Вентильный электродвигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано при создании вентильных электродвигателей (ВД) с минимальным числом свйзей между электромеханическим преобразователем и коммутатором.

Цель изобретения - повьтгение надежности ВД.

На фиг,1 представлена схема ВД; на фиг.2 - напряжения на элементах схемы.

Однофазная обмотка 1 якоря соединена с зажимами двуполярной цепи питания через транзисторы 2 и 3, причем через транзистор 2-е положительным зажимом цепи питания, а через транзистор 3-е отрицательным. Цепь питания выполнена со средней точкой, и обмотка якоря связана с ней через резистор 4, Общая точка обмотки и транзисторов 2 и 3 (точка а) связана с входом усилителя 5 непосредственно, а общая точка резистора 4 и обмотки (точка б) - через первый инвертирующий усилитель 6. Выход усилителя 5 соединен с инвертирующим входом первого и неинвертирующим входом второго компараторов соответственно 7 и 8, Опорный вход первого компаратора 7 соединен с положительным, а опорный вход второго компаратора 8 - с отрицательными зажимами цепи питания. Выход первого компаратора связан через второй инвертирующий усилитель 9 с управляющей цепью первого транзистора 2, а выход второго компаратора - с управляющей Цепью второго транзистора 3. Резисто 4 и усилители 5 и 6 используются для выделения ЭДС из сигнала сложной формы, который образуется при вращении ротора электродвигателя в его якорной обмотке. Компараторы 7, 8 и второй инвертирующий усилитель 9 используются для управления включением и выключением транзисторов 2 и 3, Для обеспечения начального вращения ротора используются реле 10, размыкающий контакт 11 которого включен параллельно транзистору 2 между обмоткой 1 и положительным зажимом цепи питания.

Конденсатор 12 и резистор 13 служат для задания времени срабатывания реле 10. Резисторы 14 и 15, 16 и 17, 18 и 19 служат для задания коэффициентов передачи первого инвертирующего усилителя 6, усилителя 5 и второг

5

0

5

0

5

инвертирующего усилителя 9 соответственно. Резисторы 20 и 21, 22 и 23 служат для задания порогов срабатывания компараторов 7 и В соответственно. Резисторы 24 и 25 - ограничительные .

Якорная обмотка подключается к цепям питания в такие моменты времени, когда ЭДС, наводимая в обмотке полем ротора, сохраняет один знак, причем при изменении знака ЭДС изменяется и направление протекающего по обмотке тока. На фиг.2 показана диаграмма ЭДС и напряжения цепи питания, где и, и Цц соответствуют уровням срабатывания первого и второго компараторов соответственно, п.(г соответствует величине напряжения между зажимами цепи питания и ее средней точкой, Е - максимальное значение ЭДС, наводимой в обмотке электродвигателя.

Управление работой транзисторов 2 и 3 осуществляется с помощью первого и второго компараторов 7 и 8 соответственно. Компараторы срабатывают при превьпяении ЭДС (по абсолютной величине) их опорных напряжений и U) соответственно. Длительность открытого сос7 ояния транзисторов 2 и 3, т.е. ширина участков а - б и в - г выбирается уровнями порогов и, и UK, регулируемых резисторами 20 и 21, 22 и 23 соответственно.

Выделение ЭДС осуществляется усилителями 5,6 и резистором 4. Напряжение, снимаемое с точки а равно

(R,+R),(1)

где е ЭДС, наводимая в обмоткеJ

Кд - активное сопротивление якорной обмотки j i - ток, протекающий по обмотке.

Выбирая , уравнение (1) преобразуем к виду

Uq e+iR4(1+K).(2)

Это напряжение подается на первый инвертирующий усилитель 6 с коэффициентом передачи, равным 1/(1+R). С точки б снимается сигнал Ug.iR .

На выходе усилителя 5 присутствует два противофазных сигнала: с точки а и с выхода первого инвертирующего усилителя 6

ах-з

и

вых.6

(3)

Выбирая коэффициент усилителя 5, равный (К+1), на выходе усилителя 5 получим сигнал, равный ЭДС.

Усилители 5, 6 и 9, компараторы 7, 8 и соединенные с ними резисторы образуют функциональный преобразователь для выделения .сигнала, пропорционального ЭДС.

Электродвигатель работает следующим образом.

Устройство для установки ротора в исходное положение в нерабочем состоянии электродвигателя фиксирует ротор относительно .обмотки в таком положении, что в момент подключения двигателя к цепи питания протекающий по обмотке пусковой ток, взаимодействуя с магнитным потоком ротора, создает пусковой момент, имеющий требуемое направление. Протекание тока по обмотке при подключении к цепи питания осуществляется через размыкающий контакт 11. Размыкание контакта 11 происходит при срабатывании реле to. Длительность импульса пускового тока, т.е. время срабатывания реле to, задается элементами 12 и 13. Возникающая при вращении ротора ЭДС в обмотке вьщеляется усилителями 5, 6 и резистором 4 и поступает на компараторы 7 и 8, которые, срабатывая поочередно, открывают транзисторы 2 и 3. Так как выходной сигнал сработавшего компаратора является отрицательным, а транзистор 2 - п-р-п типа и для его открывания необходимым положительный сигнал, то сигнал с компаратора 7 инвертируется вторым усилителем 9.

Таким образом, ЭДС, возникающая в обмотке, используется для управления работой коммутатора электродвигателя, поэтому для коммутации не тре

буется специального датчика положения ротора, что упрощает функциональную схему электродвигателя и повышает его надежность.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий ротор с постоянным магни

0

5

0

5

0

том, статор с однофазной обмоткой якоряj связанной с цепью питания через транзисторы коммутатора, управляющие цепи транзисторов которого связаны с обмоткой якоря через 5 функциональный преобразователь, служащий для вьщеления сигнала, пропорционального ЭДС и содержащий усилители и компараторы, и устройство для установки ротора в исходное положение при пуске, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен резистором, цепь питания выполнена со средней точкой, обмотка якоря связана со средней точкой цепи питания через резистор, общая точка обмотки якоря и транзисторов связана с входом усилителя непосредственно, а общая точка резистора и обмотки - через первый инвертирующий усилитель, выход усилителя соединен с инвертирующим входом первого и неинвертирующим входом второго компараторов, опорный вход первого компаратора соединен с положительным, а опорный вход второ- то компаратора - с отрицательным за-. |жимом цепи питания, выход первого компаратора связан через второй ин- вертирующий усилитель с управляющей цепью первого транзистора коммутатора, а выход второго компаратора соединен с управляющей цепью второго транзистора коммутатора.

Редактор И.Рыбченко

Составитель А.Санталов

Техред Л.Сердюкова; Корректор О,Луговая

Заказ 792/59Тираж 661Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электродвигателях. Целью изобретения является повышение надежности. Однофазная обмотка 1 якоря соединена с зажимами цепи питания через транзисторы 2,3. Цепь питания выполнена со средней точкой и связана с обмоткой якоря через резистор 4. Выход усилителя 5 соединен с инвертирующим входом первого и неинвертирующим входом второго компараторов соответственно 7 и 8. Опорный вход первого компаратора 7 соединен с положительным, а опорный вход второго компаратора 8 - с отрицательным зажимами цепи питания. Выход первого компаратора связан через инвертирующий усилитель 9 с управляющей цепью транзистора 2, а выход второго компаратора - с управляющей цепью транзистора 3. Резистор 4 и усилители 5,6 используются для вьщеления ЭДС из сигнала, к-рый образуется при вращении ротора электродвигателя в его якорной обмотке. Для обеспечения начального вращения ротора используются реле 10, размыкающий контакт 11 к-рого включен параллельно транзистору 2 между обмоткой 1 и положительным зажимом цепи питания. Конденсатор 12 и резистор 13 служат для задания времени срабатывания реле 10. Резисторы 14-19 служат для задания коэффициентов передачи инвертирующих л усилителей 6,9 и усилителя 5. Резис- (// торы 20-23 служат для задания порогов срабатывания компараторов 7 и 8. Резисторы 24,25 являются ограничитель- ными.При работе электродвигателя возни- кающая в обмотке ЭДС используется для управления работой коммутатора,поэтому для коммутации не требуете я специального датчика положения ротора,что упрощает функциональную схему электродвигателя и повышает надежность. 2 ил. фа&Л