Способ управления гистерезисным электродвигателем Советский патент 1983 года по МПК H02P7/36 H02K19/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания высокооборотных гистерезисных двигателей. Высокие энергетические характерис тики гистерезисного дв игатёля могут быть получены лишь при использовании режима перевозбуждения, состоящего , в том, что искусственно увеличивают намагниченность ротора в рабочем режиме . Известен способ управления гистерезисным электродвигателем, при котором перевозбуждение достигается пропорциональным регулированием напряжения во всех фазах двигателя путем его уменьшения по достижении ротором синхронно частоты вращения Щ Недостатком такого способа являет ся то, что для его осуществления тре буется специальный регулятор, значительно усложняющий реализацию.. Известен также способ управления гистерезисным электродвигателем,- сог ласно которому формируют последовательность периодических фазных токов основной частоты питания и задают низкочастотную последовательность на магничивающих импульсов напряжения, причем на время подачи каждого из намагничивающих-импульсов напряжени прекращают формирование периодически фазных токов основной частоты на заданное время в определенную часть по лупериода частоты питания 2 . Недостаток указанного способа состоит в том, что для ряда гистерезисных двигателей, имеющих частоту питания более 400 Гц и выполненных с материалом ротора, прошедшим специальную термомагнитную обработку, невозможно обеспечить высокие энергетические показатели и требуемую перегрузочную способность в синхронном режиме, так как известный способ не обеспечивает сохранность повышенной намагниченности ротора, необходимой для перевозбуждения. Цель изобретения - повышение энер гетических характеристик и перегрузочной способности гистерезисного двигателя. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления гистерезисным электродвигателем, при котором формируют последовательность периодических фазных токов основной частоты питания и задают низкочастот ную последовательность намагничивающих импульсовНапряжения, причем на время подачи каждого из намагничиваю щих импульсов напряжения прекращают формирование периодических фазных токов основной частоты, 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, 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 гистерезисным 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, шунтированнрго диодом, включено в цепь питания основного источника; на фиг.4 - то же, намагничивание двигателя осуществляется основным источником. Устройство по фиг.1 содержит гистерезисный 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 6 ключами осуществляется от блока 8 управления импульсным источником, а управление основным источником 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.З гасящее сопротивление, выполненное в виде езистора 11, шунтированного 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 инвер- . тором, блоком 8 управления импульсним 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 относитель но обмоток статора. Время затухания этого поля составляет 3-4 периода частоты питания. Ротор высокооборотного двигателя, вращаясь в этом поле теряет часть приобретенной в импульсе намагниченности, -т.е. после перевозбуждения развозбу дается. Это ухудшает энергетические характеристи ки 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 непод даижное 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.1), которое подключается к фазам двигателя после отклю чения источника 7. На фиг,2 показана система питания где гасящее сопротивление 5.представ ляет собой резистор, а разъединитель .ный элемент 4 - управляемый ключ. Це пи 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 разъединительн 4 ключи разомкнуты, а разделительны ключ 2 замкнут. Затем по команде блока 8 управления импульсным источ ником разделительный ключ 2 размыкается, а разрядный 6 замыкается,, подключая импульсный источник 7 к фазам двигателя 1, В фазах двигател создается импульс тока, который намагничивает ротор. Через определенное время (длительность импульса) , задаваемое блоком 8 управления импульсного источника, разрядный ключ 6 размыкается и намагничивающий ток в фазах двигателя 1 начинает спадать. Для обеспечения быстрого спгщ ния тока по сигналу блока & управления импульсным источником и блока 10 задержки разделительный ключ остается разомкнутым, а разъединительный ключ 4 замыкается, подключая R 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 разьмкается, отключая гасящее соп- ротивление 5, а разделительный ключ 2 замыкается, подключая двигатель 1 к основному-ист очнику 3 питания. На фиг. 3 гасящее сопротив1ление 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 б, подключая фазы двигателя 1 к импульсномунамагничивающему источнику 7. После; окончания импульса размыкания разрядного б и зa ыкaния разделительного 2 ключей, Е)еактивный ток замыкается через.диоды обратного тока инвертора 3, гасящий резистор 11 и выходной конденсатор первичного источника питания. Наличие в ц пи-протекания тока гасящего резистора 11 уменьшает постоянную времени цепи и приводит к быстрому спсщанию тока до номинал 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 инвертора 3 введен логический-блок 14 коммутации ключей инвертора, на входы которого поступают сигналы с блоков 8 и 9 управления инверторе и импульсным источником и блока 10 задер.жки. 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 сигнешу бЛока 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, б|ыстро спадает до номингшьного уровня. После этого управляющее воздействие со стороны блока 10 задержки и блока 8 управления импульсным источником прекращается и инвертор 3 продолжает работу, подчиняясь блоку 9 управления инвертором.

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

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

фиг.1

ю

фиг.4