Вентильный электродвигатель

Вентильный электродвигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Q Д - oт у Я

Союз Советскнх

Соцнвлнстнчесннх

Республик (ii)702467 (72) Автор изобретения

M È.Cò0ëбун (73) Заявитель

1 (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к коллекторным электрическим машинам с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью уп равляемых вентилей, и может быть использо.вано для регулируемого привода подъемных машин и лебедок, металлорежущих станков, буровых станков и во многих других случаях, когда требуется широкое и плавное регулирование скорости рабочих органов машин под нагрузкой.

Известен электродвигатель, содержащий якорную обмотку, секции которой подключены к источнику питания через коммутатор, вынолненный на тиристорах (1).

Известен также электродвигатель, который имеет статор с якорной обмоткой, вентильный коммутатор, содержащий группы тиристоров, через которые секции якорной обмотки присоединяются к источникам питания и к источникам коммутирующего напряжения, коммутирующие конденсаторы и источники для заряда этих конденсаторов(21, Использование конденсаторов для принудительной коммутации тирйс.--торов снижает надежность электродвигателя.

Целью изобретения является повышение надежности вентильного электродвигателя..

Для этого в вентильный электродвигатель, содержащий электрическую машину с якорной обмоткой, подключенной своими секциями к тиристорному коммутатору, состоящему из анодных и катодных групп рабочих и коммутирующих вентилей, и основной управляемый вылрямитель, введены дополнительный управляемый выпрямитель, вольт-добавочный трансформатор и два компаратора тока, причем дополнительный управляемый выпрямитель подключен к зажимам для источника питания переменюго тока через вольт-добавочный трансформа15 тор, один компаратор тока включен между, положительным выходным выводом основного управляемого выпрямителя я анодной группой рабочих вентилей тиристорного коммутатора, а второй компаратор,тока включен между отрицательным выходным выводом этого же выпрямителя и катодной группой рабочих вентилей тиристорного коммутатора, аиодная и ка тодная группы коммутирующих вентилей кото3 70246 рого подключены к выходу допоппитепьного управляемого выпрямителя.

На фиг.1 представлен вентильный электродвигатель; на фиг.2 - диаграммы напряжений основного и дополнительного управляемых

5 выпрямителей.

Вентильный электродвигатель содержит электрическую машину 1 постоянного тока с ротором 2 и с расположенной на статоре якорной обмоткой, секции 3-7 которой подключены к рабочим тиристорам 8-17 и коммутирующим тиристорам 18-27 коммутатора машины, основной управляемый выпрямитель 28, вольтдобавочный трансформатор 29, дополнительный управляемый выпрямитель 30, компараторы 31- 15

32 тока, датчик 33 положения ротора и блок

34 управления тиристорами управляемых выпрямителей и коммутатора электрической машины.

Диагонали основного управляемого выпрямителя соединены с сетью своими точками 35-37 2о непосредственйо, а дополнительного - точками

38-40 через вольт-добавочный трансформатор

29.

К каждому узлу соединения секций якорной обмотки подключены два рабочих тиристо- 25 ра (один подключен к узлу анодом, второйкатодом) и два аналогично подключенных коммутируйщих ти11истора. С противоположной стороны рабочие тиристоры 8, 10,12,14,16 соединены в анодную pymiy и через "входную — 30 цепь компаратора 31 тока подключены к плюсу осйовного прМляемого выпрямителя 28, а рабочие тйристоры 9,11,13,15,17 соединены в катодную группу и через входную цепь компаратора 32 йока подключены к минусу того же 3s выцрямителя. Комйутйрующие тиристоры 18, 20,22,24,26 соед Мйпл в Ыатодную группу и йодключейьт fc мйнуСу дополнительного управ- . ляемого вМпрнмителя 30, к плюсу которого подключены коммутирующие тиристоры 19,21, 4О

23,25,27, соединенные в анодную группу. Вал датчика 33 положения ротора механически соедййен с валом двухполюсного ротора 2, выходные электрические выводы этого датчика подключены к блоку 34 управления тиристорами управляемых выпрямителей 28 и 30 и коммутатора электрическои машины 1. Кроме того, к блоку 34 подключен источник управляющего напряжения (U), величиной которого зада-, ется угол открывания тиристоров управляемого о выпрямителя 28, и подключены выходные выводы компараторов 31 и 32 тока. Схема блока 34 и конструкции датчика ЗЗ соответствуют описанному ниже порядку работы тиристоров.

В исходном положении, когда управляющее напряжение (0) равно нулю, выходное напряжение управляемого выпрямителя 28 и ток в якорной обмотке двигателя тоже равны нулю.

7 4

Ирн этом ротор 2 лвигатепя неподвижен. При подаче на вход блока 34 управляанцего напряжения (U) угол управления тиристорами управляемого выпрямителя 28 уменьшается и на его выходе появляется напряжение. Одновременно с поступлением сигналов, открывающих тнристоры управляемого выпрямителя 28, аналогичные сигналы поступают на управляющие электроды тех двух тиристоров коммутатора электрической машины 1, которые должны быть открыты при данном положении ротора.

Пусть в какой-то момент времени открыты рабочие тиристоры 8 и 15, а остальные тиристоры коммутатора электрической машины 1 закрыты. При этом ток управляемого выпрямителя 28 протекает через входную цепь ком- паратора 31, тирнстор 8, две параллельные ветви, одна из которых содержит секции 3-5, а вторая - секции 6-7 якорной обмотки, через тиристор 15 и входную цепь компаратора 32. Допустим в рассматриваемый момент времени ротор 2 вращается по часовой стрелке или трогается с места в указанном направлении. Когда ротор 2 займет фиксируемое датчиком 33 положение, соответствующее началу коммутации секций 3 якорной обмотки, начинается процесс закрытия тиристора 8 и открытия тиристора 10. При этом блок 34 выдает сигналы на открытие коммутирующего тиристора 21 и того тиристора катодной группы дополнительного управляемого выпрямителя 30, который включен в ту же фазу, что и открытый в данный момент времени вентиль катодной группы основного управляемого выпрямителя. Одновременно прекращается поступление сигналов на открытие вентилей основного управляемого выпрямителя 28 и начинают поступать сигналы на открытие вентилей дополнительного управляемого выпрямителя 30. Если, например, непосредственно перед началом коммутации был открыт тиристор катодной группы, подключенный к точке 36, то в начале коммутации вместе с тиристором

21 откроется тиристор катодной группы дополнительного управляемого выпрямителя,присоедипенный к точке 39. В результате к тиривтору 8 и секции 3 якорной обмотки прикладывается напряжение вторичной обмотки вольт-добавочного трансформатора 29 (напряжение между точками Зб и 39), Это напряжение изменяет направление тока в коммутируемой секции 3 и закрывает тиристор 8. После снижения до нуля тока, протекающего через тиристор 8 и компаратор 31, с выхода последнего в блок 34 поступает сигнал, прекращающий подачу импульсов иа открытие тиристоров дополнительного управляемого выпрямителя.

Очередной импульс открывает тиристор 10

Вентильный электродвигатель, содержащий индуктор, якорь с обмоткой, подключенной своими секциями к тиристорному коммутатору, состоящему из анодных и катодных групп рабочих и коммутирующих вентилей, и основной управляемый выпрямитель, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены дополнительный управляемый выпрямитель, вольт-добавочный трансформатор и два компаратора тока, причем дополнительный управляемый выпрямитель подключен к зажимам для источника питания переменного тока через вольт-добавочный трансформатор, один компаратор тока включен между положительным выходным выводом основного управляемого выпрямителя и анодной группой рабочих вентилей тиристорного коммутатора, а второй компаратор тока включен. между отрицательным выходным выводом этого же выпрямителя и катодной группой рабочих вентилей тиристорного коммутатора, анодная и катодная группы коммутирующих

5 7024 и один из тирнсторов катодной группы вентилей управляемого выпрямителя 28. Напряжение в цепи тиристора 10 растет, в то время как в цепи гирнстора 21, который включен в другую фазу, напряжение падает.

Это приводит к естественному закрьпшо тиристора 21 н цепь нагрузки переходит в цепь рабочего тиристора 10 и катодной группы вентилей основного управляемого выпрямителя 28. Процесс коммутации секции якорной щ обмотки отражен на диаграмме напряжений (фиг,2), где приведены кривые напряжейия (U) в функции времени (t). Кривые Ц1, U>, 0 - фазные напряжения источника питания (сети переменного тока), действующие 15 в цепях основного управляемого выпрямителя

f I

28, U< U<, U3 - фазные напряжения, дей- . ствующие в цепях дополнительного управляемого выпрямителя 30. U<, U, U больше

1,1, 2, U3 на величину ЭДС вторичной об- 20 мотки вольт-добавлочного трансформатора, Пусть кривая а Ь с d е на фиг.2 соответствует выпрямленному фазному напряжению источника питания в цепи рабочего тиристора

8 и якорной обмотки. В момент, которому соответствует точка (е), открывается тиристор . 21, к цепи, которого действует напряжение

U2 дополнительного управляемого выпрямителя 30. В дальнейшем выпрямленное напряжение изменяется в соответствии с участком (fg) кривой 0 . В точке (q), соответствующей углу открывания тиристоров, происходит естественное переключение цепи якорной обмотки с коммутирующего тиристора 21 на рабочий тиристор 10, в цепи которого в данный момент 35 времени действует напряжение, большее, чем в цепи тиристора 21.

Следующей после секции 3 будет переключаться из одной ветви якорной обмотки в дру. гую секция 6. При этом рабочий тиристор 15 закроется после открытия коммутирующего . тиристора 26, и тиристор 26 закроется после открытия рабочего тиристора 17. Коммутация секции 6 протекает так же, как и секции 3, но при этом используется анодная группа вентилей дополнительного управляемого выпрямителя 30 и компаратора 32. Остальные секции якорной обмотки и тиристоры коммутатора электрической машины коммутируются аналогично, после коммутации секций 3 и 6 коммутируется секция 4, затем секция 7, далее секция 5, потом опять секция 3 и т.д. Скорость двигателя регулируется путем изменения угла открывания тйристоров управляемых выпрями1 телеи. Возможная максимальная скорость вращения вентильного электродвигателя (об/мин) определяется из следующей формулы:

И= о1, К

67 6 где m - число фаз управляемого выпрямителя (число фаз источника литания переменного тока);

f - частота переменного тока;

k - число секций якорной обмотки.

Зля трехфазного вентильного электродвигателя (фиг.1) максимальная скорость равна

1800 об/мин, На фиг.1 показан двигатель с двухполюсиым ротором, который может иметь обмотку возбуждения или постоянные магниты. Вентильный электродвигатель может быть выполнен с ротором иной конструкции. В частности, ротор может быть таким, как у асинхронного электродвигателя.

В известных вентильных электродвигателях, содержащих электрическую машину с тпрпсторным коммутатором якорной обмотки, коммутация осуществляется с помощью конденсаторов или друтих устройств, которые вводят в коммутируемую цепь кратковременный импульс тока, закрывающий тиристор. В предлагаемом устройстве в коммутируемую цепь вводится постоянно действующее напряжение и происходит естественный переход тока якорной обмотки в ту же цепь, в которой действует большее в данный момент времени напряжение. Такая коммутация обеспечивает повышение надежности предлагаемого вентильного электродвигателя .

Формула изобретения

702467

Ф

Ф ". 1 . с.4 ф« ..7 вентилей которого подключены к выходу до полнительного управляемого выпрямителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 301788, кл. Н 02 К 29/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 332551, кл. Н 02 К 29/02, 1972.

ЦНИИПИ Заказ 7605/51

Тираж 857 Подписное

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