Двухзонный вентильный электродвигатель Советский патент 1985 года по МПК H02K29/00 

1 Изобретение относится к электро технике, в частности к электродвигателям для регулируемого электропривода переменного тока, и может быть использовано в мeтaллopeжyп иx станках. Цель изобретения - упрощение и повышение быстродействия электро, двигателя главного движения металлорежущих станков. На чертеже изображена функционал ная схема электродвигателя. Двухзонный вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, обмотки фаз которой подключены через преобразователь 2 к се- ти переменного тока, двухконтурную систему регулирования скорости и тока, состоящую из блока 3 внешнего контура регулирования скорости связанного с источником задающего напряжен1$я U-ij и датчиком 4 скоррсти, и блока 5 внутреннего регулирования тока, вход .которого через устройство 6 сравнения связан с вы. ходами блока 3 регулирования скорос ти и датчика 7 тока двигателя, а,вы ход - с входом блока 8 управления преобразователем, блок 9 регулирова ния тока возбуждения, нелинейный элемент 10 типа усилитель с зоной нечувствительности, связанный с датчиком 4 скорости, блок 11 зависи мого токоограничения, содержащий дв транзистора 13 разной проводимости, включенные по схеме с общей базой, и два диода 14 и 15, разноименные зажимы которых объединены и подключены к выходу блока 3 регулирования скорости. Необъединенные за жимы диодов 14 и 15 подключены к ко лекторам транзисторов 12 и 13, вклю ченнь х по схеме с общей базойf, Электродвигатель содержит также датчик 16 положения ротора вентильного электродвигателя. Блок регулирования скорости содержит операционный усилитель 17, входные резисторы 18 и 19, выходные резисторы 20 и 21 и RC-цепочку 22. Блок 9 регулирования тока возбуждения содержит тиристорный преобразователь 23, на вход которого подключена обмотка возбуждения двигателя и блок 24 управления преобразователем 23, входы которого подключены к источнику задающего напряжения , 7 J датчику 25 тока возбуждения и на зажимы якоря синхронной машины 1. Пре-, образователь 2 содержит управляемый выпрямитель 26 и инверстор 27. Вентильный электродвигатель работает следующг-гм образом. В исходном состоянии схемы U- равно нулю. Сигналы на выходах блоков 3. и 5 регулирования скорости и тока равны нулю, углы управления тиристоров выпрямителя 26 максимальны, на пряжение на его .выходе равно нулю, равен нулю и ток в якорной обмотке синхронной машины 1, Ротор синхронной машины 1 неподвижен, на выходах датчика 4 скорости и нелинейного элемента 10 нулевые сигналы и транзисторы 12 и 13 закрыты. Ток возбуждения синхронной машины , определяемый разностью сигналов U и с датчика тока 25, равен номинальному . При подаче задающего сигнала U на вход блока 3 регулирования скорости на его выходе и выходе блока 5 регулирования тока появляются сигналы, углы управления тиристоров выпрямителя 26 становятся меньше 90 эл.градусов ,на выходе выпрямителя появляется напряженней по двум егофазам протекает ток, создавая враща- ющий момент. Ротор двигателя начинает вращаться. Б двухконтурной системе автоматического регулирования выход блока регулирования скорости является заданием тока двигателя. Б режиме токоограничения операционный усилитель 17 вследствие превьшеН1 я задающего напряжения U, над сигналом с датчика 4 скорости находится в режиме насыщения, и максимальный ток перегрузки двигателя определяется наибольшим значением сигнала с ыхода регулятора скорости р. ,т.ё. игналом и де напрян ени€ на выходе операционного усилителя I7 в резкиме насыщения; и RJ, - активные сопротивления резисторов 20 и 21 . До номинальной скорости ток возуждения двигателя сохраняется посояниым и регулирование скорости существляется с постоянным моментом. ри этом напряжение на зажимах двиателя растет прямо пропорционально росту скорости и условия коммутации тока тиристоров инвертора остаются неизменными. На выходе нелинейного элемента 10 сигнал отсутствует, транзисторы 12 и 13 закрыты, а максимальный ток перегрузки двигателя определяется соотношением IJ . При увеличении задающего сигнала IJrt, выше значения, соответствующего номинальной скорости двигателя, напряжение на его зажимах становится больше номинального и воздействует на блок 24 управления преобразованием 23 возбудителя. Ток возбуждения двигателя начинает уменьшаться. Дальнейшее регулирование скорости осуществляется с постоянством, мощности за счет изменения тока возбуждения двигателя. Стеяень возрастания напряжения на зажимах двигателя определяется коэффициентом усиления регуляторов блока 24 и составляет обычно 5% ногданальпого зна чения при увеличении скорости в 23 раза по сравнению с номинальной, т.е.напряжение на зажимах двигателя с храняется практическипостоянньЕ. С ростом скорости двигателя растут частота тока фаз и комьгутационное сопротивление двигателя, что при неизменном напряжении на его за жимах приводит к увел11чению углов коммутации, а значит и к снижению максимального значения коммутируемого тока. Для обеспечения работоспособности электропривода в этом случае необходимо снизить уровень максимального тока электродвигателя что обеспечивается блоком 11 зависи мого токоограничения. При скорости Bbmie ноьшнапьной на выходе нелинейного элемента 10 п является сигнал, пропорциональный превышению скорости над номинальной и по переходу эмиттер - база одного из транзисторов, напрш 1ер 13, начинает протекать ток. Практически такой же ток протекает и по переходу коллектор - база того же транзистор и через диод 15, создавая допояни17тельное падение напряжение на резисторе 20, н уменьшая таким образом максимальное значение сигнала на выходе регулятора скорости. Максимальное значение сигнала на выходе регулятора скорости, являющееся заданием максимального тока перегрузки, в этом случае определяется из соотношения : (U7M-i.y R.O {и,,-дп.10 ЧО 24 - ТОК ПО переходу коллекторбаза транзистора 13; 4 п - превышение скорости над номинальной; k - коэффициент пропорциональности между превышением скорости над номинальной и падением напряжения на резисторе 20. При переходе двигателя в тормозной режим сигнал с датчика 4 скорости становится больше задающего сигнала Uo.., и полярность напряжения на выходе операционного усилителя 17 меняется. Поскольку полярность сигнала с датчика 4 скорости сохраняется прежней, то открытым остается также транзистор 13. При этом ток по переходу база - коллектор транзистора 13 протекать не может, поскольку полярность напряжения на выходе операционного усилителя 17 встречна проводимости диода 15, дополнительного падения напряжения на резисторе 20 нет и нет уменьшения уставки токоограничения. Торможение двигателя происходит с максимальным динамическим током, что повышает быстродействие электропривода в тормозном режиме, сокращает время на торможение и повышает производительность механизма. Таким образом, двухзонный вентильный электродвигатель имеет более простую cxef-iy блока зависимого токоограничения и большее быстродействие D тормозном режиме.

ДВУХЗОИНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕПЬ, содержащий синхраиную нашину, обмотки, фаз которой подключены через преобразователь частоты к сети переме1шого тока, двухконтурную систему регулирования скорости и тока, состоящую из блока внешне.го контура регулирования скорости-, связанного с источником задающего . напряжения и датчиком скорости, и блока внутреннего контура регулирования тока, вход которого через устройство сравнения связан с выходами блока регулирования скорости и датчика тока двигателя, а выход - с входом блока управления преобразователем, блок регулирования тока возбуждения и блок зависимого токоограиичеиия, о т л и ч а ю щ к йс я тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, блок зависимого токоограничения содержит нелинейный элемент типа усилитель с зоной нечувствительности, вход которого связан с выходом датчика i скорости, два транзистора разной проводимости, включенные по схеме (Л с общей базой, их эмиттеры соединены с выходом нелинейного элемента, два диода, разноименные зажимы которых объединены и подключены к. выходу блока регулирования скорости вторые зажи(Л1 диодов подключены к коллекторам транзисторов согласно с со направлением их прямой проводимости.