику 55 электрической энергии. Циклповторяется,Устройство допускает колебательное движение ротора ВД в момент пуска. Это объясняется тем, что послемомента времени 1 когда переключился пороговый элемент 26, не заблокированными останутся пороговые элементы 27, 28 и 32, Если первым пороговым элементом, переключившимся после момента времени 1 будет порого-вый элемент 28, то, начиная с момента времени 1, переключение пороговых элементов будет происходить вследующем порядке: 26, 28, 28 и 27,28 и 29, 29 и 30, 30 и 31, 31 и 32,32 и 26 и т дЕсли после момента времени 1 переключится пороговый элемент 32, топорядок переключений будет следующий: 26, 26 и 32, 26 и 27, 27 и 28,28 и 29, 29 и 30, 30 и 31, 31 и 32,32 и 26 и т.д. Как видно из анализа,число периодов упомянутых колебанийротора минимально и равно единице.Таким образом, при запуске ВД на преобразователь 3 частоты с формирователя-распределителя 4 импульсов будет поступать пара управляющих сигналов в определенной последовательности и при неизменной фазе5 1269Реагируя на последовательность управляющих сигналов, преобразователь 3 частоты обеспечит поочередное попарное подключение секций 2 якорной обмотки синхронной мяшицье 1 к источнику 55 электрической энергии. Это вызовет вращение ротора ВД (не показан).Реверсивное вращение ротора исключено за счет блокировки парой по роговых элементов Йормирователя-распределителя 4 импульсов пороговых элементов предыдущих каналов.При достижении ЭДС секций 2 пороговой величины элементы 26-32 начинают срабатывать.Переключение пороговых элементов 26-32 зависит в первую очередь от сигналов на первых входах, где они имеют меньший порог срабатывания. 20Фаза наведенной в секции 2 ЭДС (фиг, 3) дает информацию о ееростраеественном положении ротора ВД. Сравкивая ЭДС секцийе между собоц или ЭДС одной из секций с управляеощим 25 сигкалом на нелинейных сумматорах 5-11 ца выходе пороговых элемееетоез 26-32 можно получить управляющие сигееалье, соответствующие пространственному положению ротора ВД. ЗОДля Формирования управляющих сигналов преобразователя 3 частоты могут быть использованы различные секции синхронной машины, в том числе и уже включенные. Однако с точки зрения обеспечения стабильности работы устройстеза и неизменности величины угла включения секции прп изменении частоты вращения в процессе пуска целесообразнее использовать во-ееар- ,1 б вых, секцщо, которая вступит е. рабо" ту через один такт коммутации, т,е. (и+1)-секцию, поскольку веелючеццая перед цей является (п)-секция, и во-вторых, любуо другуео секцию, кроме уже включенееьех, т.е, кроме (и:) (е 1-К+1) (и) секций. так, например, для подключения к источнику 55 секции на период ь(ьс=2) (Йиг. 3) при к=2 могут быть использованы секция (п+1), т,е. секция 6, и (п+4), т,е.секцияВ качестве управляющего сигналаможет быть использована це только ЭДС (п+1) секции, Кроме этого, можно использовать сигнал, пропореееоеальный частоте вращения ВД, Такой сигеад мОжнО получеть с помощьке Од 0 то 236 Ьл упериодцо го выпрямителя ЭДС секцииякорной обмотки, устройство которогоизображено на фиг, 4. В качестве управляющего сигнала можно также использовать источник 55 электрическойэнергии,Блокировка пороговых элементов26-32 в установившемся режиме работыпроисходит так же, как в пусковомрежиме, когда Формирователь-распределитель импульсов самостоятельновырабатывает сигнал управления,Изменяя напряжение на выходе дополнительного источника 53 напряжения, можно менять время заряда элементов активно-реактивного сопротивления 40-46 и, следовательно, частоту появления сигналов управления.Этим обеспечивается задание начальной частоты вращения в период запуска ВД.Изменяя коэффициенты суммированияз нелинейных сумматорах 5-11, можноизменять момент подключения секций 2синхронной машины 1 к источнику 55,Этим достигается оптималькьей режимработы синхронной машиныИспользование изобретения позволит повысить надежность запуска вентильцого электродвигателя, исключиввозможность подключения к источникупитания секций, ееамагничиваюедие силыкоторых направлены встречно и расширить Функциональные возможности путем управления синхронной машиной слюбым числом секций.Формула изобретенияВентильцый электродвигатель, содержащий сепхрокную машину, ш секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя частоты, выполненного с возможностью одновременного подключения 1: секций якорной обмотки к источнику питания, цепи управления силовь:ми ключами преобразователя частоты подключены к выходам ш-канального формирователя-распределителя ипульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сумматора, вьеход которого подключен к первому входу ееорогового элемента, к первому входу не - линейного сумматора п-го канала формирователя-распределителя импульсов подключен источник управляющего сигнала, преимущественно (и+1)-я секция якорной обмотки синхронной машины,12192 1 О к второму входу подключена одна изтп-Зс секций якорной обмотки с номерами от и до ,и:+ттт), к второму входукаждого порогового элемента подключена цепочка из последовательтто соединенных элемента активно-реактивного сопротивления и ключа, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповьпттения надежности запуска, в каждый канал формирователя-распределителя импульсов введены (ттК) дополнительных ключа, первые выводыкоторых подключены к общей точке соединения элемента активно-реактивного 36Ясопротивления иновного ктттча, второй вывод каждого основнго ключ тт-го канала ттодключен к выходу тврогового элемента (тт.)-го канята, образуя кольцевое соединение каналов расттределителя-формирователя нмттуиьФсов, второй вывод р-го дополнительного ключа и-го канала подключен к выходу порогового элемента д-го канала формирователя-распределтттеля импульсов, причем т 4,тт 1-( - 1)1= от 1 до ------- 12 41269236Составителй В. Комаров Редактор В. Иванова Техред Л.Олейник Корректор С. Шекмар Заказ 6044/56 Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий