Вентильный электродвигатель Советский патент 1985 года по МПК H02K29/06 

J Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с бесконтактной конструкцией, т.е. вентильным электродвигателям, широко применяемьм в устройствах автоматики. Целью изобретения является повышение энергетических показателей и расширение функциональных возмож ностей электродвигателя за счет при дания ему возможности осуществлени реверса. На чертеже представлена схема вентильного электродвигателя. Вентильный электродвигатель соетоит из синхронной машины с многофазной обмоткой якоря (фазы 1-4), индуктора 5 и коммутатора на тиристорах 6-9. Катодьг тиристоров с началами фаз якорной обмотки соединены отсекающими диодами 10-13, а с концами фаз - чгерез делитель, представляюшдй собой интегрирующую цепочку, состоящую из резисторов 14-17 и конденсаторов t8-21, зашунтированных резисторами 22-25. Управляюшие электроды тиристоров 6-9 через диоды 26-29 соединены с началами фаз 1-4 обмотки якоря, а диоды 30-33 подключаются контактами переключающих герконов 34-37 к средним точкам делителей, включен ных в соседние фазы. Напряжение источника питания, подаваемое на делитель через включенный тиристор, интегрируется конденсаторами 18-21 и через контакт переключающих герконов 34-37, диоды 30-33 прикладывается к управляюпщм электродам тиристоров 6-9, что обеспечивает задержку срабатывания последних. Герконы 34-37 своими замыкающими контактами подключают управляющие электроды тиристоров 6-9 к сред ним точкам делителей, включенных в соседние против хода часовой стрелки фазы, а размыкаюшцми - к делителям в соседних по ходу часовой стрелки фазах. Таким образом, состояние герконов 34-37 определяет направление коммутации тиристоров и, следовательно, направление вращения ротора. Кроме того, управляющий электрод тиристора 6 соединен через последовательно включенные резистор 38 и конденсатор 39 с зажимом источ72ника питания, а управляющий электрод тиристора 9 подключен к источ7 нику питания через резистор 40 и конденсатор 41. Катушка 42 управления герконами 34-37 соединена с зажимом источника питания через ключ 43. Коммутируюшие конденсаторы 44 и 45 соединяют катоды тиристоров 6, 8 и 7, 9 между собой. Устройство работает следующим образом. При подключении двигателя к источнику постоянного тока происходит отпирание тиристора 6 по цепи + источника питания - конденсатор 39 - резистор 38 - управляющей электрод тиристора 6 - резисторы 14 и 22 - - источника питания. Напряжение источника через цепь питания прикладывается к фазе 1 через диод 10 и к делителю, состоящему из резистора 14 и конденсатора 18. В фазе 1 появляется ток, конденсатор 18 начинает заряжаться. Аналогично происходит отпирание тиристора 9, в фазе 4 появляется ток, конденсатор 21 делителя начинает заряжаться. Взаимодействие токов в фазах 1 и 4 с магнитным потоком, создаваемым индуктором 5, приводит к появлению вращающего момента. По мере заряда конденсатора 21 к управляющему электроду тиристора 8 прикладывается напряжение, достаточное для обеспечения условий отпирания тиристора 8. Последний отпирается, в фазе 3 появляется ток, конденсатор 20 заряжается, тиристор 6 с помощью коммутирующего конденсатора 44 запирается. Взаимодействие токов в фазе 3 и 4 с магнитным потоком индуктора создает вращающий момент под действием которого ротор начинает вращение по ходу часовой стрелки. Как только напря жение на конденсаторе 20 достигнет при его заряде величины, достаточной для отпирания тиристора, тиристор 7 отпирается, а тиристор 9 запирается. В фазе 2 появляется ток, что способствует возрастанию скорости поворота ротора двигателя по часовой стрелке. Заряд конденсатора 19 до напряжения, обеспечивающего отпирание тиристора 6, приводит к отпиранию тиристора 6, что в свою очередь при появлении тока в фазе 1 обеспечивает дальнейшее

3

увеличение скорости и, следовательно, ЭДС вращения в фазах обмотки якоря. При достижении ЭДС величины,, достаточной для отпирания тиристоров, через диоды 26-29 образуются цепи протекания токов управления тиристоров -6-9. При этом происходит запирание диодов 30-33 и дальнейшая коммутация тиристоров осуществляется за счет наведенной в фазах 1-4 обмотки якоря ЭДС вращения. За счет этого устройство работает в режиме зентильного электродвигателя , в котором коммутация обмоток осуществляется в функции положения ротора, и обладает поэтому высокими энергетическими и регулировочными характеристиками.

Введение диодов 26-29 необходимо не только для образования цепи протекания тока управления тиристора от ЭДС вращения определенной полярности, но и для исключения шунтирования управляющих электродов тиристоров при их коммутации от интегрирующих цепочек.

В рассматриваемый момент времени наведения ЭДС в фазе 4 приводит к отпиранию тиристров 9 по цепи + ЭДС - диод 29 - управляющий электрод тиристора 9 - резистор 17 - конденсатор 21 - - ЭДС. Ток, появившийся в фазе 4, взаимодействует с магнитным потоком индуктора, создает момент, способств-ующий вращению ротора двигателя по часовой стрелке ЭДС наводится в фазе 3 и приводит к отпиранию тиристора 8,- выключению тиристора 6 и появлению тока в фазе 3 и т.д.

Для осуществления пуска и обеспечения вращения ротора вентильного электродвигателя против часовой стрелки необходимо замкнуть ключ 43 При подаче питания под действием

60507i 4

м.д.с. катушки 42 управления герконы 34-37 своими заьтыкашщими .контактами подключают управляющие электроды тиристоров к средним точкам делителей, включенных в соседние против хода часовой стрелки фазы. Одновременно открываются тиристоры 6 и 9, в фазах 1 и 4 появляются токи, взаимодействующие с магнитным потоком индуктора, происходит заряд конденсаторов 18 и 21 Напряжение заряда конденсатор 18 прикладывается к управляющему электроду тиристора 7. Последний отпирается, что приводит к появлению тока в фазе 2 и заряду конденсатора 19 делителя , тиристор 9 с помощью коммутирующего конденсатора 45 запирается. Вращающий момент, возникающий в результате взаимодействия токов в фа зе 1 и 2 с магнитным потоком индуктора, приводит ротор во вращение против часовой стрелки. Напряжение заряда конденсатора 19 открывает тиристор 8, тиристор 6 закрывается, в фазе 3 появляется ток, что способствует возрастанию скорости поворота двигателя против часовой стрелки. Заряд конденсатора 20 приводит к отпиранию тиристора 9, что в свою очередь при появлении тока в фазе 4 обеспечивает дальнейшее увеличение скорости и ЭДС вращения в фазах обмоток якоря. Диоды 30-33 запираются, коммутация тиристоров осуществляется за счет наведенной ЭДС вращения аналогично описанному.

Таким образом, введение четырех дополнительных диодов позволяет повысить энергетические показатели, а схема соединения герконов обеспечивает вращение ротора вентильного электродвигателя как в одном, так и в другом направлении.

0-f

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий индуктор, и якорь с обмоткой, секции которой равномерно распределены на якоре и соединены с выходом тиристорного коммутатора, катод каждого тиристора которого соединен с концом коммутируемой им фазы через делитель, состоящий из последовательно соединенных резис.- тора и зашунтированного другим резистором конденсатора, управляющий электрод каждого тиристора через диод соединен замыканмцим контактом геркона со средней точкой делителя, включенного в соседнюю против хода часовой стрелки фазу, управляющие электроды двух тиристоров, вклюз.енных в смежные фазы, соединены с зажимом источника питания через последовательно соединенные резистор и конденсатор, а катушка управления герконами соединена с источником питания через ключ, отличающ.и и с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей и расширения функциональных возможностей, электродвигатель дополнитель- но снабжен чет1фьмя диодами, каждый (Л из которых катодом соединен с управляющим электродом тиристора, анодом - с началом коммутируемой этим тиристором фазы, а размыкающий контакт каждого геркона соединен со средней точкой делителя, включение.го в соседнюю по ходу часовой стрепоь 1си фазу.