Вентильный электродвигатель

Вентильный электродвигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительного элемента в приводах большой и средней мощности. Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения перегрузочной способности. Для достижения указанной цели вентильный электродвигатель дополнительно содержит регулятор 59 напряжения, блок 60 импульсной модуляции и логический элемент И-НЕ 61, ходы которого подключены к выходам датчиков тока 52, 53 четных и нечетных тиристоров анодной группы, а выход-к входу блока 60 импульсной модуляции, выход которого подключен к управляющему входу регулятора напряжения, выход которого подключен к цепи питания источника коммутирующих импульсов, а вход - к источнику постоянного тока. При увеличении нагрузки увеличивается длительность интервала коммутации тиристоров, это приводит к увеличению времени одновременного появления сигналов на выходах датчиков 52, 53, что приводит к изменению коэффициента заполнения сигнала на выходе устройства 60 импульсной модуляции, что в свою очередь увеличивает напряжение на выходе регулятора 59. Напряжение питания источника коммутирующих импульсов увеличивается и длительность интервала коммутации уменьшается. Т.е.при увеличении нагрузки интервал коммутации тиристоров не изменяется. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

И НИ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Н 02 Р 6/02, Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и

M А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (61) 1483580 (21) 4485783/24-07 (22) 22,09.88 (46) 30.07.90. Бюл. И 28 (7i) Брянский институт. транспортного машиностроения (72) В.В.Симкин (53) 62 1. 313. 13. 014. 2.621. 382 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

1483580, кл. H 02 Р 6/02, Н 02 К 29/06, 1987. (54) ВЕНТИЛЬНЬЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительного элемента в приводах большой и средней мощности.

„.,90„,1 1582 24

Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения перегрузочной способности. Для достижения указанной цели вентильный электродвигатель дополнительно содержит регулятор 59 напряжения, блок 60 импульсной модуляции и логический элемент И-НЕ 61, ходы которого подключены к выходам датчиков тока 52, 53 четных и нечетных тиристоров анодной группы, а выход — к входу блока 60 импульсной модуляции, выход которого подключен к управляющему входу регулятора напряжения, выход которого подключен к цепи питания источника коммутирующих импульсов, а вход — к источнику постоянного тока. При уве1582324 личении нагрузки увеличивается длиs åëüíoñòü интервала коммутации тирис оров, это приводит к увеличению вреМени одновременного появления сигнат ов на выходах датчиков 52, 53, что

Приводит к изменению коэффициента заполнения сигнала на выходе устройст" ва 60 импульсной модуляции, что в свою очередь увеличивает напряжение на выходе регулятора 59. Напряжение питания источника коммутирующих импульсов увеличивается и длительность интервала коммутации уменьшается, т,е. при увеличении нагрузки интервал коммутации тиристоров не изменяется, 2 ил, о

Йзобретение относится к ..лтектро ехнике, в частности к электроприво15 у, и может быть использовано в каестве исполнительного элемента в приводах большой и средней мощности.

Целью изобретения является повыше (ие надежности путем увеличения пе1 егрузочной способности.

На фиг. 1 изображена функциональ«лая схема шестифазного вентильного лектродвигателя, на фиг. 2 — диаг— гаммы напряжений на выходах формиро25 дателей импульсов.

Вентильный электродвигатель содержит электромеханический преобразона Гель с. обмоткой якоря, включающей есть фаз 1-6, ротор с обмоткой воз- 30 уждения (не показан), датчик положеНия ротора с чувствительными элементами 7-12, источник коммутирующих импульсов с коммутирующим трансформа- тором 13. Первичная обмотка трансфор- 35 оратора 13 включает две последователь1ло соединенные секции 14 и 15, Начало

И конец первичной обмотки соединены с анодами первого 16 и второго 17 коммутирующих тиристоров соответст- 40

Венно, ее средний вывод подключен к объединенным катодам двух диодов 18 и 19 и образует положительный вход цепи питания источника .коммутируемых импульсов. 45

Вентильный электродвигатель содержит также тиристоры 20-25 анодной и тиристоры 26-31.катодной групп, управляющие электроды которых подключены через формирователи 32-37 им- 5п пульсов к выходам чувствительных элементов 7-12 датчика положения ротора соответственно. Каждый анодный вывод тиристоров 26-31 катодной группы объединен с катодным выводом соответ- 5

5 ствующего тиристора 20-25 анодной группы. Объединенные силовые выводы тиристоров 20, 26; 21, 27; 22, 28;

23, 29; 24, 30; 25, 31 подключены соответственно к точкам соединения смежных секций 1,2; 2,3; 3,4; 4,5;

5,,6; 6, 1 обмотки якоря.

Анодные выводы четных тиристоров

20, 22, 24 анодной группы подключены к началу первой вторичной обмотки

38 коммутирующего трансформатора 13.

Анодные выводы нечетных тиристоров

2 I, 23, 25 подключены к концу первой вторичной обмотки 38. Тиристоры 26, 28 и 30 катодным выводом подключены к началу второй вторичной обмотки

39 коммутирующего трансформатора 13, а нечетные тиристоры 27, 29 и 31 катодным выводом подключены к концу вторичной обмотки 39. Средние выводы каждой вторичной обмотки 38 и 39 подключены соответственно к положительному и отрицательному выводам источника постоянного тока.

Вентильный электродвигатель содержит также восемь 40-47 управляемых и два неуправляемых 48, 49 формирователей импульсов, четыре датчика 5053 тока, конденсатор 54, первый 55 и второй 56 дополнительные коммутирующие тиристоры, .-Катод первого коммутирующего тиристора 16 соединен с анодом первого дополнительного коммутирующего тиристора 55, который катодом,подключен к началу первичной обмотки датчика 50 тока.

Катод второго коммутирующего тиристора 17 соединен с анодом второго дополнительного коммутирующего тиристора 56, который катодом подключен к началу первичной обмотки датчика

51 тока. Концы первичных обмоток датчиков 50 и 51 тока объединены и образуют отрицательный вход питания источника коммутирующих импульсов.

Третий датчик 52 тока включен между началом первой вторичной обмотки 38 коммутирующего трансформатора 13 и анодами четных тирис".oðîí

82324

5 15

20, 22, 24 анодной группы, Четвертыи датчик 53 тока включен между концом обмотки 38 и анодами нечетных тиристоров 21, 23, 25 анодной группы.

Входы первого 40 и второго 41 управляемых формирователей импульсов соединены с выходами датчиков 52, 53 тока соответственно, а входы первого

48 и второго 49 неуправляемых формирователей импульсов — с выходами датчиков 50, 51 тока соответственно, Входы третьего 42, пятого 44 и седьмого 46 управляемых формирователей импульсов подключены соответственно к выходам чувствительных элементов 7, 9, 11 датчика положения ротора четных тиристоров 26, 28, 30 катоднай и нечетных тиристоров 2 1, 23, 25 анадной групп. Входы четвертого 43, шестого 45 и восьмого 47 .управляемых формирователей импульсов подключены соответственно к выходам .чувствительных элементов 8, 10, 12 нечетных тиристоров 27, 29, 3 1 катодной и четных тиристоров 20, 22, 24 анодной групп.

Выход формирователя 41 импульсов объединен с одним из выходных зажимов формирователей импульсов 43, 45, 47, 48 и подключен к управляющему электроду коммутирующего тиристора 17.

Выход формирователя 40 импульсов объединен с одним из выходных зажимов формирователей импульсов 42, 44, 46, 49 и подключен к управляющему электроду коммутирующего тиристора 16.

Объединенные вторые зажимы 57 формирователей импульсов 43, 45, 47, 40 подключены к управляющему электроду, второго дополнительного коммутирующего тиристара 56, а объединенные вторые зажимы 57 и 58 формирователей импульсов 42, 44, 46, 41 подключены к управляющему электроду первого дополнительного коммутирующего тиристора 55. Конденсатор 54 включен меж ду катодами тиристоров 16, 17, к которым соответственно подключены аноды диодов 18, 19. Дополнительно вентильный электродвигатель содержит регулятор 59 напряжения, блок 60 импульсной модуляции и логический элемент

И-НЕ 61, входы которого подключены к выходам-датчиков 52, 53 тока четных и нечетных тиристоров анодной группы, а выход — к входу блока 60 импульсной модуляции.

Выход блока 60 импульсной модуляции подключен к управляющему входу регулятора 59 напряжения, выход которого подключен к цепи питания источника коммутирующих импульсов, а вход — к источнику постоянного тока.

Вентильный электродвигатель работает следующим образам.

В момент запуска электродвигателя управляемые формирователи. импульсов

42-47 отключаются, а обмотка возбуждения обесточивается. Затем подается переменное прямоугольное напряжение на чувствительные элементы 7-12 датчика положения ротора. Предположим, чта в момент времени t (фиг,2) ротор вентильного электродвигателя находится в таком положении, при котором срабатывает чувствительный элемент 7, и импульсы поступают на входы формирователей 32, 42 импульсов, При этом формирователь 32 импульсов (фиг.2) будет работать в импульсном режиме, обеспечивая отпирание тиристоров 26, 23. В результате этого так якоря протекает по цепям: "+"-38-53-23-5-6- 1-26-39"-" и "+"-38-53-23-4-3-2-26-39"-".

Для обеспечения необходимой полярности первоначального заряда конденсатора 54 используются два датчика тока 52, 53 и формирователи 40, 4 1 импульсов. Срабатывает тот формирователь, вход которого соединен с датчиком тока, через первичную обмотку которого протекает ток, Так как ток протекает по первичной обмотке датчика тока 53, то формирователь 41 импульсов сформирует импульс управления в момент времени t (фнг,2) и

1 откроет тиристоры 55 и 17. В результате этого создается цепь заряда конденсатора 54: 59-15-17-54-55-50-59.

В конце заряда конденсатора 54 с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок, тиристэры 17, 55 запираются.

Затем в момент времени t z (фиг.2) включаются формирователи 42-47 импульсов и подается питание на обмотку возбуждения электродвигателя, чта обеспечивает поворот ротора. Когда угол поворота окажется равнымфазной зоне обмотки якоря, срабатывает чувствительный элемент 8 и отключается чувствительный элемент 7 датчика положения ротора (фиг,2), На выходах формирователя 33 импульсов появятся импульсы, которые откроют тиристоры 24, 27 соответственно анодной и катадной групп (фиг.1).

В результате этого фазы 2, 5 обмотки.

1О

1582324 якоря оказываются з амкнутыми чер ез открытые тиристоры 23, 24 и 26, 27 на вторичные обмотки соответственно

38 и 39 коммутирующего трансформатора 13.

Одновременно с выходов формирователя 43 импульсов поступят одиночные ймпульсы на управляющие электроды тиристоров 17, 56 (фиг. 1), при отпирании которых обмотка 15 коммутирую.,, щего трансформатора 13 подключается к тиристорному регулятору напряжения

59 и через нее начинает протекать ток, перемагничивающий сердечник магнитопровода коммутирующего тран сформатора 13, что обеспечивает наведение

ЭДС на вторичных обмотках 38, 39 коммутирующего трансформатора 13, Так как обмотки 38, 39 находятся в контурах 38-52-24-5-23-53-38 и 39-2620

-2-27-39, то это обеспечивает коммутацию тока в секциях 2, 5 якоря и обмотках 38, 39 коммутирующего трансформатора 13. При этом ЭДС обмоток

38, 39 прикладываются к тиристорам

24, 27 в прямом, а к тиристорам 26, 23 в обратном направлениях, В момент равенства тока параллельной ветви якоря току коммутации тиристоры 23, 26 закрываются и ток якоря начинает протекать по цепям: "+"-38-52-24-5-4-3-27-39-"-" и "+"-38-52-24-6-1-2-27-39-"-.

После того, как закрываются тиристоры 23, 26, процесс перемагничи- 35 ванин коммутирующего трансформатора

13 заканчивается, ЭДС самоиндукции обмотки 15, уменьшаясь, способствует увеличению тока через тиристоры 17, 56 и датчик тока 51. Вследствие 40 этого в момент времени t+ на выходе формирователя 49 импульсов появится импульс управления и откроется тиристор 16. Ранее заряженный конденсатор 54 с полярностью, указанной 45 на фиг. 1 без скобок, лерезаряжаясь по контурам 54-17-14-16-54 и 54-19-14-16-54, обеспечивает закрытие тиристора 17, а далее перезаряжается по цепи 59-14-16-54-56-51-59. В кон- 50 це перезаряда ток конденсатора 54 уменьшается до нуля и тиристоры 56, 16 закрываютсяр а конденсатор 54 приобретает полярность, указанную на фиг. 1 в скобках. 55

В дальнейшем ротор электродвигателя приходит во вращение и все описанные процессы циклически повторяю ся.

Динамический характер изменения момента сопротивления на валу электродвигателя изменяет длительность процесса коммутации. При неизменном значении ЭДС коммутации интервал времени коммутации тока в секциях обмотки якоря электродвигателя может превысить время поворота ротора на

60 эл.град, что приведет к нарушению его работы. . Регулятор 59 напряжения, блок 60 импульсной модуляции и логический элемент И-НЕ 61, включенные в источник коммутирующих импульсов, обеспечивают регулирование ЭДС коммутации в функциональной зависимости от длительности процесса коммутации тока в секциях обмотки якоря электродвигателя. Происходит эта следующим образомм.

На междукоммутационных интервалах, когда ток якоря протекает лишь по первичной обмотке одного из датчиков тока 52, 53, на выходе элемента

И-HF. 61 возникает потенциал высокого уровня, а на коммутационных интервалах, когда ток якоря протекает по двум первичным обмоткам датчиков тока

52, 53, на выходе элемента И-НЕ 61 создается потенциал низкого уровня.

Таким образом, на выходе элемента

И-НЕ 61 при чередовании коммутационных интервалов формируются импульсы, пропорциональные длительности процесса коммутации тока в секциях обмотки якоря электродвигателя. Эти импульсы поступают на вход блока 60 импульсной модуляции, который изменяет коэффициент заполнения регулятора 59 напряжения, а следовательно, и напряжение на его выходе.

Так, при наборе момента сопротивления длительность процесса коммутации в каждой последующей коммутируемой секции обмотки якоря будет увеличиваться. Это обеспечит рост длительности импульсов, формируемых элементом И-НЕ 61, В результате этого устройство 60 импульсной модуляции будет увеличивать коэффициент заполнения регулятора 59 напряжения, а следовательно, и напряжение в цепи питания источника коммутирующих импульсов. Вследствие этого ЭДС коммутации возрастает, обеспечивая снижение длительности процесса коммутации.

Таким образом, создается отрицательная обратная связь по длительности коммутационного процесса, обеспе-

Бентильный электродвигатель по авт.св. 11 1483580, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения перегрузочной способности, в него дои«

1р у t> 4 4 4 б 7

Фиг, 1

Составитель А,Иванов

Техред М.Ходаннч Корректор И.Муска

Редактор А.Лежнина

Заказ 2096 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Гос

ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

9 1582324 10 чивающая его стабилизацию, вследст- полнительно введены регулятор напрявив чего перегрузочная способность жения, блок импульсной модуляции и электродвигателя при динамическом логический элемент И-НЕ, входы кото характере изменения нагрузки повыша- рого подключены к выходам датчиков

5 ется. тока четных и нечетных тиристоров анодной группы, а выход — к входу

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я блока импульсной модуляции, выход которого подключен к управляющему входу регулятора напряжения, выходом подключенного к цепи питания источника коммутируемых импульсов, а входом — к источнику питания постоянного тока.