Вентильный электродвигатель

(11), 445104 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДВПЛЬСТВ 61) Зависимое от авт. свидетельства(51 М Кл. Н 02 к 2 Государственный номитет Совета Министров СССР по делам изабретеннй и открытий(54) 3 ЕНТИЛЬ Изобретение относится к области регулируемого электропривода.Известны вентильные электродвигатели, на магнитопроводах статора которых размещены обмотки возбуждения, подключенная к однофазной сети переменного тока пер-вичная обмотка динамического трансформатора и первичная обмотка управляющего трансформатора, а на роторе - совмещенные с вторичными обутками динамического трансформатора секции якорной обмотки электро двигателя, замкнутые полупроводниковыми ключами, например тиристорами, к управляющим цепям которых подключены вторичные обмотки управ-. ляющего трансформатора,Однако такие электродвигатели имеют низкие энергетические показатели, обусловленные сильным влиянием потока реакции якоря и малой эффективностью работы динамического трансформатора.Цель изобретения - повысить энергетические показатели элентро- двигателя. Это достигается за счет увеличения эффективности работы динамического трансформатора, т.е.увеличения среднего значенйя тока 5 в секциях обмотки якоря при заданном значении напряжения питания, а также уменьшения влияния потока реакции якоря в зоне действия основного потока возбуждения без увеличения воздушных зазоров в о магнитных цепях системы возбуждения и динамического трансформатоДля этого магнитопровод ротора выполнен с торцовой, рабочей 5 поверхностью и состоит из отдельных ферромагнитных элементов, разделефных по всей длине аксиальными воздушными зазорами, в которыхрасположены активные проводники о секциИ якорной обмотки, а магнитопровод статора системы возбуждения состоит из кольцевых сердечников замкнутых двумя П-образнымиферромагнитными элементами, каждыйиз которых несет обмотку возбужде ния.104 4 На фиг. 1 йоказан предлагаемый электродвигатель, частичныйпродольныР разрезна Фиг, 2 -разрез по А-А на фиг. 1; на фиг.З .- разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг., 54 - схема секции обмотки якоря;на фиг. 5 - конструкция управляющего трансформатора; на фиг. 6 -схема замыкания силовых линий потока реакции якоря по элементам .магнитопровода двигателя.Ротор 1 двигателя закрепленна валу 2 и имеет по окружностивырезы, в которых размещаются фер- .ромагнйтные элементы 3 разделенные между собой по всей длине аксиальными воздушными зазорами, вкоторых располагается обмотка якоря 4, На роторе размещены полупроводниковые ключи (тиристоры) 5, "Статор состоит из двух Фланцев 6,7, выполненных из немагнитного материала, в пазах которыхпомещены ленточные кольцевые сердечники 8,9. Фланцы и кольцевыесердечникй имеют вырезы для магнитопроводов 10,11 динамическоготрансформатора с первичными однофаэными обмотками 12,13 переменно- .,го тока, Вторые обмотки динамического трансформатора совмещены ссекциями обмотки якоря. Магнитопровод системы возбуждения включает ленточные кольцевые сердечники 8,9 и замыкающие их П-образныеферромагнитные элементы 14,15 собмотками 16,17 возбуждения,Пример йамотки секции обмоткиякоря показан на фиг. 4 (для простоты в каждом пазу показано по од- оному активному проводнику). Обмотка выполнена с диаметральным шагом.Концы каждой секции замкнуты паройвстречно включенных тиристоров 18,19, Контур секции обмотки якоря 4сцепляется с двуми переменнымимагнитными потоками и двумя магнитными потоками вбзбуждения, Зоны 20,21 действия переменных магнитных потоков динамического транс- "форматора условно ограничены пунктиром,Йа П-образном статоре 22 упнавляющего трансформатора (см.иг, 1,5) размещена первичная обмотка 23. Вторичные обмотки 24располагаются на тороидальном магнитопроводе ротора 25, закрепленном на валу двигателя. Число вторичных обмоток управляющего трансформатора равно числу тиристоров,т.е. вдвое больше числа секций обмотки якоря. На фйг. 6 представлена схема,замыкания силовых линиИ потока реакции якоря по элементам магнитопровода двигателя для момента времени, когда переменный ток в первичнйх обмотках динамическоготрансформатора имеет указанное. нафиг. б направление. Показаны также активные проводники обмоткиякоря и направления тока в них, атакже направление силовых линийпотока реакции якоря в тороидальных сердечниках и в магнитопроводах статора динамического трансформатора.Двигатель работает следующимобразом,Первичные обмотки 12, 13 динамического трансформатора включены последовательно и встречно исоздают два магнитных потока, изменяющихся в противофазе. Сцепляясь с контуром секции обмотки якоря, они создают в ней сумматорнуюпеременную э.д,с. При включенииодного из тиристоров 18,19 по обмотке протекает выпрямленныИ пульсирующиИ ток. Активные проводникиобмотки якоря находятся в зоне действия двух магнитных потоков возбуждения разных направлениИ, созда-ваемой постоянными токами, йротекающими в обмотках 16,17, что приводит к возникновению вращающегоэлектромагнитного момента. При повороте ротора на 90 по отношениюк положению, лображенному на фиг.4, когда активные проводники секцйи окажутся в зонах 20,21 действия переменных потоков, суммарноепотокосцепление контура секцииобмотки якоря с переменными потоками равно нулю, и э.д.с. не наводится,Для включения тиристоров используется управлиющи трансформатор, имеющий одну первичную обмотку, на которую выдаются однополярйые импульсы управления, синхронизированные с напряжением сети. Каждой секции обмотки якорясоответствуют две вторичные обмотки управляющего трансформатора, намотанные одинаково и включейные в цепи управляющих тиристоров 18,19 таким образом, что совпадение во времени импульса науправляющем электроде и положительной полуволны э.д.с наводимой в секции, обесйечйваетсялишь для одного из двух тиристоров,соответствующих даннои секции, чтои приводит к протеканию в обмотке5якоря выпрямленного тока.Для коммутации тока в секция обмотки якоря в данной конструкци используется явление опрокидывания фазы переменноИ э.д.с. при пр хождении секцией линии геометрической нейтрили машины, которая в даннрм случае соединяет центры зо 20,2 действия переменных потоков и йроходит через центр вращения ротор.При опрокидывании фазы э.д.с. в секции совпадение во времени им пульса на управляющем электроде и положительной полуволны э,д.с.обеспечивается уже для другого ти ристора, что и приводит к коммута ции тока. Таким образом, при вращ нии якоря секции его обмотки коммутируются последовательно во вре мени при одновременной подаче упр зляющих импульсов на все тиристор что позволяет создать достаточно простую одноканальную схему управ ления двигателем, обеспечивающую регулирование скорости и реверс за счет соответствующего азового сдвига управляющих импульсов по отношению к напряжению питания, а следовательно по отношению к переменной э.д.с., наводимой в обмотке якоря.Силовые лйнии части потока реак ции якоря, действующей в зоне осно ных полюсов системы возбужцения, з мыкаются в осевом направлении по ферромагнитным элементам 2 ротора а в полоскостях, перпендикулярных оси вращения - по ленточным коль цевым сердечйикам 8,9. Направлени силовых линий потока реакции якоря на фиг. б условно показано пун ктиром. Для этой части потока реа ции якоря, которая может одновременно считаться потоком расстояния вторичной оомотки динаиическо го трансформатора, магнитная цепь включает в себя четыре воздушных зазора. Магнитная цепь части пото ка реакции якоря, которая замыкается по магнитойроводу статора динамического трансформатора и сцепляется с его первичной обмоткой, а также аксиально замкнутые магйитные цепи потоков возбуждени и потока первичноИ обмотки динамического трансформатора, имеют два воздушных зазора, тйм достигается существенное ослабление части потока реакции якоря, замык ющейся в зоне действия полюсов си темы возбуждения, и уменьшение и 445104 6дуктивности рассеяния вторичной обмотки динамического трансформатора, что позволяет повысить эффективность его работы.В режиме насыщения магнитопровода системы возбуждения частьпотока реакции якоря (размагничин вающая составляющая ) может замыкаться также по П-образным элемен 1 там 14,15, так как условия замыкания йодмагничивающей и размагничивающей составляющеИ через этиэлементы будут различными. В этомслучае сцепляясь с контурами обмоток 16,17 возбуждения, импульсный поток реакции якоря наводит вних переменные э.д.с. Протекающие е. под действием этих э.д,с. токио создают встречно деИствующие потоки, вследствие чего размагничиваю- а- щая составляющая потока реакции ы, якоря оказывается в значительнойстепени скомпенси ованной такжеи в этом режиме. Обмотки возбуждения выполняют в данном случае также функцию компенсационных обмоток.ПредметизобретениязоВентильный электродвигатель,на магнитопроводах статора которого размещены обмотки возбуждения,подключенная к однофазной сети пев-ременного тока первичная обмотка а- динамического трансформатора и первичная обмотка управляющего трансформатора, а на роторе - совмещенные со вторичными обмотками дина, мического трансформатора секцииякорной обмотки электродвигателя,замкнутые полупроводниковыми ключами, например тиристорами, к управляющим цепям которых подключе, ны вторичные обмотки управляющеготрансформатора., о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей,магнитопровод ротора выполнен с5 о торцовой рабочей поверхностью исостоит из отдельных ферромагнитных элементов, рааделенных повсей длине аксиальными воздушнымизазорами, в которых размещены акя 5 тивные проводники секций якорнойобмотки, а магнитопровод статорасистемы возбуждения состоит изленточных кольцевых сердечников,замкнутых двумя П-образными ферромагнитными элементами, каждыйиз которых снабжен обмоткой возбуждения.445104 Фиг. б Изл. м 29 ЦНИ 1 П 1 Государственного комитета Совета Министров СССР по лсааи изобретений и открытий Москва, 113035, Раушская наб., 4 Предприятие Патент, Москва, Г 59, Бережковская наб., 24