Способ управления гистерезисным электродвигателем

Способ управления гистерезисным электродвигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИСТЕРЕЗИСНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, при котором формируют последовательность периодических фазных токов основной частоты питания и задают низкочастотную последовательность намагничивающих импульсов напряжения, причем на время подачи каждого из намагничивающих импульсов напряжения прекращают форми)ование периодических фазных токов основнойчастоты, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик и перегрузочной способности электродвигателя, после окончания каждого из намагничивающих импульсов напряжения отводят энергию, запасенную в фазах статора во время указанного импульса, в замкнутый контур гашения, образованный, например, с помощью разрядных,резисторов, рассей-, вают ее в упомянутом контуре, а пос (П ле окончания процесса рассеяния вновь формируют последовательность периодических фазных токов основной частоты питания. 00 00 -si

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

П9) (П) . ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

Ж4й()чаи

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3239112(24-07 (22) 26.01.81 (46) 30.03.83. Бюл. В 12 (72) В.Н. Тарасов, С.Ф. Позднухов, С.В. Прудников, A.È. Чернышев, И.В. Балюс, И.К. Барабанов, Н.Н. Рудановский и В.К. Щукин (53) 621.313.39-83(088.8) (56) 1. Мастяев Н.З., Орлов И.Н.

Гистерезисные электродвигатели, ч. 1.

М., МЭИ, 1968, с, 2 34 .

2. Делекторский Б.A. Тарасов B.Н.

Импульсные возбудители для микромашин с магнитным возбуждением. Электричество, 1978, 9 6, с. 7880. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГИСТЕРЕЗИСНЦМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, при котором формируют последсвательность периодических фазных токов основной

3(5)) Н, 02 P 7/36; Н 02 К 19/08 с частоты питания и задают низкочастот- ную последовательность намагничивающих импульсов напряжения, причем на время подачи каждого из намагничивающих импульсов напряжения прекращают формирование периодических фазных токов основной частоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения энергетических характеристик и перегрузочной способности электродвигателя, после окончания каждого из намагничивающих импульсов напряжения отводят энергию, запасенную в фазах статора во время указанного импульса, в замкнутый контур гашения, образованный, например, с помощью разрядных,резисторов, рассеи-Е

Ф вают ее в.упомянутом контуре, а после окончания процесса рассеяния вновь формируют последовательность пнвноннчнскнх фанннк токов основной частоты питания.

1008876

Цель изобретения — повышение энергетических характеристик и перегрузочной способности гистереэисного двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления гистерезисным электродвигателем, при котором формируют последовательность периодических фазных токов основной частоты питания и задают низкочастотную последовательность намагничивающих импульсов .напряжения, причем на время подачи каждого из намагничивающих импульсов напряжения прекращают 60 формирование периодических фазных токов основной частоты, после окончания каждого иэ намагничивающих импульсов напряжения отводят энергию, запасенную в фазах статора во время 65 ,r

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания высокооборотных гистерезисных двигателей.

Высокие энергетические характеристики гистереэисного двигателя могут быть получены лишь при использовании режима перевозбуждения, состоящего, в том, что искусственно увеличивают намагниченность ротора в рабочем режиме. 10

Известен способ управления гистереэисным электродвигателем, при котором перевозбуждение достигается пропорциональным регулированием напряжения во всех фазах двигателя пу- 15 тем его уменьшения по достижении ротором синхронной частоты вращения (1) .

Недостатком такого способа является то, что для его осуществления тре" буется специальный регулятор, значительно усложняющий реализацию..

Известен. также способ управления гистереэисным электродвигателем, согласно которому формируют последовательность периодических фазных токов основной частоты питания и задают низкочастотную последовательность намагничивающих импульсов напряжения, причем на время подачи каждого иэ намагничивающих импульсов напряжения прекращают формирование периодических фазных токов основной частоты на заданное время в определенную часть полуаериода частоты питания (2) .

Недостаток указанного способа состоит в том, что для ряда гистереау зисных двигателей, имеющих частоту питания более 400 Гц и выполненных с материалом ротора, прошедшим специальную термомагнитную обработку, невозможно обеспечить высокие знер- 40 гетические показатели и требуемую перегрузочную способность в синхронном режиме, так как известный способ не обеспечивает сохранность повышенной намагниченности ротоРа, необхо- 45 димой для перевозбуждения. укаэанного импульса, в замкнутый контур гашения, образованный, например, с помощью разрядных резисторов, рассеивают ее в упомянутом контуре, а после окончания процесса рассеяния вновь формируют последовательность периодических фазных токов основной частоты питания, На фиг.1 показано устройство питания высокооборотного гистерезисного двигателя, реализующее предлагаемый способ управления гистереэисным электродвигателем путем включения гасящих сопротивлений на фазы двигателя, с пассивными разъединительными элементами; на фиг.2 — то же, в качестве разъединительного элемента используется управляемый ключ и для управления разделительным и разъединительным ключами. введен блок. задержки; на фиг.3 то же, гасящее сопротивление, выполненное в виде резистора, шунтированного диодом, включено в цепь питания основного источника; на фиг.4 — то же, намагничивание двигателя осуществляется основным источником.

Устройство по фиг.1 содержит гистереэисный двигатель 1, подключенный через разделительный ключ 2 к основному источнику 3 питания. Через разъединительный элемент 4 к намагничивающим фазам двигателя 1 подключено гасящее сопротивление 5. Параллельно фазам двигателя 1 через разрядный ключ б подключен источник 7 импульсного намагничивания. Управление разделительным 2 и разрядным б ключами осуществляется от блока 8 управления импульсным источником, а управление основным источнйком 3 питания — от блока 9 управления.

Гасящие сопротивления могут быть включены на все фазы двигателя, если по ним протекает намагничивающий ток.

На фиг.2 разъединительный элемент

4 выполнен в виде ключа, цепь управления которого соединена с выходом блока 10 задержки. Второй выход блока 10 задержки подсоединен к управляющей цепи разделительного ключа 2.

Вход блока 10 задержки соединен с выходом блока 8 управления импульсным источником.

В устрОйстве по фиг.3 гасящее сопротивление, выполненное в виде резистора 11, шунтйрованного диодом

12, включено в цепь 13 питания.основного источника 3, выполненного на базе инвертора напряжения.

На фиг.4 в цепь управления ключами инвертора напряжения включен логический блок 14 коммутации ключей инвертора, который соединен своими входами с блоком 9 управления инвертором, блоком 8 управления импульс1008876 ным источником и блоком 10 задержки, который, в свою очередь, подключен к блоку 8 управления импульсным источником.

После прохождения намагничивающего импульса в двигателе образуется несимметричное магнитное поле, а периодическая составляющая которого неподвижна в пространстве относительно обмоток статора. Время затухания этого поля составляет 3-4 периода 10 частоты питания. Ротор высокооборотного двигателя, вращаясь в этом поле, теряет часть приобретенной в импульсе намагниченности, т.е. после перевозбуждения развоэбуждается. Это 15 ухудшает энергетические характеристики и снижает перегрузочную способность двигателя °

Улучшить энергетические характеристики двигателя и повысить его перегрузочную.способность можно, если сохранить приобретенную в импульсе намагниченность ротора. Для этого необходимо быстро погасить неподвижное в пространстве поле, исключив возможность размагничивания ротора.

Этого можно добиться, отключив на некоторое время после прохождения намагничивающего импульса двигатель от,источника,,питания. Однако при отключении двигателя на коммутационной аппаратуре возникает большое перенапряжение, что может вызвать выход ее из строя. Поэтому необходим приемник реактивной энергии,: выплескиваемой из двигателя после прохождения намагничивающего импульса, в качестве которого применяют сопротивление 5 (фиг.l), которое подключается к фазам двигателя после отключения источника 7. 40

На фиг.2 показана система питания, . где гасящее сопротивление 5 . представляет собой резистор,. а разъединитель..ный элемент 4 — управляемый ключ. Цепи управления разъединительного 4 .и . разделительного 2 ключей подключены к блоку 8 управления импульсным источником 7 через блок 10 задержки.

До прихода намагничивающего импульса разрядный 6 и разъединительный

4 ключи разомкнуты, а разделительный ключ 2 замкнут. Затем по команде блока 8 управления импульсным источником разделительный ключ 2 размыкается, а разрядный 6 замыкается, .подключая импульсный источник 7 к фазам двигателя 1. В фазах двигателя создается импульс тока, который намагничивает ротор. через определен-. ное время (длительность импульса), 60 задаваемое блоком 8 управления импульсного источника, разрядный ключ

6 размыкается и намагничивающий ток в фазах двигателя 1 начинает спадать. Для обеспечения быстрого спада-65 ния тока по сигналу блока 8 управления импульсным источником и блока

10 задержки разделительный. ключ остается разомкнутым, а разъединительный ключ 4 замыкается, подключая к фазам двигателя 1 гасящее сопротивление 5.

Разъединительный ключ 4 остается замкнутым до тех пор, пока ток в фазах двигателя 1 не уменьшится до номинального уровня. Одновременно остается разомкнутым разделительный ключ 2, препятствуя замыканию тока через основной источник 3 питания.

После спадания тока по команде блока 10 задержки разъединительный ключ

4 размыкается, отключая гасящее сопротивление 5, а разделительный ключ

2 замыкается, подключая двигатель 1 к основному источнику 3 питания.

На фиг.3 гасящее сопротивление

5, выполненное в виде резистора 11, шунтированного диодом 12, включено в цепь 13 питания основного источника

3, представляющего собой инвертор напряжения. Разделительный 2 и разрядный 6 ключи работают в противофазе. На время импульса по команде блока 8 управления импульсным источником размыкается разделительный ключ 2 и замыкается разрядный ключ 6, подключая фазы двигателя l к импульсномунамагничивающему источнику 7. -После; окончания импульса размыкания разРядного 6. и замыкания разделительного

2 ключей, реактивный ток замыкается через диоды обратного тока инвертора

3, гасящий резистор ll и выходной конденсатор первичного источника питайия. Наличие в цепи протекания тока гасящего резистора 11 уменьшает постоянную времени цепи и приводит к быстрому спаданию тока до номиналэ ного уровня.

В системе питания. по фиг.4 гасящее сопротивление 5 также включено в цепь 13 питания основного источника 3 — инвертора напряжения. В цепь управления ключами иивертора 3 введен логический. блок 14 коммутации ключей инвертора, на входы которого поступают сигналы с блоков 8 и 9 управления инвертором и импульснымисточником и блока 10 задержки. Наличие логического блока 14 коммутации ключей позволяет управлять каждым ключом инвертора 3 по команде блока 8 управления импульсным источником и блока 10 задержки независимо от сигнала блока 9 управления инвертором.

Возможность независимого управления ключами инвертора позволяет использовать основной источник — инвертор напряжения в качестве разрядного ключа, осуществляя широтно-импульсное перевозбуждение двигателя °

В определенный момент по сигналу бло1008876 ка 8 управления импульсным источником задерживается естественная коммутация ключей инвертора 3, что приводит к нарастанию тока в фазах двигателя 1 и намагничиванию ротора.

Энергия, необходимая для намагничивания, отбирается от первичного источника питания. После окончания импульса по команде блока 10 задержки размыкаются все ключи инвертора 3.

Это приводит к тому, что реактивный ток, замыкаясь через обратные диоды инвертора 3, гасящий резистор 11 и выходной конденсатор первичного источника, быстро спадает до номинального уровня. После этого управляющее воздействие со стороны блока 10 задержки и блока 8 управления импульсным источником прекращается и инвер тор 3 продолжает работу, подчиняясь блоку 9 управления инвертором.

5 Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет быстро погасить неподвижное в пространстве поле внутри двигателя, что дает воэможность сохранить уровень намагниfp ченности ротора, приобретенный при импульсном намагничивании,повысить перегрузочную способность гистерезисного двигателя почти в два раза и улучшить его энергетические характеристики. Кроме того, повышается надежность привода.

1008876

Составитель Л. Краснов

Техред A.Áàáèíåö Корректор A. Дэятко

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 2356/66 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Филиал гХ(П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная; 4