Вентильный электродвигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K29/03 H02P6/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильнь м электродвигателямс питанием от сети постоянного тока, может быть использовано в устройствах автоматики звуковоспроизводящей и записывающей аппаратуре и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1210187.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 изображена электрическая схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - пример выполнения помехоподавитель; на фиг.З- временные диаграммы состояния элементов схемы при работе вентильного электродвигателя в двигательном режиме; на фиг. 4 - то же, в режиме противо- включения.

Вентильный электродвигатель содержит ротор 1, статор 2. Обмотки 2,

и 2.2 статора 2 подключены к входу функционального преобразователя 3, каждый канал которого содержит помехоподавитель, выполненный в виде последовательно включенных порогового узла 4, схемы 5 совпадения, усилителя 6, выход которого подключен к второму входу инвертирующего интегратора 7 с насыщением, первый вход которого подключен к входу порогового элемента 4 и является входом канала функционального преобразователя 3. Выход интегратора 7 подключен к входу порогового детектора 8, выход которого подключен к второму входу схемы 5 совпадения и является выходом канала функционального преобразователя 3. Выходы функционального преобразователя 3 подключены к входам логического устройства 9, выходы которого подключены соответственно к входам импульсных 10 и 11 усилителей.

Пороговый узел 4 помехоподавителя выполнен на транзисторах 12-15, схема 5 совпадения - на транзисторах 16- 19, а усилитель 6 помехоподавителя - на транзисторах 20 и 21 (фиг. 2).

На фиг. 3 обозначения:

и 4 приняты следующие Uj - напряжение, действующее на обмотке 2. Г, , ЭДС обмоток 2.1, 2.2, представленная синусоидальной зависимостью; U,-,, - напряжение питания; U., - напряжение срабатывания порогового устройства 4.

Вентильный электродвигатель в двигательном режиме работает следующим образом.

При вращении ротора двигателя в обмотках статора наводятся ЭДС вращения e.(t) и е, 2.( t). В момент времени (фиг. 31 на выходе порогового элемента 4 сигнал отсутствует,

10 поэтому на втором входе интегратора 7 сигнал также отсутствует, так как при I Bj (t )1 Unop включены транзисторы 12 и 13 (фиг. 2). Поэтому транзисторы 14 и 15 соответственно тран15 зисторы 16 и 17 отключены. При отключенных транзисторах 16 и 17, 18 и 19 отключаются транзисторы 20 и 21, в результате этого выход усилителя находится в высокоинпедансном состоя20 НИИ и не влияет на работу интегратора 7 с насыщением. Когда ЭДС e,.(t) переходит через нуль и е, (t) О, интегратор 7 выходит из насыщения и при t-t достигает порога срабатыва25 ния U(. порогового детектора 8. Состояние выходного сигнала порогового детектора 8 изменяется на отрицательное, в соответствии с зтим изменением логическое устройство 9 включает ключ 22 усилителя 10 (фиг. 1). Обмотка 2. 1 подключается к источнику питания. В силу того, что знак ЭДС и Ипиг совпадают, двигатель создает положительный момент, а интегратор 7 не изменяет своего состояния (нахо- дится в насыщенном состоянии). При включении ключа 22 усилителя 10 (фиг. 1) транзистор 12 (фиг. 2) закрывается, так как порог на базе транзистора 14 выбран из условия, что

0 max e.,(t)iU,,piU,,.

Включение транзистора 14 приводит к включению транзистора 16, однако выход усилителя 6 остается отключенным, так как отключен транзистор 18.

В момент -времени (г. 2) происходит отключение обмотки 2.1 и включение обмотки 2.2. Под действием ЭДС самоиндукции открывается диод 23 и происходит замыкание тока через отрицательный источник питания. Время протекания этого тока определяется величиной , постоянной времени обмотки и величиной ЭДС в обмотке. При этом если выполняется условие

30

45

50

55

Т

(tj-tJUn«T уе (t).,

13

то Г1р(ису.одит ложное срабатыпание порогового детектора 8.

В предщагаемом вентильном электроприводе (В/1) происхо; ,ит срабйтынанне порогового устройства 4 по отрицательному напряжению, и поскольку на входе схемы 5 совпадения совпадают знаки приложенных напряжений, последняя срабатывает и через усилитель 6 на вход интегратора 7 поступает положительное напряжение, компенсируя отрицательное влияние коммутационного выброса. При неизменном знаке напряжения на входе интегратора 7 напряже- ние на его выходе остается в неизменном состоянии. Если отсутствует компенсация действия нагфяжения коммутационного выброса, то при t t t2

выходное напряжение на выходе иитег

ратора изменяется ( показано штриховой линией на фиг. 3, диаграммы l ,M,(t)) и при Ujj, -V f происходит ложное срабатывание порогового детектора 8, При этом обмотка 2,2 отключена от источника питания, а обмотка 2,1 подключена к отрицательному источнику питания. Так как знак ЭДС, не меняется то двигатель создает тормозной момент в результате нарушается устойчивая работа ВД,

При действии разрядного импульса в схеме (фиг. 2j происходит следующее. Транзистор 13 закрывается, так как напряжение на его входе ниже, чем на входе транзистора 15. Транзис- тор 15, открываясь, открывает транзистор 17, а так как напряжение на выходе порогового детектора отрицательное, то открыт и транзистор 19, что приводит к открытию транзистора 20, Через который на вход интегратора 7 подается положительное компенсирующее коммутационный выброс напряжение. Устройство работает аналогично при t tj . Здесь при действии положительного коммутационного выброса включены транзисторы 16, 18 и 21, На вход интегратора подается отрицательное напряжение. Во всех остальных случаях помехоподавитель не влияет на работу интегратора 7.

Работа ВД в тормозном режиме осуществляется путем инвертирования выходных сигналов порогового детек- тора 8 в логическом устройстве 9,

При , (фиг. 4; происходит подключение обмотки 2.1 ужь Не к положительному источ шку питания, а к

5

79

Q

0

72

отрицательному через ключ 24 усилителя 10, При этом срабатываг т пороговое устройство 4, а так как на выходе детектора 8 действует напряжение того же знака, что и на выходе устройства 4, то схема совпадения подключает вход интегратора 7 к положительному источнику питания. Поскольку на входе интегратора 7 знак напряжения не изменяется, то последний остается в насьоценном состоянии. В момент времени t-t, происходит отключение обмотки 2,1 и начинается разряд обмотки на положительный источник питания через диод 25, Здесь знак ЭДС совпадает со знаком ЭДС самоиндукции и при отключенном усилителе 6 состояние интегратора 7 и порогового детектора 8 не изменяется, как не

30

5

35 50

55

изменяется и зависимость U

вшг

(t)

на

40

фиг. 4 по сравнению с фиг. 2, Ток, протекающий по обмотке 2;, определяется знаком приложенного напряжения при t,, tj , поэтому развиваемый двигателем момент является тормозным. Происходит активное торможение двигателя без потери информации о положении ротора.

Как следует из диаграммы на фиг.З, работ а ВД в режиме противовключения отличается тем, что здесь приложенное к обмоткам напряжение воспринимается схемой как коммутационный выброс напряжения на фиг, 3, а коммутационный выброс напряжения - как приложенное к обмотке напряжение от источника питания.

Вентильный электродвигатель обеспечивает надежную работу в широком диапазоне угловых скоростей как в двигательном режиме, так и в режиме противовключения с обмоткой якоря, имеющей большую электромагнитную постоянную времени, за счет компенсации коммутирующих импульсов с помощью помехоподавителя,

Формула изобретения

Вентильньпч электродвигатель по авт.св. № 1210187, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния надежности, в каждый канал функционального преобразователя введен помехоподавитель,выполненный в виде последовательно соединенных порогового узла, схемы совпадения и усилителя, а инвертирующий интегратор с насыщением в каждом канале снабжен дополнительным инвертирующим входом,

51337972

подключенным к выходу усилителя,входвторой вход схемы совпадения подклюпорогового узла связан с входом ка-чен к выходу канала функционального

нала функционального преобразователя, преобразователя.

ггйюд

Составитель А.Иванов Редактор М.Дылын Техред Л.Олнйнык

Заказ 4139/51 Тираж 659Подписное

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

ФигЛ

Корректор Н.Король

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматики, звуковоспроизводящей и записывающей аппаратуре. Целью изобретения является повышение надежности. Указанная цель обеспечивается введением в каждый канал функционального преобразователя вентильного злектродвига- теля помехоподавителя, составленного из последовательно соединенных между собой порогового узла 4, схемы совпадения 5 и усилителя 6. Помехо- подавитель обеспечивает компенсацию коммутирующих импульсов и обеспечивает устойчивую работу вентильного двигателя с большой электромагнитной постоянной обмотки в широком диапазоне угловых скоростей как в двигательном, так и в тормозном режимах. 4 ил. § (Л N) cpu.f