Вентильная электрическая машина Советский патент 1988 года по МПК H02K29/06 G01P3/46 

00

со

vl

Изобретение относится к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки, в частности к вентильным тахогенерато- рам (ВГ) с повьшенной стабильностью (малой пульсацией) выходного напряжения, которые используютсяj например, в следящих системах.

Изобретение направлено на сниже- ние пульсаций выходного напряжения ВГ.

На фиг. 1 изображен общий вид ВГ с делителем выходного напряжения; на (фиг. 2 - схема подключения к наг- рузке и инвертору дифференциального усилителя примененного вместо делителя выходного напряжения.

ВГ на фиг. 1 содержит ключевые элементы 1-8, например, транзисторы, образующие инвертор (выпрямитель) 9, якорь с магнитопроводом и несимметричной пятисекционной лучевой обмоткой, индуктор 10, датчик положения ротора (ДПР) с ротором :11 и статором 12, функциональный преобразователь (ФП) 13. Ключевые элементы могут обладать двухсторонней проводимостью. Магнитопровод может иметь или не иметь пазы. У индуктора угловой размер полюсной дуги - не менее 135 эл. град. Обмотка - диаметральная. Начала секций обозначены A,B,C,D,E. Секции B,C,D и Е смещены относительно сек- ции А соответственно на 90, 135, 225 и 292f5 эл.град. Пятая секция обмотки выполнена в виде двух полусекций соединенных последовательно и уложенных таким образом, что ось намагничи вающей силы одной из них совпадает с осью намагничивающей силы второй секции, ось другой полусекции - с осью третьей секции. ДПР соединен с входами ФП. Выходы ФП соединены с управляющими входами ключевых элементов 1-8. Нагрузка ВГ 14 изображена в виде токопроводящего элемента (например резистора) и подключена непосредственно к инвертору 9, туда же подключен сумматор, изображенный в виде делителя напряжения 15, средняя точка которого соединена с выводом пятой секции Е Сопротивление нагрузки 14, каждого плеча делителя напряжения, пятой секций, других секций обмотки, числа витков пятой секции и других секций связаны меиду собой выражением

W,(Z, ,,-Z W,(2Z,+Z) (), (1)

где Z j и Z - сопротивления пятой и каждой из остальных секций обмотки соответственно;

Z и Zo - сопротивления нагрузки и каждого плеча делителя напряжения соответ- ственно;

Wj и W - числа витков пятой и каждой из остальных секций обмотки.

Нагрузка 14 может быть подключена к выходу операционного усилителя 16 (фиг.2). Тогда клеммы инвертора РИ G должны быть соединены со входами этого усилителя, вывод пятой секции Е - с клеммой Земля, а числа витков пятой и первой секции могут быть равны.

ВГ работает следующим образом. При вращении ротора относительно статора приводным двигателем в секциях обмотки возникают ЭДС вращения, с ДПР на ФП поступают логические сигналы ад, ац, а., а, ФП вырабатывает сигналы управления инвертором Ь,,Ь,

9 А

Инвертор (выпрямитель) 9 коммутирует секции обмотки, и в результате на нагрузку поступает напряжение одного и того же знака и уровня. Если одновременно работают, например секции А и D, то напряжение на нагрузке можно описать следующей формулой

2W, ZH Zj

z z; +2z7zr z z

л J

-, .(2)

где C - коэффициент пропорциональности;

n - частота вращения ротора. Если одновременно работают, чапри- мер, секции В,С и Е, то с учетом (1)

и

(W,+W5) ZnZj

,Z.

(3)

(j- + Z5)()+Zj( C,n 2W,Z« Zj

Если сопротивления Z ц и Z. много больше сопротивления Z, (и Zj-), что выходное напряжение генератора

и W, . п

Если сумматор вьтолнен в виде дифференциального усилителя с равными коэффициентами усиления К прямого и инверсного каналов, то его выходное напряжение U связано с входными напряжением прямого канала и„р и инверсного канала и„„б следукицим образом

и

К (и„р - и

мне

).

Сопротивления входных с цепей прямого и инверсного каналов обычно много больше сопротивлений секций обмотки Z и Zf,

Если одновременно работают, например, секции А и D, то

, Upwx 2

где 1, Cr W, Сг We

Ц и «не 1, к.

«-U ± i

Ц

п - ЭДС секций А и п - ЭДС секций Е,

Если одновременно работают сек В,С и Е, то

Unp«1i

+ If C(W,+Wy)- п.

При для обоих межкоммутационных интервалов

ивык 21,.C,. .

Таким образом, при трапецеидально форме ЭДС выходное напряжение теоретически не изменяется по величине а при синусоидальной форме ЭДС его пульсации не превышают пульсаций напряжения ВГс восьмисекционной обмо кой якоря.

Формула изобретения

1. Вентильная электрическая маши- на, содержащая ротор с возбуждением от постоянных магнитов, статор с пятисекционной соединенной в звезду обмоткой якоря,, вторая, третья, четвертая и пятая секции которой смеще-

0

5

0

5

35

0 5

ны относительно первой соответственно на угол 90, 135, 225 и 292,5 эл. град., выводы каждой из первый четырех секций соединены с общей точкой ключей одной из ветвей инвертора, ключи инвертора образуют две (анодную и катодную) группы, связанные с цепью нагрузки, отличающаяся тем, что, с целью снижения пульсаций выпрямленного напряжения, машина снабжена сумматором, первый и второй входы которого соединень с анодной и катодной группой ключей, а общая шина соединена с выводом пятой секции.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем,- что сумматор выполнен в виде делителя напряжения, общая точка обоих плеч которого соединена с выводом пятой секции, вывод первого плеча соединен с первым зажимом цепи нагрузки и анодной группой ключей, а вывод второго плеча с катодной группой ключей и вторьм зажимом цепи нагрузки, причем параметры элементов машины связаны соотношением

WgCZ, Z +2Z,Z Z) W, (2 Z Z)(ZH +2Z.),

где Z и Z, - сопротивление пятой

и каждой из остальных секций обмотки;

Z и 2л - сопротивления нагрузки и каждого плеча делителя напряжения;

We и W, - числа витков пятой и и каждой из ocтaJrьныx секций обмотки

З.Машина по п.1,о тличающа- я с я тем, что сумматор выполнен в виде дифференциального усилителя с равными кбэффициентами усиления прямого и инверсного канала.

11

ю

Изобретение относится к электри- чес1сим машинам с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки, в частности к вентильным тахогенерато- рам с малой пульсацией выходного напряжения. Цель изобретения - обеспечение стабильности выходного напряжения длягенераторного режима работы на нагрузку, применительно к вентильному электродвигателю, у которого вторая, третья и четвертая секции якорной обмотки смещены относительно первой соответственно на 90, 135, 225 электрических градусов. В электродвигатель дополнительно введена пятая секция обмотки, смещенная относительно первой секции на 292, 5 электрических градусов и соединенная с общим выводом других секций, и сумматор, соединенный с нагрузкой, инвертором и отдельным выводом пятой секции. Сумматор должен быть выполнен в виде делителя выходного напряжения или в виде двухвходового дифференциального усилителя. В первом случае делитель, нагрузка и инвертор включены параллельно, средняя точка делителя соединена с выводом пятой секции.. Во втором случае нагрузка подключена параллельно выходу усилителя, его прямой и инверсный входы соединены с инвертором, а общая шина - с выводом пятой секции обмотки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. с сл

фиг. 2