Вентильный электродвигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K29/00 

v

со о со

2J J,

0д СО

5 Wff W7 We

Фиг,1 Изобретение относится к электротех нике, в частности к электрическим машинам для бытовой техники. Известны вентильные двигатели, многофазная обмотка которых подключена к сети переменного тока через полупроводниковый преобразователь со звеном постоянного тока, содержащий инвертор, тиристоры которого управляются по сигналам с датчика положения ротора, управляемый выпрямитель и сглаживающий дроссель l3 и 2. Коммутация тока при пуске двигателя ClJ осуществляется прерыванием тока путем шунтирования сглаживающего дросселя с помощью ключевого элемента и перевода выпрямителя в инверторный режим по сигналам с датчика положения ротора. Это вызьтает спадение тока через проводящие тиристоры до нуля и их запирание. В известном вентильном двигателе . коммутация тока при пуске происходит благодаря тому, что плечи выпрямителя вводятся в действие постеденно, поэтому ток и напряжение на выходе .выпрямителя имеют прерывистую форму. Недостатком известных вентильных двигателей является сложность как силовой части преобразователя, так и его системы управления, обусловленная необходимостью управлять тиристорами инвертором и выпрямителем, что не поз воляет использоват их для бытовых вентильных двигателей малой мощности с простейшими системами управления. Кроме того, недостатком преобразователей с управляемым вьтрямителем является более низкий cos Ч по сравнению с преобразователями с неуправляемым выпрямителем. Это объясняется тем, что для обеспечения надежной сетевой коммутации управляемого выппрямителя минимальный угол регулиров ния его тиристоров должен составлять порядка 8-10°, что снижает cos Ч. Наиболее близким к предлагаемому является вентильный электродвигатель содержащий обмотку, подключенную к однофазной сети переменного тока с помощью статического преобразователя со звеном постоянного тока. Преобразователь состоит из инвертора, управ ляищие цепи тиристоров которого связаны с датч:иком положения ротора, неуправляемого мостового выпрямителя выполненного на диодах, сглаживающего дросселя в звене постоянного тока и устройства принудительной коммутации, содержащего конденсатор, два вспомогательных тиристора и дополнительный источник. Устройство принудительной коммутации обеспечивает коммутацию тока при пуске двигателя и при частотах вращения до 0,2 номинальной. При больших частотах вращения двигатель переходит на коммутацию тока с помощью ЭДС коммутируемых фаз з}. Недостатками известного двигателя являются сложность и неудовлетворительные массогабаритные показатели, не позволяющие использовать его в бытовой технике. Цель изобретения - упрощение вентильного электродвигателя. Указанная цель достигается тем, что вентильный электродвигатель, обмотка якоря которого подключена к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содержащего инвертор, управляющие цепи тиристоров которого связаны с выходом датчика положения ротора, и неуправляемый мостовой выпрямитель, содержит реле переменного тока, управляющая цепь которого включена в цепь выходного тока выпрямителя, а нормально замкнутые контакты реле - в одно из плеч выпрямителя. На фиг. 1 приведена функциональная схема вентильного электродвигателя, используемого в бытовом пылесосе; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу двигателя. Обмотка якоря электродвигателя, имеющая фазы 1-4, подключен к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содержащего инвертор, вьшолненный на тиристорах 5-8, управляющие цепи которых связаны с датчиком положения ро.тора (не показан), и неуправляемый мостовой выпрямитель, выполненньй на диодах 9-12. Реле 13 имеет управляющую цепь 14, включенную в цепь 15 выходного тока выпрямителя, и контакт 16 включенный в одно из плеч вьтрямителя, например, последовательно с диодом 10. В качестве реле 13 может быть использовано, например, токовое реле переменного тока, управляющая обмотка которого включена в разрыв выходной цепи выпрямителя, а нормально замкнутый контакт - в одно из плеч вьшрямителя. Двигатель работает следующим образом. В исходном состоянии контакт 16 реле 13 замкнут. При включении двигателя в сеть на управляющий переход одного из тиристоров инвертора в зави симости от положения ротора подается сигнал управления и по соответствующей фазе двигателя начинает протекать пусковой ток, вызывая вращение двигателя . Так как значение пускового тока в несколько раз превьппает номиналь ный ток двигателя, то при этом срабатывает реле 13 и разрывает одно из плеч выпрямителя, превращая его в од- нополупериодный, т.е. в дальнейшем выпрямлении тока участвуют только два диода (на фиг. 1 это диоды 9 и 12 Поскольку реле переменного тока обладает значительной вьщержкой времени на отпускание, то при паузе напряжения на его обмотке его контакты не замыкаются. Благодаря этому каждый раз во время отрицательной полуволны се тевого напряжения происходит быстрый спад тока в работающей фазе двигателя до нуля, а во время положительной полуволны - возобновление тока. На фиг. 2 на интервале времени Ц показаны напряжение U на выходе вьт- рямителя и ток I в звене постоянного тока. При повороте ротора до положения, соответствующего зоне работы следующей фазы, сигнал с датчика положения ротора подается на тиристор этой фазы, а его подача на тиристор предыду щей фазы прекращается, В результате с этого момента до первого прерывания тока работают две фазы двигателя После спада тока до нуля тиристор отключаемой фазы закрьтается и с началом положительной полуволны напряжения в работе остается одна подключившаяся фаза. Так происходит коммутация тока при пуске и до скорости, при которой действующее значение тока двигателя больще величины тока срабатывания реле 13. При увелиг1ении скорости Двигателя увеличивается величина ЭДС мащины, а ее ток уменьщается по экспоненциальному закону. В момент, когда ток двигателя I. станет меньше тока срабатывания реле „, происходит отключение реле 13, его контакт 16 замыкается и вьшрямитель начинает работать как двухполупериодньА. Причем реле настраивается таким образом, чтобы скорость при этом бьша порядка 0,15-0,2 от номинальной. Начиная с этого момента (на фиг; 2 это интервал зремени t) благодаря двухполупериодному вьтрямлению тока улучшаются энергетические характеристики двигателя, а ко1« тация тока происходит под действием ЭДС коммутируемых фаз. Необходимый для этого угол опережения включения по отношению к точкам пересечения ЭДС холостого хода обеспечивается предварительной. установкой датчика. Таким образом, благодаря наличию реле в вентильном двигателе его пуск происходит при однополупериодном вьтрямлении тока выпрямителем, что обеспечивает эффективную сетевую коммутацию тока, а работа на более высоких скоростях осуществляется при двухполупериодном выпрямлении и коммутации от ЭДС двигателя, что улучшает его энергетические характеристики. Причем, достигается это более простыми и дешевыми средствами, чем у известных вентршьных двигателей. Это дает возможность.использовать вен-. тильный электродвигатель в бытовой технике, например для пылесосов.

Фиг. г

ГУЛА

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, обмотка якоря KOTopoto подключена к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содерг жащего инвертор, управляющие цепи тиристоров которого связаны с выходом датчика положения ротора, и неуправляемый мостовой выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, в него введено реле переменного тока, управляющая цепь которого включена в цепь выходного тока вьшрямителя, а нормально замкнутые контакты реле - в одно из плеч выпрямителя.9