Вентильный электродвигатель

Вентильный электродвигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к вентильным электродвигателям (ВД). Цель изобретения - повьшение надежности эксплуатации . ВД содержит синхронную машину I с секциями 1 якорной обмотки, преобразователь 3 частоты с силовыми ключами, формирователь-распределитель 4 импульсов, состоящий из нелинейных сумматоров 5-11 с первыми 12-18 и вторыми 19-25 входами и двухвходовых пороговых элементов 26-32, (П

.СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН t8

Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

1 6М з с>

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3539748/24-07 (22) 13.01.83 (46) 07.11.86. Вюл. Р 41 (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (72) А. А. Иванов и В. К. Лозенко (53) 621.313.13.0!4.2:621.382(088.8) (56) Электропромппленность и приборостроение, 1973, В 1, с. 21-24;

Авторское свидетельство СССР

Р 107161 кл. Н 02 К 29/02, 1982.

„.80„„ 269236 А1 (5п 4 Н 02 Р 6/02 Н 02 К 29 00 (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям (ВД). Цель изобретения — повышение надежности эксплуатации. ВД содержит синхронную машину с секциями I якорной обмотки, преобразователь 3 частоты с силовыми клю ами, формирователь-распределитель 4 импульсов, состоящий из нелинейных сумматоров 5-)1 с первыми .!2-!8 и вторыми 19-25 входами н двухвходовых пороговых элементов 26-32, 1 ключей 33-39 элементов 40 — 46 «ктивно-реактивного сопротивления „имеющих управляющие входы 47-53, к которым подключе» донолнитепьный регулируемый источник 54 напряженп я . ВД подключен к источнику 55 электрической энергии. Формирователь-распределитель 4 содержит (m-2k-1) 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 »l-ro канала подключен к вы269)»6 ходу поро гово го элемент» (и+К )-го канала, Второй вьп»од 1-го дополнительного ключа Il- ãо канала подключе»» к выходу порогового элемента 1.-гo канала формирователя-распределителя 4, При этом выбирается»п>4 k от

<<\

» ! до m/2 — {1 (— 1) j /4-1. При использовании изобретения исключается возможность подключения к источнику питания секций, намагничивающие силы которых направлены встречно, и расширяются функциональ»»ь»е возможности путем упранления синхронной машиной с любым числом секций, 4 ип.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к ве»»тильнь»м электродвигателям (БД), и может быть использовано н электроприводах, в частности н вентильных электроприводах с вентиляторным»»оменто»» 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 в секциях якорной обмотки синхронной машины; 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 !2-18 и вторыми 19-25 входами и двухвходоных 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 выходу преобразонателя 3 частоты, выполненного с возможностью одновременного

5 подключения Е секций к источнику питания, цепи управления силовыми ключами преобразователя 3 частоты подключены к выходам m-канального формирователя-распределителя 4 импуль10 сон, каждьп» канал которого выполнен в ниде днухвходового 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 подключен источник управляющего сигнала, например (и+1), т е. пятая секция 2 якорной обмотки синхронной машины 1, к второму входу 22 подключена одна из секций якорной обмотки, за исключением (n-k)...(п-l) секций 2 якорной обмотки. К второму входу порогового элемента, например 26, подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных активно-реактивного элемента.40 сопротивления и ключа 33 Каждый канал формировате30 ля-распределителя 4 импульсов содержит (m-Ж-2) дополнительных ключей

56-69. Первые выводы допол»»ительнь»х ключей 56 и 57, 58 и 59, 60 и 61, 62 и 63, 64 и 65, 66 и 67, 68 и 69 .»5 подключены к общей точке соединения элемента активно-реактинного сопро—

269236 4

Допустим, что в момент времени t< 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 э цементов 26 и 27, являющийся управляющим для преобразователя частоты 3, будет блокиро-. вать переключение пороговых элементов 29-32. Пороговый элемент 28 переключится в момент времени t после заряда элемента активно-реактивного сопротивления 42. Через

3 тивления 40 (41-46). и ключа 33 (3439), второй вывод ключа, например

33, подключен к выходу порогового элемента 28, вторые выводы дополнительных ключей, например 56 и 57, подключены к выходам пороговых элементов 30 и 29.

Рассмотрим работу устройства на примере ВД с семисекционной обмоткой якоря синхронной машины (фиг. !).

Преобразователь 3 частоты обеспечивает одновременное подключение двух секций якорной обмотки синхронной машины 1, т.е ° k=2.

При включении устройства (момент времени 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 сигнал поступает на элементы активно-реактивного сопротивления 43-45, перезаряд которых происходит с минимальной задержкой. При этом на вторых входах пороговых элементов 29-31 появляется положительный сигнал (на фиг. 2 сигнал на втором входе каждого порогового элемента показан пунктиром и приведенным к выходу порогового элемента, т.е. инвертированным). Сплошной линией показан сигнал на выходе.

Номер эпюры напряжения соответствует номеру позиции на фиг. 1. Это приведет к принудительной установке на выходе пороговых элементов 29-31 на— пряжения отрицательной полярности, Такая блокировка порогового элемента и-го канала будет продолжаться до тех пор, пока, по крайней мере, один из ключей п-го канала формирователяраспределителя импульсов будет открыт.

"0 !

55 ключ 33 произойдет перезаряд элемента активно-реактивного. сопротивления 40 и блокировка порогового элемента 26, После момента времени преобразователя 3 частоты будет подключать к источнику 55 электрической энергии секции 2 5 и Ь ) синхронной машины 1. При блокировке порогового элемента 26 закроется ключ 62 и элемент активно-реактивный сопротивления 43 начнет заряжаться. После его заряда пороговый элемент 29 переключится, преобразователь 3 частоты подключит к источнику 55 питания очередные секции 2 (3 и z ) синхронной машины 1.

Далее, после последовательного снятия блокировки с пороговых элементов 29, 30, 31, 32 и 26 и заряда элементов активно-реактивного сопротивления 43, 44, 45, 46 и 40 соответственно на выходах указанных пороговых элементов будут появляться управляющие сигналы, под действием которых преобразователь 3 частоты будет производить попарное последовательное подключение секций 2 якорной обмотки синхронной машины 1 и источнику 55 электрической энергии. Цикл повторяется, Устройство допускает колебательное движение ротора ВД в момент пуска. Это объясняется тем, что после момента времени t,, когда переключился пороговый элемент 26, не заблокированными останутся пороговые элементы 27, 28 и 32. Если первым пороговым элементом, переключившимся после момента времени t,, будет порого- вый элемент 28, то, начиная с момента времени t<, переключение пороговых элементов будет происходить в следующем порядке: 26, 28, 28 и 27, 28 и 29, 29 и 30, 30 и 31, 31 и 32, 32 и 26 и т.д.

Если после момента времени t< переключится пороговый элемент 32, то порядок 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 колебаний ротора 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 фазе °

3 1269

Реагируя на последовательность управляющих сигналов, преобразователь 3 частоты обеспечит поочередное попарное подключение секций 2 якорной обмотки синхронной машины 1 к источнику 55 электрической энергии.

Это вызовет вращение ротора ВД (не показан).

Реверсивное вращение ротора исключено за счет блокировки парой по- 1р роговых элементов формирователя-распределителя 4 импульсов пороговых элементов предыдущих каналов.

При достижении ЭДС секций 2 пороговой величины элементы 26-32 начинают срабатывать.

Переклеочение пороговых элементов

26-32 зависит в первую Очередь от сигналов ка первых входах, где они имеют меньший порог срабатывания. 20

Фаза наведенной в секции 2 ЭДС (фиг, 3) дает информацию о ееростраеественном положении ротора B)l, Сравкивая ЭДС секееи«1 между собой или

ЭДС одной из секций с управляеощим 25 сигкалом на нелинейных сумматорах

5-11 на выходе пороговых элемееетоез

26-32 можно получить управляющие сигееалье, соответствующеее пространственному положению ротора ВД. 30

Для формирования управляющих сигналов преобразователя 3 частоты могут быть использованы рязли «ные сек-. ции синхронной машины, D том числе и уже включенные. Однако с то п:и зрения обеспечения стабильности работы устройстеза и неизменности величины угла включения секции прп изменении частоты вращения в процессе пуска целесообразпее использо«зать., Bo-nnð- ЕЭ вых, секц«ко, которая вступит е. рабо-ту через один такт коммутации, т,е. (n+1)-секц«по, поскольку веел1очеееная перед ней «евл««ется (п-1)-секция, и во-вторых, любу«о другуео секцию, кроме уже вкл«оченееьех, т.е. кроме (и-1:),, (и-k+1) (n-1) секций. Так, например, для подключения к источнику 55 секции на период,„(ее.=2) (фиг. 3) при к=2 могут быть использованы секция (п+1), т.е. секция 6, и (п+4), т.е. секция g.

В качестве управляющего сигналя может быть использована не только

ЭДС (n+1) секции. Кроме "-,òoòî, можно использовать сигнал, пропорее«еое«альный частоте вращения ВД, Такой сигееа4« мОжнО пОлуч«еть с ПОМОЩ« «о Оде«О ПО

236 5 лупериодкого выпрямителя ЭДС секции якорной обмотки, устройство которого изображено на фиг, 4, В качестве управляющего сигнала можно также использовать источник 55 электрической энергии.

Блокировка пороговых элементов

26 — 32 в установившемся режиме работы происходит так же, как в пусковом режиме, когда формирователь-распределитель импульсов самостоятельно вырабатывает 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 суммирования

«з нелинейных сумматорах 5-11, можно изменять момент подключения секций 2 синхронной машины 1 к источнику 55, Этим достигается оптимальньей режим работы синхронной машины 1.

Использование изобретения позволит повысить надежность запуска вентильного электродвигателя, исключив возможность подкпючения к источнику питания секций, намагничиваюшие силы которых направлены встречно и расширить функциональные возможности путем управления синхронной машиной с любым числом секций.

Форму па изобретения

Вентильпый электродвигатель, содержащий сеп|хрокную 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 силовыми ключами преобразователя частоты подключены к выходам еее-канального формирователя-распределителя жепульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сумматора, вьеход которого подключен к первому входу порогового элемента, к первому входу не— линейного сумматора п-го канала формирователя-распределителя импульсов подключен источник управляющего сигнала, преимущественно (n+1) ÿ секция якорной обмотки синхронной машины, ! 2692

10 к второму входу подключена одна из

m-k секций якорной обмотки с номерами от и до (n-k+m — 1), к второму входу каждого порогового элемента подключена цепочка из последовательно соединенных элемента активно-реактивного сопротивления и ключа, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьш ения надежности запуска, в каждый канал формирователя-распределителя импульсов введены (m-2k-1) дополнительных ключа, первые выводы которых подключены к общей точке соединения элемента активно-реактивного

36

Я сопротивления и ()(новного ключа, вто рой вывод каждого основного ключ» и-го канала подключен к выходу порогового элемента (n-k)-го канала, образуя кольцевое соединение каналов распределителя-формирователя импуиьt сов, второй вывод р-го дополнительного ключа п ãо канала подключен к выходу порогового элемента i-го канала формирователя-распределителя импульсов, причем m>4, m 1-(— 1)

k= от 1 до — — — — — — — 1

2 4

1269236

Составителй В. Комаров

Редактор В. Иванова Техред Л.Олейник Корректор С. Шекмар

Заказ 6044/56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,, ул. Проектная, 4