Высокоскоростной вентильный электродвигатель Советский патент 1986 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехники ,, а именно к высокоскоростньи вентильньпч электродвигателям, и может быть использовано в гфиводах высокооборотных механизмов, таких как компрессоры, насосы, центрифуги и другие устройства.

По основному авт, ев, N 1197018 известен высокоскоростной вентильный электродвигатель содерзкащий индуктор, якорь с многофазной обмоткой, от каждой фазы которой выполнены отводы, датчик положения ротора, тиристорный коммутатор, через который к источнику питания подключена якорная обмотка., дополнительный коммутаторj через который к источнику питания подключены ОТВОДЕ якорной обмотки и каждый ключ которого состоит из последовательно соединенных вспомога.тельного тиристора и транзистора. Двигатель содержит также систему управления, включающую в себя усилители-формирователи, устройство переключения режима работы и распределители управляющих импульсов, один вход которых соедине с выходом датчика полол ения ротора, другой - с устройством переключения режима работы, а выходы через усилители-формирователис управляющи - и цепями силовых ключей обоих коммутаторов«

Недостатком известного электродвигателя являются существенные потери в элементах коммутатора, обусловленные тем,, что после перехода на работу с основным, тиристорным, к.оммутатором в управляющих цепях силовых транзисторов рассеивается мощность требуемая для их работы с максимальным, коллекторным током. Поскольку основным режимом работы двигателя является режим работы с тиристорньш коммз татоРОМ, в у.правля1ощ1сс цепях силовьп;: тиристоров выделяются большие суммарные потерн что снижает эконокичносгь работы схемы и КПД электродвигателя в целом„

Цель изобретения - снижение потерь в электродвигателе„

Указанная цель достигается тем, что в высокоскоростном вентильном электродвигателе цепь питания усили.талей-формирователей снабжена комм ТИРУЮЩ1-1М элементом., причем управляющий вход коммутирующего элемента соединен с выходом устройства переключения режима работы.

Кро.ме того, коммутирующий элемент может быть выполнен в виде одноканальтшго реле, а параллельно ему подключен резистор.

Коммутирующий элемент может быть выполнен в ввде двухпозиционного реле , а источник питания - с двумя выходами на различные напряжения, соединенными с каналами реле.

На фиг,1 представлена принципиальная схема высокоскоростного вентильного электродвигателя; на фиг.2 и 3 - усилитель-формирователь, примеры исполнения,

Вентильный электродвигатель

(фиг,1) содержит мостовой тиристорный коммутатор 1 с силовыми ключами 2-7, через которые соединены с источником 8 питания фазы 9-11 трехфазной статорной обмотки, имеющей отводы 12-14. Параллельно тиристорному коммутатору 1 подключен дополнительный коммутатор 15 с силовыми ключами 16-21, каждый из которых, например ключ 16, состоит

из последовательно соединенных тиристора 22 и транзистора 23, шунтированных в обратном направлении диодом 24. Через силовые ключ 16-21 коммутатора 15 соединены с источником 8 питания

отводы 12-14 статорной обмотки. Силовые ключи ко:ммутаторов 1 и 15, через которые соединена с источником 8 питания одна и та же фаза статорной обмотки, своими управляющими цепями

связаны с одними и теми же распределителями управляющих импульсов. Так, Силовые ключи 2 и 16, соединенные с фазой 9 и отводом 12, управляющими цецепями своих элементов соединены через усилители-формирователи 25-27 с распределителем 28 управляющих импульсов (распределители управляющих импульсов с соответствующими усилителями-формирователями остальных ключей

не показаны). Каждый распределитель 28 управляющих импульсов 28 соединен свош и входа У1и с датчиком 29 положения ротора и устройством 30 переключения режима работы.

Б отличие от прототипа усилительформирователь 27, соединенный своим входом 31 с распределителем 28 управляющих импульсов и выходом 32 с упра55 вляющей цепью транзистора 23, содержит дополнительно управляющий вход 33, соединенный с устройством 30 переключения режима работы.

Согласло схеме }ia фиг.2 усилительформирователь 27 содержит источник ЗА питания и усмлительный элемент 35, в качестве коюрого, например, может быть использован транзистор 36. Б отличие от прототипа дополнительно в цепь питания усилительного элемента 35 включен последовательно коммутирующий элемент 37, управляющий вход 33 которого соединен с устройством 30 переключения режима работы. Параллельно коммутирующему элементу 37 подключен резистор 38.

В схеме усилителя-формирователя 27 по фиг.З источник 34 питания имеет два выхода 39 и.40, отличающиеся друг от друга значением выходного напряжения. Коммутирующий элемент 37 выполнен в виде двухпозиционного реле с входами 41 и 42, подключенными к источнику 34 питания.

Электродвигатель работает следующим образом.

Пуск электродвигателя производится при работе его в режиме искусственной коммутации на пониженном напряжении питания. При отсутствии сигнала с устройства 30 переключения режима работы 30 отпирающие сигналы с распределителей управляющих импульсов, например с распределителя 28 управляющих импульсов, поступают только на транзистор 23 и тиристор 22. При этом тиристор 22 находится в отпертом состоянии в течение всего периода работы двигателя в режиме искусственной коммутации, а транзистор 23 отпирается только при поступлении на вход распределителя управляющих импульсов сигнала с датчика 29 положения ротора. Таким образом, режим искусственной коммутации характеризуется запертым состоянием силовых тиристоров коммутатора 1, отпертым состоянием {тиристоров коммутатора 15 и коммутацией части статорной обмотки, осуществляемой через отводы 12-14 с помощью транзисторов коммутатора 15. Значение напряжения питания, плавно возрастающего с повышением частоты вращения, не должно при этом превышать максимально допустимого для транзисторов напряжения.

Параметры усилителя-формирователя 27 принимаются такими, чтобы обеспечить требуемый ток в базовой цепи силового транзистора 23, который рассчитывается исходя из условия работы

тра 1зистора 23 в режиме насыщения при максимальном коллекторном токе.

По достижении двигателем частоты вращения, составляющей 0,1-0,2 значения номинальной частоты, осуществляет ется переход на режим работы с естественной коммутацией. Для этого с устройства 30 переключения режима работы подается сигнал на распределители управляющих импульсов, в результате чего запираются тиристоры коммутатора 15, отпираются на весь период работы в режиме естественной коммутации транзисторы коммутатора 15, а переключение обмотки осуществляется силовыми тиристорами коммутатора 1, .отпираемыми при поступлении сигнала с датчика 29 положения ротора,

С целью уменьшения мощности, рассеиваемой в базовых цепях транзисторов 23, при переходе двигателя на режим работы с естественной коммутацией с помощью коммутирующих элементов 37 обеспечивается снижение выходной мощности усилителей-формирователей 27. В схеме по фиг.2 это достигается путем размыкания цепи коммутирующего элемента 37, переключающего по сигналу с устройства 30 переключения режима работы цепь питания усилительного элемента 35 на пониженное напряжение питания, например с выхода 40 на выход 39.

Значение тока в базовой цепи транзисторов 23 при работе двигателя в режиме естественной коммутации определяется исходя из условия работы транзисторов 23 в режиме насьвдения при токе коллектора, незначительно превосходящем ток утечки вспомогательного тиристора 22. Это необходимо для исключения перенапряжений, которые имеют место при запертых транзисторах.,

Учитывая, что ток утечки тиристоров обычно не превосходит 0,05-0,1 А, а коэффициент усиления по току мощных транзисторов, например TK-10G, равен примерно четырем, ток в базовой цепи транзисторов не превьщгает 0,025 А, т.е. мощность в цепи управления-силовым транзистором 23 в соответствии с изобретением уменьшается примерно в 400-800 раз при переходе с режима искусственной коммутации на режим естес1:венной коммутации.

Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого вентильного

электродвигателя заключается в уменьшении потерь в управляющих цепях силовых транзисторов при работе двигателя в режиме естественной коммутации, что обеспечивает.экономию электроэнергии, повышение КГЩ двигателя и надежность коммутатора за счет снижения тепловых нагрузок в управляющих цепях силовых тран5 зисторов.

1. ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ по авт. -св. № 1197018, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь, цепь питания усилителей-формирователей снабжена коммутирующим элементом, управляющий вход которого соединен с выходом устройства переключения режима работы. 2.Электродвигатель по п,1, о т личающийся тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде одноканального реле, а параллельно ему подключен резистор. 3.Электродвигатель по п.1, отличающий ся тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде двухпозиционного реле, а источник питания выполнен с двумя выходами на различное напряжение, которые соедис 5S нены с каналами указанного реле. (Л ГЧ)

л

J/

Фиг.З