Вентильный электродвигатель

Вентильный электродвигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ , содержащий ротор, статор с многосекционной обмоткой якоря, со единенной с выходом инвертора, управляющие цепи плеч которого соединены с выходом датчика положения ротора, и коммутирующее устройство, включенное между силовыми цепями плеч инвертора и обмотки якоря, и включающий в себя источник коммутирующего напряжения и трансформатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, коммутирующее устройство выполнено в виде диIf Wf l/ gftAf 13 Bi4fe.j. Ki, -.-...-.j намического трансформатора, содержащего статор, на котором расположена первичная кольцевая обмотка, и узлы коммутации, количество которых равно числу секций обмотки якоря и каждый из которых включает в себя магнитопровод , охваченный коммутирующей секцией вторичной обмотки трансформатора , ротор содержит чередующиеся магнитопроводящие и электропроводные демпфирующие участки, обращенные к магнйтопроводу коммутирующих узлов, а каждая из коммутирующих секций вторичной обмотки трансформатора подключена между общей точкой тиристоров С S ветви инвертора и общей точкой смежных секций обмотки якоря. (Л 2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что магни- . с топровод коммутирующего трансформатора снабжен дополнителып.тмм выступами, на статорной части которых расположены обмотки управления, причем дополнительные выступы расположены также на одной из сторон роторных магнит со ел ных участков с чередованием через один. оо INO ЬО

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gag Н 02 К 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21 ) 3437577/24-07 (22) 07.04.82 (46) 30.05.84. Бюл. У 20 (72) В.Н. Григорьев, В.С. Рогачевский и А.Ф. Котомина (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила" им. С.N. Кирова (53) 621.313.13.014.2:621.382(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 568997, кл. Н 02 K 29/02, 1977.

2. Патент ФРГ 1 - 1816576, кл. 21 сР 41, 1970. (54)(57) 1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор, статор с многосекционной обмоткой якоря, со- единенной с выходом инвертора, управляющие цепи плеч которого соединены с выходом датчика положения ротора, и коммутирующее устройство, включенное между силовыми цепями плеч инвер" тора и обмотки якоря, и включающий в себя источник коммутирующего напряжения и трансформатор, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, коммутирующее устройство выполнено в виде ди„„Я0.„109 322 А намического трансформатора, содержа.щего статор, на котором расположена первичная кольцевая обмотка, и узлы коммутации, количество которых равно числу секций обмотки якоря и каждый из которых включает в себя магнитопровод, охваченный коммутирующей секцией вторичной обмотки трансформатора, ротор содержит чередующиеся магнитопроводящие и электропроводные демпфирующие участки, обращенные к магнитопроводу коммутирующих узлов, а каждая из коммутирующих секций вторичной обмотки трансформатора подключена между общей точкой тиристоров ветви инвертора и общей точкой смеж- э сю ных секций обмотки якоря.

2. Электродвигатель по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что магии- . С топровод коммутирующего трансформатора снабжен дополнительными выступами, Я на статорной части которых расположены обмотки управления, причем дополнительные выступы расположены также на одной из сторон роторных магнитных участков с чередованием через один.

СО

1095322

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным двигателям с искусственной коммутацией.

Известны способы и устройства ис кусственной коммутации тока для силовых электрических цепей, содержащих тиристоры, в том числе и в вентильных двигателях. Устройства основаны на использовании электрического поля заряженного конденсатора или электромагнитного поля трансформатора. В первом. случае коммутация носит название емкостной, во втором †электромагнитной.

Известен вентильный электродвигатель, содержащий статический коммутирующий трансформатор с числом сек-.; ций вторичной обмотки, равным удвоен« ному числу секций обмотки якоря двигателя. Секции вторичной обмотки коммутирующего трансформатора отделены от источника питания неуправляемыми вентилями, число которых на два больше числа секций вторичной обмотки трансформатора (1 .

Однако известный коммутирующий трансформатор применительно к двигателям с многосекционными обмотками и коаксиальной конструкцией тиристорного коммутатора имеет большое чис ло длинных связей вторичных обмоток трансформатора с силовым коммутатором и с секциями обмотки якоря двигателя, что приводит к увеличению параметров коммутируемых контуров, а следовательно, к росту коммутирующей ЭДС, росту потерь и габаритов устройства.

Кроме того, происходит. нарушение идентичности коммутационных циклов вследствие неизбежного разброса параметров вторичных цепей многообмоточного трансформатора и неидентичности связей с секциями якорной обмотки двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с многосекционной обмоткой якоря, соединенной с выходом инвертора, управляющие цепи плеч которого соединены с выходом датчика положения ротора, и коммутирующее устройство, включенное между силовыми цепями плеч инвертора и обмотки якоря, и включающий в себя источник коммутирующего напряжения и трансформатор 121, 2

Однако данное устройство характеризуется тем, что в контуре главного тока коммутирующие ЭДС переключения анодных и катодных групп вентилей складываются и тем самым вызывают пульсации тока, подавление которых достигается введением громоздких металлоемких дросселей, Неидентичность коммутационных параметров, вызванная несимметрнчностьн.точек подключения вторичных обмоток трансформатора по отношению коммутируемых контуров, вызывает неидентичность коммутационных циклов, что заставляет повышать мощность коммутационных импульсов, а следовательно, требует увеличения массы и габаритов коммутирующих устройств.

Наличие отдельно установленного датчика положения ротора с системой формирования и усиления управляющих импульсов также ведет к увеличению массы и габаритов.

Церью изобретения является уменьшение массы и габаритов и упрощение системы управления тиристорным коммутатором.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем ротор, статор с многосекционной обмоткой якоря, соединенной с выходом датчика положения ротора, и коммутирующее устройство, включенное между силовыми цепями плеч инвертора и обмотки якоря, и включающий в себя источник коммутирующего. напряжения и трансформатор, коммутирующее устройство выполнено в виде динамического трансформатора, содержащего статор, на котором расположена первичная. кольцевая обмотка, и узлы коммутации, количество которых равно числу секций обмотки якоря и каждый из которых включает в себя магнитопровод, охваченный коммутирующей секцией вторичной обмотки трансформатора, ротор содержит чередующиеся магнитопроводящие и электропроводные демпфирующие участки, обращенные к магнитопроводу коммутирующих узлов, а каждая из коммутирующих секций вторичной обмотки трансформатора подключена между общей точкой тиристоров ветви инвертора и общей точкой смежных секций обмотки якоря.

Кроме того, магнитопровод коммути рующего трансформатора снабжен узкими дополнительными выступами, на статорной части которых расположены об3 1095 мотки управления, причем узкие выступы расположены также на одной из сторон роторных магнитных участков с чередрванием через один.

Положительный эффект достигается эа счет того, что устраняются пульсации тока в якорной цепи, вызванные действием суммарной коммутирующей

ЭДС и, в связи с этим, отпадает не- обходимость в сглаживающем дросселе.

Кроме того, улучшаются виброакустические характеристики, а применение трансформатора с вращающимся демпфером приводит к выравниванию параметров коммутируемых контуров, к снижению установленной мощности динамического трансформатора и .существенно упрощает систему управления инвертором. В результате повышается коммутационная устойчивость вентильного двигателя, снижаются материалоемкость, масса и габариты.

На фиг. 1 изображена конструкция динамического коммутирующего трансфор матора вентильного электродвигателя; на фиг. 2 — электрическая схема соединения обмоток трансформатора с обмотками и тиристорами инвертора вентильного двигателя.

Динамический трансформатор (фиг.1) содержит два основных узла: ротор 1

30 и статор 2. Ротор 1 расположен на валу вентильного двигателя и несет на ободе активные элементы (ферромагнитные вставки 3), число которых рав" но числу полюсов электродвигателя, и демпфирующие элементы 4. В статоре 2 равномерно по окружности расположены узлы коммутации. Количество узлов коммутации равно числу секций якорной обмотки вентильного двигателя.

Каждый узел коммутации имеет ферромагнитный сердечник 5, на котором закреплена катушка б вторичной обмотки трансформатора, а в специальных пазах узкой части пакета стали сердечника расположены две катушки 7 управления тиристорами анодной и катодной групп инвертора. Все узлы коммутации закреплены в корпусе статора 2 с помощью нажимного кольца 8.

В расточке кольца, образованного сердечниками 5, расположена кольцевая первичная обмотка 9 трансформатора, которая получает питание от источника переменного тока повышенной частоты (не показан) ° Вторичные обмотки трансформатора 10 — 13 подклю- . чены к обмотке якоря двигателя 14-19

322 4 и тиристорному коммутатору 20-27 таким образом, чтобы их ЭДС в комму- тируемом контуре суммировалась (начало обмоток отмечено на фиг. 2 точкой), При переключении тока с тиристора 20 на тиристор 22 в анодной группе в контуре действует сумма

ЭДС е х и е „„. В тоже время влияние

1О К1 ° коммутирующих ЭДС на внешнюю цель отсутствует, так как их алгебраическая сумма всегда равна нулю. В контуре тока 1, образованном источником питания двигателя (не показан), откры тыми тиристорами 20 и 25, коммутирующими обмотками трансформатора 10 и

12 и якорной обмоткой двигателя ЭДС е х1„и е уравновешены (фиг. 2).

12

Работа вентильного электродвигателя осуществляется следующим образом.

Вследствие того, что тангенциальный размер ферромагнитных вставок 3 выбран равным или несколько большим шага расположения коммутирующих узлов трансформатора, создаются условия для включения двух тиристоров из анодной и катодной групп (подается управляющий импульс и создаются благоприятные анод ные условия). Затем повышают напряжение на зажимах двигателя, подготовленные к включению тиристоры открываются и ротор двигателя приходит во вращение. Включается в действие очередная пара коммутирующих узлов и происходит коммутация тока в тиристорах. Далее процесс циклически повторяется. При вращении ротора в динамическом трансформаторе .происходит циклическая коммутация магнитного потока вращающимися ферромагнитными вставками 3 ротора 1 и демпфирования потоков рассеяния в межкоммутационной зоне демпфирующими элементами 4.

Указанное позволяет рассматривать трансформатор с точки зрения установленной мощности как одиночную секцию, попеременно включаемую во все коммутируемые контуры. Это дает основание считать, что установленная мощность трансформатора составляет 2Р/N часть полной мощности, где N — число секций вентильного двигателя. Управление инвертором 20-27 электродвигателя осуществляется с помощью обмоток управления 28-35 коммутирующего трансформатора.

ЭДС обмоток управления и коммутирующих обмоток создаются одним магнитным потоком и пстому совпадают по фазе, что дает возможность начать

5 1095322 и завершить коммутационный цикл за время одного полупериода ЭДС несущей частоты.

Предлагаемое устройство обеспечивает надежную коммутацию вентильного двигателя при.пуске и устойчивые ха-, рактеристики, существенно упрощает систему управления инвертором, конструктивно объединяя датчик положения ротора с узлом коммутации, исключая необходимость усиления мощности управляющего сигнала, снижает массу, габариты и стоимость вентильного двигателя. Устройство может быть использовано в электродвигателях, имеющих многосекционную обмотку якоря различного применения в том числе и двигателях с тяжелыми условиями

10 пуска.

1095322

НРйтдалд

УстройсаОо рорииро3ания

I оплулсМ !

ЙЦ00Ю

Корректор М, Демчик

Заказ 3615/38 Тираж 667

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Санталов

Редактор Т. Митейко Техред T.фанта i и

Ьжй