Вентильный электродвигатель Советский патент 1988 года по МПК H02K29/00 

вывод обмотки машины I7 соединен с общей точкой дросселей, свободными выводами подключенных к соответствующим свободным выводам указанных параллельных цепей в точках соединения транзистора и диодов, включенных в полярности, противоположной источнику питания 18, а между общими точками указанных последовательных цепей подключен резистор 19. В каждое плечо дополнительно введены диоды 21,22 и включены между средней точкой последовательной цепи и противоположным по отношению к плечу полюсом источника питания также в полярности, обратной по отногаению к полярности данного полюса. При использовании изобретения в приводах металлор ежу- щих станков может быть повьшена надежность , расширена область применения в более тяжелых режимах работы и снижена стоимость за счет использования элементов с более низкими рабочими напряжениями. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения состоит в повышении надежности за счет сглаживания перенапряжений на элементах инвертора. Вентильный электродвигатель содержит инвертор, выполненный по мостовой схеме, в каждом из смежных плеч 1,2 - дроссель 3,4 и цепь 5,6 из параллельно соединенных участка коллектор - эмиттер транзистора 7,8, диода 9,10 и последовательной цепи 11,12, образованной диодом 13, 14 и конденсатором 15,16. При этом f (Л

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям, в состав которых входят инвертор на транзисторах и электромеханический преобразователь (синхронная машина) с индуктором на постоянных магнитах, предназначенным для быстродействующих систем отработки механического параметра с высокой точностью, например для электропривода подачи металлорежущего станка.

Цепь изобретения - повьшение надежности за счет снижения перенапряжений на элементах инвертора.

На чертеже представлена схема вентильного электродвигателя.

Электродвигатель содержит трехфазный мостовой инвертор, каждая ветвь которого образована двумя плечами 1 и 2, которые содержат соответственно дроссели 3 и 4 и цепь 5 и 6 из параллельно соединенных участков коллектор - эмиттер транзисторов 7 и 8, диодов 9 и 10 и последовательных цепей 11 и 12, образованных диодами 13 и 14 и конденсаторами 15 и 16, машину 17, источник 18 питания, резистор 19, диоды 20 и 21.

Выключение мощных транзисторов происходит за время, измеряемое десятками микросекунд. Поэтому необходима установка конденсаторов 15 и 16 величиной в десятки нанофара,ц для обеспечения благоприятной траектории выключения транзисторов. Время включения таких транзисторов намного меньше времени выключения, но оно

5

все же относител-ьно больше - единицы микросекунд, и для обеспечения благоприятной траектории включения транзисторов необходима установка дросселей 3 и 4. Кроме того, дроссели защищают транзисторы от импульсных сверхтоков, возникающих при перезарядке паразитных емкостей обмоток ;машины и кабеля между машиной и инвертором, и от сквозных токов, йояв- ляющихся из-за конечного времени выключения диодов 9 и 10, через которые в паузе между импульсами в основном замыкается ток обмоток машины.

Процессы в паузе между импульсами управления в предлагаемом вентильном электродвигателе происходят следующим образом.

После съема импульсов управления одновременно, например, с транзистора 7 и со среднего транзистора в нижней группе (при этом на других тран- зисторах импульсы отсутствуют) потенциал эмиттера транзистора 7 начинает понижаться от величины, примерно равной положительному потенциалу источника 18 питания. Скорость снижения потенциала практически определяется временем заряда конденсатора 15 через диод 13 и дроссель 3, так как обмотку машины в Данном режиме можно считать генератором тока, а долей тока от разряда конденсатора 16 через резистор 19 и диод 13 можно пренебречь ввиду относительно большой веичины резистора 19 (сотни ом), вели

чина которого в данной схеме не критична и выбирается из условия полного разряда конденсатора в паузе. На этом этапе переходного процесса, длительность которого определяется током мшпины (единицы микросекунд), остальные диоды 10, 14, 9, 20 и 21 заперты.

При снижении потенциала эмиттера транзистора 7 до величины, меньшей потенциала отрицательного полюса источника 18 на величину прямого падения на диодах 20 и 13, дальнейшее снижение потенциала прекращается, так как оно фиксируется этими открытыми диодами. В известной схеме снижение потенциала продолжается и может быть уменьшено только выбором резистора с относительно малой величиной сопротивления, что требует применения транзистора и других элементов схемы на более высокое напряжение и на больший ток.

До момента открывания диода 10, с учетом электромагнитной энергии, запасенной в дросселе 3, через диоды I3 и 20 и обмотку указанного дросселя замыкается ток обмотки машины. После открывания диода 10 через него течет разностный ток: открывающей полярности от отрицательного полюса источника 1.8 питания, через диод 10, обмотку дросселя 4 в обмотку машины 17 и закрывающей полярности, где источником тока является электромагнитная энергия в дросселе 3, от нижнего вывода обмотки дросселя 3 через обмотку дросселя 4, открытые диоды 10, 13 и 20 к верхнему вьшоду обмотки дросселя 3.

К концу паузы между импульсами ток обмотки машины течет через цепь из диода 10 и дросселя 4, а через параллельную цепь из двух диодов 20 и 13 и обмотку дросселя 3 не течет, так как энергия дросселя 3 сброшена по указанной ранее цепи. Выбирая диод 20 с повьшгенным прямым падением (например, последовательно соединенные диод и стабилитрон или другой эквивалентный двухполюсник), можно при незначительном контролируемом перенапряжении на транзисторе выбрать величины индуктивностей дросчге- лей, обеспечивающие более благоприятную траекторию включения транзисторов, не увеличивая время паузы между

импульсами на большее, чем минимально требуемое для выключения транзистора. В результате повьш1ается надежность, снижается стоимость и улучшаются энергетические показатели вентильного электродвигателя.

В паузе после работы другой пары транзисторов, например после съеМа

Q импульсов управления одновременно с транзистора 8 и со среднего транзистора в верхнем ряду, происходят аналогичные процессы, но остаются закрытыми диоды 13 и 20, тогда как в пре5 дьщущем случае закрыты диоды 14 и 21.

При использовании изобретения в приводах металлорежущего станка может быть повышена надежность работы, расширена область применения в сторо0 более тяжелых режимов работы и, кроме того, снижена стоимость за счет использования элементов с более низкими рабочими напряжениями.

5 Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, со- держашдй электромеханический преобразователь, обмотка якоря которого под0 ключена к выходу мостового транзис- торного инвертора, каждое плечо каждой ветви которого содержит транзистор, первый силовой вывод которого соединен с общей точкой транзисторов

с одной группы, две параллельные цепочки, подключенные между первым и вторым силовыми выводами транзистора, одна из которых образована первым диодом, а другая - цепью из последо0 вательно соединенных второго диода и конденсатора, дроссель, обмотка которого подключена между вторым силовым выводом транзистора и выводом обмотки якоря, диоды подключены в поляр5 ности, обратной направлению прямой проводимости транзисторов, между общими точками диодов и конденсаторов последовательных цепей плеч одной ветви подключен резистор, о т.дличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности за счет снижения перенапряжений на элементах инвертора, каждое плечо инвертора снабжено третьим диодом, подключенg ным между общей точкой транзисторов противоположной группы и общей точкой второго диода и конденсатора согласно с первым и вторым диодами.