Вентильный электродвигатель Советский патент 1988 года по МПК H02K29/00 H02P6/00 

tRxA

ГчЭ

ю

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу, и может быть использовано в исполнительных приводах систем автоматики, терморегулирования с длительной гарантированной наработкой и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 632038.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема неуправляемого электродвигателя; на фиг. 2 - функциональная схема вентильного электродвигателя со стабилизацией частоты вращения.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину с якорной обмоткой, каждая фаза которой составлена из двух секций 1 и 2 (3 и 4). Секции в фазе смещены на 180 эл. град, друг относительно друга и подключены к цепи питания через ключи 5--8 коммутатора, дроссель 9 с последовательно соединенными двумя секциями 10 и 11. Один свободный вывод секций дросселя подключен к общей точке секций 1 и 2 якорной обмотки. Другой вывод секций 10 и 11 дросселя соединен с общей стойкой секций 3 и 4 якорной обмотки. Общая точка секций 10 и И дросселя 9 подключена к одному зажиму +U источника питания. Электродвигатель содержит также четыре резистора 12-15, четыре управляемых переключателя 16-19, распределитель 20 импульсов, преобразователь 21 напряжение-частота, генератор 22 пилообразных импульсов, тахометрическую .обмотку 23 дросселя 9, преобразователь 24 частота- напряжение и пороговый блок 25. Каждый ключ 5-8 соединен последовательно с одной из секций 1-4. Точка соединения каждой из секций 1-4 обмотки якоря и ключа 5-8 коммутатора подключена через резистор 13 (12, 15, 14) к первому выходу управляемого переключателя 17 (16, 19, 18), выхо.а которого подключен к управляющей цепи ключа 6 (5, 8, 7). Выход преобразователя 21 напряжение-частота, подключен к входу распределителя 20 импульсов, выходы которого подключены к вторым входам управляемых переключателей 16-19. Тахометрическая обмотка 23 дросселя 9 подключена к входу преобразователя 24 частота-напряжение, выход которого через пороговый блок 25 подключен к управляющим входам переключателей 16-19. Вход преобразователя 21 подключен к выходу генератора 22 пилообразных импульсов. Кроме того, вентильный электродвигатель содержит три управляемых ключа 26-28 соответственно, схему 29 сравнения и задатчик управляющего напряжения, причем размыкающие контакты первого ключа 26 включены между выходом порогового блока 25 и управляющими входами пере0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ключателей 16-19, а управляющий вход первого ключа 26 подключен к выходу схемы 29 сравнения, один вход которой подключен к выходу преобразователя 24 частота- напряжение, а другой вход - к задатчику управляющего напряжения, связанному через замыкающие контакты 27 второго ключа с входом преобразователя 21 напряжение-частота. Размыкающий контакт третьего ключа 28 включен между выходом генератора 22 пилообразных импульсов и входом преобразователя 21 напряжение - частота, а управляющие входы второго 27 и третьего 28 управляемых ключей подключены к выходу порогового блока 25.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на схему генератор 22 начинает вырабатывать пилообразные импульсы с заданной длительностью линейно возрастающего участка «пилы. Преобразователь 21 напряжение- частота вырабатывает последовательность импульсов, частота следования которых определяется величиной напряжения на его входе. Распределитель 20 импульсов подает на управляющие цепи ключей 5-8 коммутатора через переключатели 16-19 импульсы в последовательности, определяющей последовательность коммутации токов в секциях 1-4 якорной обмотки. Увеличение частоты коммутации ключей 5-8 в соответствии с ростом пилообразного напряжения на выходе генератора 22 приводит к вращению ротора первоначально в щаго- Бом режиме, а затем с малой частотой вращения, определяемой частотой сигналов на выходе распределителя 20 импульсов. При вращении ротора в дополнительной обмотке 23 дросселя 9 появляется напряжение, частота которого в два раза выше частоты ЭДС вращения, наводимой в секциях якорной обмотки. Напряжение с обмотки 23 поступает на преобразователь 24 частота- напряжение, на выходе которого появляется напряжение, пропорциональное частоте вращения ротора. Это напряжение подается на вход порогового устройства 25. Величина напряжения уставки U, соответствует частоте вращения ротора электродвигателя, при которой ЭДС вращения, наводимая в секциях 1-4 якорной обмотки, достигает величины, необходимой для надежной коммутации ключей 5-8 коммутатора через резисторы 12-15. При достижении напряжения на выходе преобразователя 24 частота-напряжение Ь на выходе порогового устройства 25 появляется сигнал, который поступает на управляющие входы переключателей 16-19 и переводит электродвигатель из режима принудительной коммутации в режим коммутации от ЭДС вращения, наводимой в секциях 1-4 якорной обмотки, т.е. в режим вентильного двигателя. Электродвигатель при этом работает на естественной механической характеристике. При снижении частоты вращения ниже уровня, определяемого величиной напряже- НИИ уставки U.,, вентильный электродвигатель переходит в режим принудительной коммутации, так как сигнал на выходе порогового устройства 25 пропадает и переключатели 16-19 через вторые входы подклю- чают управляюпдие цепи ключей коммутатора к распределителю 20 импульсов.

Таким образом, рассмотренная схема вентильного электродвигателя позволяет обеспечить его нормальную работу без датчика положения ротора и, следовательно, повысить его надежность.

Работа вентильного электродвигателя со стабилизацией частоты вращения осуществляется следующим образом.

Исходное состояние - переключатели 16-19 через вторые входы подключают управляющие цепи ключей 5-8 к распределителю 20 импульсов (фиг. 2). На выходе порогового устройства 25 отсутствует сигнал, контакты первого ключа 26 нормально замкнуты, контакты второго ключа 27 нормально разомкнуты, контакты третьего ключа 28 нормально замкнуты. При подаче напряжения питания на электродвигатель генератор 22 начинает вырабатывать импульсы пилообразной формы, которые через контакты третьего ключа 28 поступают на преобразователь 21 напряжение-частота. С выхода преобразователя 21 импульсы, частоты следования которых определяются величиной напряжения на его входе, поступают на распределитель 20 импульсов и- далее через переключатели 16-19 на управляющие цепи ключей 5-8 коммутатора. Электродвигатель начинает работать в режиме частотного разгона. При дости- жении напряжения на выходе преобразователя 24 частота-напряжение достаточной величины для срабатывания порогового блока 25 на выходе последнего появляется напряжение, которое поступает через первый ключ 26 на управляющие входы пе- реключателей 16-19, управляющие входы второго 27 и третьего 28 ключей. Электродвигатель из режима частотного разгона переводится в вентильный режим. Одновременно контакты ключа 27 замыкаются, а ключа 28 размыкаются. Напряжение управ- Ленин Uj.,5( через контакты ключа 27 поступает на преобразователь 21 напряжение- частота и одновременно поступает на вход схемы 29 сравнения. На другой вход схемы 29 сравнения поступает напряжение с пре- образователя 24 частота-напряжение. Равенство напряжений на входах схемы 29 сравнения приводит к появлению напряжения на его выходе. Контакты ключа 26 разQ

5

0

О 5 .„ 5 0 5

мыкаются. Через вторые входы переключателей 16-19 цепи управления ключей 5--8 коммутатора подключаются к распределителю 20 импульсов. Электродвигатель переходит в синхронный режим вращения. Изменяя величину напряжения можно регулировать частоту вращения вала электродвигателя Б щироком диапазоне. Если возрастет нагрузка на валу электродвигателя, снизится частота на входе преобразователя 24 частота-напряжение и на выходе схемы 29 сравнения пропадет напряжение. Переключатели 16-19 через первые входы переведут электродвигатель в вентильный режим работы. Дальнейщее увеличение нагрузки на валу вызывает снижение частоты вращения вала в соответствии с естественной механической характеристикой электродвигателя. Уменьщение нагрузки на валу электродвигателя вызывает возрастание частоты вращения вала до тех пор, пока напряжения на входах схемы 29 сравняются. На выходе схемы 29 сравнения появляется сигнал, контакты ключа 26 переходят в разомкнутое состояние и электродвигатель начинает работать в синхронном режиме.

Таким образом, за счет частотного разгона до требуемой частоты вращения и последующего перевода электродвигателя на коммутацию секций обмотки якоря по сигналам ЭДС вращения обеспечивается работа вентильного электродвигателя без датчика положения ротора, что в целом повы- щает его надежность.

Формула изобретения

1. Вентильный электродвигатель по авт. св. № 632038, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности, в него введены четыре резистора, четыре управляемых переключателя, распределитель импульсов, преобразовательнапряжение-частота,

генератор пилообразных импульсов, преобразователь частота-напряжение, пороговый блок, точка соединения одной из секции и ключа коммутатора в каждой фазе обмотки якоря подключена через резистор к первому входу одного из управляемых пepeключaтev eй, выход которого подключен к управляющей цепи ключа коммутатора, другой секции той же фазы обмотки якоря, выход преобразователя напряжение-частота подключен к входу распределителя импульсов, выходы которого подключены к вторым входам управляемых переключателей, вход преобразователя частота-напряжение подключен к тахометрической обмотке дросселя, выход через пороговый блок подключен к управляющим входам переключателей, а вход преобразователя напряжение-частота - к выходу генератора пилообразных импульсов.

2. Электродвигатель но п. 1, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первый, второй и третий управляемые ключи, схема сравнения и задатчик управляющего напряжения, причем размыкаюидие контакть первого ключа включены между пороговым блоком и управляющими входами переключателей, а управляющий вход первого ключа подключен к выходу схемы сравнения, один вход которой подключен к выходу гфеобразователя частота-напря

жение, а другой вход - к задатчику управляющего напряжения, связанному через замыкающие контакты второго ключа с входом преобразователя, напряжения-частота, размыкающие контакты третьего ключа включены между выходом генератора пилообразных импульсов и входом преобразователя напряжение-частота, а у;;рав- ляющие выходы второго и третьего управляе мых ключей подключены к выходу порогового блока.

Изобретение относится к электроте.ч- нике. Целью изобретения является повышение надежности. Указанная цель достигается те.1, что в вентильный электродвигатель введены резисторы 12-15, переключатели 16-19, распределитель 20 импульсов, преобразователи 21 и 24 напряжение-частота, генератор 22 пилообразны.х и.мпульсов и пороговый блок 25, а дроссель 9 снабжен дополнительной обмоткой 23. В результате в устройстве обеспечиваются частотный разтон до требуемой частоты вращения и пере.ход электрической машины на ком.му- тацию секций 1-4, ее обмотки якоря по сигналам ЭДС вращения без датчика положения ротора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. S