Вентильный электродвигатель Советский патент 1985 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к электротехнике.

По основному авт. св. № 1037375 известны вентильные электродвигатели С ВД) с четным числом секций якорной обмотки, например, равным четырем, секции которого подключены к источнику питания через последовательно соединенные транзисторы коммутатора и регулирующий орган. Вход (регулирующего органа этих ВД подключен к выходу сравнивающего устройства, на входе которого действуют сигналы задатчика и измерителя частоты вращения, выполненного в виде выпрямителя ЭДС секций. Выпрямитель состоит из двух групп диодовi В первой группе одни одноименные выводы диодов соёйинень с выводными концами секций, а другие выводы диодов, подключенных к секциям, сдвинутым на 180 эл.град., попарно соединены между собой и по отдельности через резисторы подключены к входу сравнивающего устройства. Во второй группе одни выводные концы диодов соединены с выводными концами секций, а другие соединены между собой, и общая точка через резистор подсоединена к входу сравнивающего устройства.

Недостатком известных ВД является сравнительно небольшой диапазон регулирования и невысокая точность стабилизации, обу7.о1,-вленные наличием на входе сравнивающего устройства сравнительно больших по амплитуде пульсаций сигнала, пропорционального частоте вращения ротора, составляющи около 5,4%.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации и увеличение диапазона регулирования частоты вращения ротора электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем что в ВД с четным числом секций обмотки якоря, подключенных к цепи питания через последовательно соединенные транзисторы коммутатора и регулирующий орган, входы которого связа, ны с выходом задатчика и измерителя частоты вращения, выполненного в виде выпрямителя ЭДС секций, состоящий из двух групп диодов, в первой из которых одни одноименные вьшоды диодов соединены с концами секций, другие выводы диодов, подключенных к секциям, сдвинутым на 180 эл.град, попарно объединены между собой и по

отдельности через резисторы подключе ны к входу сравнивающего устройства, а во второй группе одни вьшоды диодо соединены с концами секций, а другие объединены и подключены через резистор к тому же входу сравнивающего устройства, введены дополнительные резисторы и диоды, одни одноименные выводы которых соединены с выводными концами секций, а другие выводы диодов, подключенных к секциям, работающим в противофазе, попарно соединены между собой и по отдельности через резисторы и последовательно соединенный с ними общий резистор подключены к входу сравнивающего устройства.

На фиг. 1 представлена схема предложенного ВД; на фиг, 2 а, б, в, г и

3а, б, в, г - временные диаграммы, поясняющие работу схемы.

Электродвигатель (фиг. 1) содержи секции 1-4 якорной обмотки, транзисторы 5-8 коммутатора, диоды измерителя частоты вращения, резисторы 21-27, сравнивающее устройство 28, задатчик частоты вращения 29, регулирующий орган 30, Питание ВД осуществляется от источника постоянного напряжения 31.

Секции 1-4 через транзисторы 5-8 и регулирующий орган 30 подключены параллельно к источнику питания. Геометрические оси пар секций 1, 2 и 3,

4сдвинуты между собой в расточке статора на 90 эл.град., а геометрические оси секций в каждой паре сдвинуты между собой на 180 эл.град. Фунции измерителя частоты вращения выполняют секции 1-4 ЯКОРНОЙ обмотки

ВД совместно с диодами 9-20 и резисторами 21-27. Одни одноименные выводы диодов 9-12 и 17-20 соединены с выводными концами секций. Другие выводы диодов 9и10, 11 и 12, 17 и 18, 19 и 20, подключенных к секциям 1 и 2, 3 и 4, работающим в противофазе, попарно соединены между собой. Общие точки диодов 9 и 10, II и 12 по отдельности через резисторы 23 и 24 подключены к входу сравнивающего устройства. Общие точки диодов 17 и 18, 19 и 20 по отдельности через резисторы 21 и 22 и последовательно соединенный с ними общий резистор 26 подключены к входу сравнивающего устройства.

При вращении ротора ВД в секциях 1-4 якорной обмотки индуктируются синусоидальные ЭДС, амплитуда которых пропорциональна частоте вращения ротора. В нерабочие для каждой секции полупериоды эти ЭДС выпрямля ются диодами 9-20 и через резисторы 21-26 подаются на вход сравнивающег устройства (резистор 27). Временные диаграммы напряжений, действующих на резисторе 27, представлены на фиг. 2 и 3. Рассмотрим процесс формирования напряжения на входе сравнивающего устройства, когда R - R - RJ + Rj,, где R;, - сопротивление каждого из резисторов 23, 24; Н - сопротивление резистора 25; Rj - сопротивление каждого из резисторов 2, 22; Е - сопротивление резистора 26 Временные диаграммы для этого случая представлены на фиг. 2. На фиг. 2 а - диаграммы напряжеобусловленного действием ЭДС секций 1-4,выпрямленных диодами 9-12j на фиг. 2 б - диаграмма напряжения Ui, обусловленного действи ем этих же ЭДС, выпрямленных диодам 13-16. Напряжение U. определяется / / суммой всех напряжений U . . .U/, (фиг. 2 а), обусловленных действием по отдельности ЭДС секций 1-4 соответственно. Напряжение U определяется огибающей этих же напряжений. На фиг. 2 в представлена диаграм ма напряжения U, обусловленного действием ЭДС секций 1-4, выпрям ленных диодами 17-20. При отсутствии резистора 26 напряжение U на резисторе.27 будет пропорционально сумме ЭДС секций. При наличии резис тора 26 на нем будет вьзделяться час напряжения, пропорционального сумме ЭДС секций. Поэтому состояние каждо из.диодов 17-20 будет зависеть от с отношения между величиной суммарног напряжения на резисторах 26 и 27 и величиной ЭДС каждой секции. Диод, подсоединенный к секции, будет открываться в том случае, когда ЭДС этой секции превысит суммарное напряжение Uj на резисторах 26 и 27. Соотношение между величиной напряжения Ujj на резисторах 26 я 27 и величиной ЭДС секций зависит от угла поворота ротора tjt и соотношения между величиной сопротивления каждого из резисторов 21 и 22 и суммарного сопротивления резисторов 26 и 27. В промежутке угла поворота ротора ) (фиг. 2 в) напряжение U определяется только действием ЭДС секции 4, так как ЭДС секции 1 меньше напряжения Uj и диод 17 заперт. При 4 6 ЭДС секции 1 становит- ся больше , диод 17 отпирается и напряжение Uj обусловливается суммарным действием ЭДС секций I и 4. При u)t 4i ЭДС секции 4 становится меньше Uji, диод 20 запирается и напряжение Uj определяется действием только ЭДС секции 1. Далее процессы повторяются аналогично. Напряжение принимает максимумы: U при при (К О, I, 2,..) При этом величина напряжения равна. амплитуде каждого из напряжения и;,...и;. R.+ R.X г RBX .RBX Rg - сопротивление резистора 27 Величина напряжения и„, определяется соотношением между сопротивлением каждого из резисторов 21 и 22 к суммарного сопротивления резисторов 26 и 27. Можно показать, что при RJ - /(R« + RM) величина напряжения UWL равна и„. Результирующее напряжение на резисторе 27 (Ucy , фиг. 2 г) равна сумме напряжений U , Uj и Uj. Так как Ucy имеет период Т , то достаточно рассмотреть угол поворота ротора ВД на участке О oJt « . Напряжение UCY на этом участке определяется выражением (фиг. 2 в):

11734966

U( + 3CosuJt) при О « ujttf,,

U iSinuJt + ZCosoJt + 3Sin((Jt +7-)}, при .,

L {2SiniJt + CosuJt + Sin (cJ t +7),

при .,

Urt(3Sinu3t + CosuJt), при 4.J-t4

Исследование этого выражения на экстремум показьшает, что при uJt U: 5 - 32,2 эл.град. и a)t %-57,8 эл.град. U принимает наибольшие значения

тох 3,2 Ujv, .

при uJt О и oJt принимает наименьшие значения

«,;„ 3 и..

Пульсации напряжения составляют примернр 3,2%, так как

- 3.2 3 и

аи + 3,2 U,+ 3

i 0,032

Пульсации йЩ , д U .и AU напряжений и , Uj и и, составляют:

Ди/ А и 17,1%;

диз 3,96%.

В предложенной схеме можно еще уменьшить пульсации напряжения , если изменить соотношения между резисторами 21-27.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы напряжений (фиг. 3 а), и (фиг. 3 б), Uji (фиг. 3 в) и ису (фиг. 3 г) для случая, когда

R + Rtx 1,6 (Rj + R|); R, г(Н - RgJ.

При этом сопротивление R| должно оставаться значительно меньше каждого из сопротивлений R - R,, а Rj + + RA RI.

В этом случае амплитуда напряжения и увеличивается до 1,6 U, 1,06 U, а напряжение U(y принимает наибольшие значения

Uma 3,77 I/

W

при ult f J 27,5 эл.град. и oJt У«5 62,5 эл.град. и наименьшие значения

3,6 и

и

m

tiih

при uJt О и uJt - 1

Пульсации напряжения составляют примерно 2,3%, так-как

3,77 3,6 Ц

tn

0,023.

3,77 3,6 и

ы

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом снижает на входе сравнивающего устройства более, чем в 2 раза С с 5,4 до 2,3%), степень пульсаций напряжения,пропорционального частоте вращения ротора, что приводит к повьш1ению точности стабилизации и увеличению диапазона регулирования частты вращения ротора ВД. Положительным также является увеличение частоты пульсаций (фиг .2,3) напряжения на входе сравнивающего устройства, что облегчает процесс фильтрации переменной составляющей.

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ по авт. св. № 1037375, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации частоты вращения и увеличения диапазона регулирования, в него введены дополнительные резисторы и диоды, причем одни одноименные выводы, диодов соединены с выводными кондами секций якорной обмотки, а другие выводы диодов, подключенных к секциям, сдвинутым на 180 эл.град, попарно соединены между собой и по отдельности через резисторы и последовательно соединенный с ними общий резистор подключены к входу сравнивающего устройства. 00 4 0д

О Ут fi

3 4

ГЖ

Фиг. 2