Вентильный электродвигатель Советский патент 1988 года по МПК H02K29/06 H02P6/00 

14)

t .1422318

Изобретение относится к электроехнике, в частности к электропг ивосрки ду ст эт об 54 ла 66 др ко S Ци ми др то ля мо

ду, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1228192.

Целью изобретения является повьшю- ние надежности за счет горячего резервирования дросселя в цепи питания секции якорной обмотки электродвигателя.IQ

На чертеже изображена функциональная схема вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель (ВД) содержит секции 1-4 основной якорной обмотки, сдвинутые мезкду собой на 180 эл.град. и подключенные к кол- лекторам основных транзисторных клю- : чей 5-8. Эмиттеры основных транзисторных ключей 5-8 подсоединены к минусу источника питания через плавкие : предохранители 9-12. Секции 13-16 : дополнительной якорной обмотки ВД также сдвинуты между собой на 180 эл

В каждом из двух дросселей 31,32 средняя точка 71(72) пусковой обмотки подключена к положительному выводу источника питания.через соответствующий размыкающий контакт реле 42 (43), а.управляющие входы каждого из этих контактов 42, 43 подключены к объединенным выходам пороговых узлов 54 и 55. Вход каждого порогового узла 54., 55 подключен к первой обмотке 66, 37 управления соответствующего дросселя 31,32. Начало и конец пусковой обмотки второго дросселя сек- S Ции 33 и 34 соединены с одноименными выводами пусковой обмотки первого дросселя 31 (секции 29 и 30). Средние точки рабочей обмотки первого дроссе- ля 31 .(секции 64 и 65) и рабочей обмотки второго дросселя 32 (секции

35 и 36) подключены к положительному выводу источника питания, а начало и конец секций 64 и 65 рабочей обмотки

20

первого дросселя 31 подключены сопт- град., подключены к коллекторам допол-о-ч -

. . - ветственно к коллекторам первого 50

и второго 51 транзисторных ключей. Начало и конец секций 35 и 36 рабочей

обмотки второго дросселя подключены соответственно к коллекторам третьего 52 и четвертого 53 транзисторных ключей. Эмиттеры первого 50 и третьего 52 транзисторных ключей объединены и подключены к началам секций 29 и

нительных транзисторных.ключей 17-20, а их.эмиттеры через плавкие предохранители 21-24 подключены к минусу источника питания. Резисторы 25-28 первым выводом соответственно подсоединены к базам дополнительных транзисторных ключей 17 - 20, а другим вы-, водом - к точке соединения дополнительной секции 13-16, сдвинутой на 180 эл.град., и дополнительного тран30

33 пусковых обмоток. Эмиттеры второго

зисторного ключа 17-20.соответствен- 35 51 и четвертого 53 транзисторных клю

В каждом из двух дросселей 31,32 средняя точка 71(72) пусковой обмотки подключена к положительному выводу источника питания.через соответствующий размыкающий контакт реле 42 (43), а.управляющие входы каждого из этих контактов 42, 43 подключены к объединенным выходам пороговых узлов 54 и 55. Вход каждого порогового узла 54., 55 подключен к первой обмотке 66, 37 управления соответствующего дросселя 31,32. Начало и конец пусковой обмотки второго дросселя сек- Ции 33 и 34 соединены с одноименными выводами пусковой обмотки первого дросселя 31 (секции 29 и 30). Средние точки рабочей обмотки первого дроссе- ля 31 .(секции 64 и 65) и рабочей обмотки второго дросселя 32 (секции

35 и 36) подключены к положительному выводу источника питания, а начало и конец секций 64 и 65 рабочей обмотки

33 пусковых обмоток. Эмиттеры второго

Изобретение относится к электро- ;технике. Целью изобретения является, повьщение надежности. Указанная цель достигается введением в вентильный электродвигатель второго дросселя 32. с пусковой обмоткой в виде двух секций 33,34, рабочей обмоткой с секциями 35,36 и тремя обмотками управления с- секцияйи 37-41 .. Перв Ый дроссель снабжен одной рабочей обмоткой с сек- днями 64,65 и тремя обмотками управления с секциями 66-70 соответственно. Средние выводы 71,72 пусковых обмоток дросселей 31,32 через размыкающие контакты 42,43 соединены с плюсовым зажимом источнрпса питания. а выводы указанных обмоток - с эмиттерами ключей 50,51 и 52,53 соответственно. Коллекторы указанных ключей связаны с выводами рабочих обмоток дросселей 31,32, а их базы через обмотки введенных линейных дросселей 44 и 45 и диоды 56-59, 60,61 и 62, 63 - с выводами соответственно вторых и третьих обмоток управления дросселей. Первые обмотки управления с секциями 66, 37 подключены к входам пороговых узлов 54,55, объединенные выходы которых соединены с управляющими входами контактов 42, 43. В результате в электродвигателе с дросселями 31,32 в цепи питания его обмоток 1-4 и 13-16 обеспечивается горячее резервирование вч:ех силовых цепей и сохраняются неизменными входные характеристики даже при возникнове 1ии к.з. в Одной из указанных секций дросселей 31, 32. За счет параллельной работы секций дросселей 31, 32 электродвигатель защищен от обрыва в любой из секций обмоток дросселей 31, 32. 1 ил. i (Л

но. Точки соединения секций 1, 2 и 13, 14, а также 3, 4 и 15,16 объединены и подключены соответственно к началу и концу пусковой обмотки с секциями 29 и 30 первого дросселя 31.

.Дополнительно, вентильный электродвигатель содержит второй дроссель 32 с пусковой обмоткой с секциями

чей объединены и подключены к код1цам секций 30 и 34 пусковых обмоток. Средние точки вторых обмоток управления с секциями 67 и 68 первого 0 дросселя 31 и с секциями 38 и 39 второго дросселя 32 подключены к эмиттерам первого 50 и третьего 52 транзисторных ключей соответственно. Средние . точки третьих обмоток управления с

33 и 34, с рабочей обмоткой с секция-45 секциями 69 и 70 первого дросселя 31

ми 35 и 36 и тремя обмотками управления соответственнос секциями 37-41.

В электродвигатель введены два ; размыкающих контакта 42 и 43, два линейных дросселя 44 и 45 с секциями 46 и 47, 48 и 49 соответственно, . четыре транзисторных ключа 50-53, два пороговых узла 54 и 55 и восемы диодов 56-63. Первый дроссель 31 с рабочей обмоткой с секциями 64 и 65 дополнительно снабжен тремя обмотками управления с секциями 66-70.

чей объединены и подключены к код1цам секций 30 и 34 пусковых обмоток. Средние точки вторых обмоток управления с секциями 67 и 68 первого дросселя 31 и с секциями 38 и 39 второго дросселя 32 подключены к эмиттерам первого 50 и третьего 52 транзисторных ключей соответственно. Средние точки третьих обмоток управления с

и с секциями 40 i 41 второго дросселя 32 подключены к эмиттерам второго 51 и четвертого 53 транзисторных ключей соответственно. Начало и конец секции

67 и 68 второй обмотки управления первого дросселя 31 через первый 56 и второй 57 диоды в прямом направле- . НИИ и первую обмотку 46 первого линейного дросселя 44 подключены к

базе первого транзисторного ключа 50. Начало и конец секций 69 и 70 третьей обмотки управления первого дросселя 31 через третий 58 и четвертый 59 диоды в прямом направлении и вторую

обмотку 47 первого линейного дросселя подключены к базе транзисторного ключа 51. Начало и конец секций 38 и 39 второй обмотки управления второго дросселя 32 через пятый 60 и шестой 61 диоды в прямом направлении и первую обмотку 48 второго линейного дросселя 45 подключены к базе третьего транзисторного ключа 52. Начало и конец секций 40 и 41 третьей обмог- ки управления второго дросселя 32 через седьмой 62 и восьмой 63 диоды в прямом направлении и,вторую обмотку 49 второго линейного дросселя 45 подключены к базе четвертого транзисторного ключа 53.

Электродвигатель работает следующим образом:

При подаче постоянного напряжения У„ на вход коьадутатора через размыкающие контакты 42 и 43 секций 29 и 30 пусковой обмотки первого дросселя 31 и секции 33 и 34 пусковой обмотки второго дросселя 32 напряжение поступает на общие точки секций 1-4 и 13-16 основной и дополнительной якорных обмоток. Одновременно начинает работать датчик положения рото ра (ДПР, не показан), и через базовые переходы основные транзисторные ключи 5-8 начинают коммутировать секции 1-4 основной якорной обмотки. При протекании тока по якорным секциям БД .возникает электромагнитный момент, и вал электродвигателя начинает вращаться . Зона коммутации якорных секций от ДПР составляет 180 эл.град. Ток якоря ограничивается собственным сопротивлением одновременно работаюих двух секций, например 1,3 (далее 2,4 в соответствии с сигналами ДПР и т.д.) и активным сопротивлением параллельно включенных секций 29,34

и 33,34 пусковых обмоток дросселей 31 и 32. Изменяя величину активного сопротивления секций 29,30 и 33, 34 пусковых обмоток, можно ограничивать бросок пускового тока на заданной величине. Далее по мере разгона электродвигателя в якорных секциях появляется. противо-ЭДС вращения, которая, начинает открывать через резисторы 25-28 дополнительные транзисторные

ключи 17-20, что подключает в работу секции 13-16-дополнительной якорной обмотки. Одновременно при вращении вала БД на обмотках между началом секции 29 и концом секции 30, а так. д

0

5

0

5

0

5

0

5

же между началом секции 33 и концом секции 34 пусковых обмоток появляется напряжение, близкое к треугольной форме, с амплитудой, равной ЭДС вращения (на холостом ходу равное . и при устано.вке ДПР в нейтральное положение) и двойной частоты по сравнению с частотой коммутации тока в якорных секциях.

Так как все обмотки, расположенные на каждом из дросселей 31 и 32 индуктивно связаны, то в них по закону электромагнитной индукции также наводится напряжение.

Дроссели 31 и 32 полностью идентичны и включены всеми обмотками согласно. Следовательно, по мере разгона вала БД на вс.ех секциях 66-70 трех управляющих обмоток дросселя 31 и 37-41, 62, 63 дросселя 32 начинает увеличиваться напряжение. С помощью диодов 56-59 переменире напряжение с секций второй и третьей управляющих обмоток первого дросселя 31 выпрямляется, фильтруется ли- нейным дросселем 14 с обмотками 46 и 47 и прикладывается к базовым пе реходам первого 50 и второго 51 транзисторных ключей. Ключи начинают приоткрываться, причем строго в те моменты времени, когда противо-ЭДС в коммутируемых якорных секциях по амплитуде максимальна, и подключать секции 64 и 65 рабочей обмотки, имеющей малое активное сопротивление, а число витков i« направление намотки соответственно равное и совпадающее с числом витков и направляющим йамот- ки секции 29 и 30 пусковой обмотки.

Бведенное последовательно с коммутируемыми секциями суммарное- активное сопротивление секций 29-, 30 и 64,б5 начинает уменьшаться, и процесс раз- гона электродвигателя становится эффективнее. Соответственно, возрастает и напряжение, наводимое в секциях 67 .68 и 67, 70, что приводит к глубокому насыщению первого 50 и второго 51 транзисторных ключей, и секции 64 и 65 рабочей обмотки с малым сопротивлением подключены последовательно с якорными секциями 1.-4 и 13-16 БД. Этап разгона заканчивается, И двигатель работает в номинальном режиме работы. Напряжение на первой управляющей обмотке 66 поступает на вход первого порогового узла 54 и при достижении, величины и;

on

соответствующему включенному состоянию секции 6А, 65, на его выходе появляется сигнал - достаточного уровня, поступающий на управляющий вход реле. Контакт 42 г отключает пусковую обмотку с секциями 29 и 30. Этот же сигнал поступает на управляюпдай вход второго размыкающего контакта 43. Срабатывая, второй контакт 43 отключает пусковую обмот -ю ку йторого дросселя 32 с секциями 33 и 34. Работа второго дросселя 32 при разгоне до номинальной частоты, вращения аналогична работе первого дросселя 31, т.е. появившееся при враще- с НИИ вала ВД напряжение на секциях 38 и 39 второй управлякнцей обмотки и секций 40 и 41 третьей управляющей обиотки выпрямляется диодами 60-63 фильтруется первой 48 и второй 49 20 обмотками второго линейного дросселя

и по базовым цепям открывает третий 52 и четвертый 53 транзисторные клю- чн. Ключи 52 и 53 подключают рабочую низкоомную обмотку второго дросселя 25 32 с секциями 35 и 36. Напряжение с третьей управляющей обмотки 37 поступает на вход второго порогового узла 55, и при достижении напряжения, равного UQ с его выхода поступает ,/) сигнал достаточного уровня на входы первого 42 и второго 43 контактов и секции 29, 30 и 33, 34 пусковых обмоток в номинальном режиме отключены.

В случае возникновения неисправ- 35 ности в работающем электродвигателе, например в первом дросселе 31, заключающимся в межвитковрм коротком замы-; кании в любой из его секций, на его управляющих обмотках с секциями 67, 40 68 и 69, 70 исчезает управляющее напряжение и первый 50 и второй 51 транзисторные ключи закрываются и отключают секции 64 и 65 рабочей обмотки. Секции 29 и 30 пусковой обмот- дз транзисторных ключей, змиттеры перки по-прежнему отключены сигналом с выхода второго порогового узла 55. Дроссель 31 выключен из цепи якорных обмоток, и ВД сохраняет неизменными свои выходные характеристики, продолжая нормальное функционирование с дросселем 32 в цепи питания якорных обмоток.

Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность ВД с дросселем в цепи питания якорных обмоток путем горячего резервирования всех силовых цепей электродвигателя и сохранить неизменными выходные характе.ристики даже при возникновении короткого замыкания в одной из секций обмоток дросселя. От обрыва какой-либо цепи в любом дросселе схемы защищена за счет параллельной работы обмоток дросселей 31 и 32.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель по авт. св. № 1228192, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повьщ1е- ния надежности, в него дополнительно .введены второй дроссель с пусковой, рабочей и тремя обмотками управления два размыкающих контакта, два линей- ных дросселя, четыре транзисторных ключа, два пороговых узла и восемь диодов, а первый дроссель дополни-/ тельно снабжен рабочей и тремя обмотками управления, причем в каждом из двух дросселей средняя точка пусковой обмотки подключена к положительному выводу источника питания через соответствуюпщй размыкающий контакт, управляющий вход каждого размыкающего контакта подключен к объединенным выходам пороговых узлов, вход каждого из кото)эых соединен с первой обмоткой управления , соответствующего дросселя, начало и конец пусковой обмотки второго дросселя соединены с одноименными .выводами пусковой обмотки первого дросселя средняя точка рабочей обмотки каждого .дросселя подключена к положительному выводу источника питания, а начало и конец секций рабочей обмотки цервого дросселя подключены соответственно к коллекторам первого и второго транзисторных ключей, а начало и конец секций рабочей обмотки второ го дросселя подключены соответственн к коллекторам третьего и четвертого

0

5

вого и третьего транзисторных ключей объединены и подключены к Началам . секций пусковых обмоток, эмиттеры второго и четвертого транзисторных ключей объединены и подключены к концам секций пусковых обмоток средние точки вторых обмоток управления пер- . вого и второго дросселей подключены к эмиттерам первого и третьего -транзисторных ключей соответственно, : средние точки третьих обмоток управления первого и второго дросселя в подключены к эмиттерам второго и четвертого транзисторных ключей соответ.ственно, начало и конец секций второй обмотки управления первого дросселя через первый и второй диоды.в прямом направлении и первую обмотку первого линейного дросселя подключены к базе первого транзисторного ключа, начало и конец секций третьей обмотки унрав- ления первого дросселя через третий и четвертый диоды в прямом направлении и вторую обмотку первого линейного дросселя подключены к базе второго транзисторного ключа, начало и

конец секций второй обмотки управления второго дросселя через пятый и шестой диоды в прямом направлении и первую обмотку второго линейного дросселя подключены к базе третьего транзисторного ключа, йачаяо и конец секций третьей обмотки уп|равления второго дросселя через седьмой и восьмой диоды в прямом направлении и вторую обмотку второго линейного дросселя подключены к базе четверто го транзисторного ключа.