Вентильный электродвигатель Советский патент 1989 года по МПК H02K29/00 

Ь

10

г

TlpF

2

-с/л

;о

а

QD

Изобретегние относится к электротехнике и может быть испольтовано в автоматике, твуковоспроизводящей и записывающей аппаратуре.

Цель изобретения - повышение надежности вентильного электродвигателя .

На фиг.1 изображена функциональна схема вентильного электродвигателя; на фиг.2 - пример выполнения ограничителя времени работы помехоподави- теля; на фиг.З,А - временные диаграммы напряжений при работе вентильного электродвигателя без ограничителя времени работы помехоподавителя и с ограничителем времени работы помехоподавителя соответственно.

Вентильный электродвигатель содержит ротор 1 (фиг.1), статор с обмотками 2 и 3, которые подключены ко вх одам функционального преобразователя 4, содержащего каналы 5,6 с п помехоподавителями. Каждый из каналов функционального преобразователя 5 и 6 включает дополнител ьно ограничитель времени работы помехоподавителя, выполненный в виде последовательно соединенных дифференцирующего узла 7 и таймера 8, выход которого подключен к дополнительному третьему входу схемы 9 совпадения помехоподавителя. Первый вход схемы 9 совпадения соединен с выходом порогового узла 10, вход которого соединен со входом интегратора 1 1 с насьпцением и является входом канала 5 функционального преобразователя 4.

Ко второму входу интегратора 11 подключен выход усилителя 12, вход которого подключен к выходу схемы 9 совпадения. Выход интегратора 11 подключен ко входу порогового детектора 13, выход которого подключен ко второму входу схемы 9 совпадения и является выходом канала 5 функционального преобразователя 4. Вход диф фереициру|ощего узла 7 канала 5 функционального преобразователя 4 соединяется с выходом канала 6 функционального преобразователя 4, а вход дифференциального узла канала 6 функционального преобразователя 4 соединяется с выходом канала 5. Выходы функционального преобразователя 4 подключены ко входам логического устройства 14, выходы которого подключены соответственно ко входам импульсных усилителей 15,16.

Диф()ереН1шрующий узел 7 выполнен в виде последовательно включенньгх формирователя логического напряжения

на транзисторе 7(фиг.2) последовательного сдвигающего регистра 18, у которого выходы первого и второго триггеров соединены со входами элемента 19 ИСКЛЮЧАЮ ЧЕЕ ИЛИ, выход которого и является выходом дифференци- pywHiero узла 7. Таймер 8 выполнен в виде последовательно включеннь(х две- . ичного счетчика 20 и RS-триггера 21. Время работы таймера t определяется максимальной длительностью помехи во всех режимах работы вентильного электродвигателя. По каждому фронту сигнала с выхода кандла 6 происходит изменение состояния на выходе транзистора 17. Первым тактовым импульсом после смены состояния на входе сдвигающего регистра 18 происходит запись нового состояния в первый триггер сдвигающего регистра 18. При

этом на входах элемента 19 ИСКЛЮЧАЮ- 1I1EE ИЛИ возникают разные состояния и на его выходе формируется лог. М по длительности равная одному периоду тактовой частоты, так как вторым

тактовым импульсом происходит запись нового состояния регистра во второй триггер регистра 18 и на входах элемента 19 вновь появляются одинаковые состояния. Импульс с выхода элемента 19 устанавливает счетчик 20 в состояние лог. О, а триггер 21 в состояние лог.1.

После окончания импульса с выхода элемента 19 включается в работу

счетчик 20, коэффициент деления N которого определяется по формуле

N f. 4t.

Через N тактовых импульсов на выходе транзистора 17 возникает состояние лог. М, что приводит к изменению выхода триггера 18 в состояние лог. О, которое сохраняется до следующего изменения состояния сигнала на выходе канала 6.

На фиг.3 и 4 приняты следующие обозначенияУ U к V - напряжения, действующие на обмотках 2 и 3 соответственно: e(t), е j(t) - ЭДС обмоток 2 и 3 представлена синусоидальной зависимостью, где U - напряжение питания; U пор напряжение сра- батьгаания порогового устройства 10;

DC напряжение сравнения порогового детектора 13; t - время работы таймера.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Рассмотрим работу в двигательном р«жиме при сбое источника питания ограниченной мощн ости без ограничителя времени работы помехоподавителя.

При вращении ротора двигателя в обмотках 2,3 статора наводятся ЭДС вращения e(t) иeз(t). В момент времени t О (фиг.З) на выходе порогового элемента 10 сигнал отсутствует, поэтому на втором входе интегратора И сигнал также отсутствует. ЭЛС ) .переходит через нуль (e(t) О), интегратор 11 выходит из насыщения и при t t, достигает порога срабатьгеания Uj. порогового детектора 13, выходное напряжение которого изменяется на отрицательное. В соответствии с этим изменением логическое устройство 1А производит отключение импульсного усилителя 16, подключавшего обмотку статора 3 к отрицательному напряжению источника питания и производит включение импульсного усилителя 15, включая обмотку статора 2,на положительное напряжение источника питания. Знак e(t,) и и совпадают, двигатель создает положительный момент, а ин - тегратор 1 1 переходит в насьпценное состояние.

В интервале времени от t , до tj пороговый узел 10 формирует на входе схемы 9 совпадения положительное напряжение,,которое не совпадает по знаку с выходным напряжением де-. тектора 13, поэтому выходное напря- ,жение 9 не изменяется.

В момент t t,j происходит оче редное изменение включения обмоток двигателя в результате перехода через нуЛь и изменения состояния канала функционального преобразователя 6 на противоположное.

При отключении обмотки 3 от положительного источника питания в ней возникает ЭДС самоиндукции и открьгоа ет диод импульсного усилителя 16, замыкая ток через отрицательный источник питания. Время протекания этого тока определяется величиной и у,, постоянной времени обмотки и величиной ЭДС вращения в обмотке, В интервале времени от t до t , сос0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тояние порогового узла 10 изменяется на противоположное, знак напряжения совпадает со знаком напряжения ; выхода детектора 13, при этом на выходе схемы 9 формируется отрицательное напряжение, которое через усилитель 12 инвертируется, усиливается и компенсирует действие напряжения Uj на выходе интегратора I 1. Пороговый детектор 13 не изменяет своего состояния. В интервале времени от tj до t сигнала на выходе порогового узла 10 отсутствует, e(t) 0. На выходах интегратора 11 и детектора 13 напряжение сохраняется неизменным. В момент времени t происходит изменение знака ЭДС вращения. В интервале времени от t. до tj происходят аналогичные вьппеописанньш изменения состояний элементов схемы для отрицательной полуволны е (t) .

При возникновении сбоя источника питания в интервале времени от t ,до t напряжение на выходе интегратора 11 не успевает измениться до уровня l. c, а на выходе порогового уз.- ла 10 появляется напряжение, т .е. ЭДС вращения по величине достигает напряжения питания и воспринимается как помеха. В момент времени t-, источник питания восстанавливается, но величина напряжения не нарастает до прежнего уровня, так как в этот момент времени ЭДС вращения в обмотке 3 низка и ток ограничивается источником питания. При этом произойдет компенсация ЭДС вращения помехоподавите- лем до момента времени tg , пока ЭДС вращения не будет ниже Unap- В интервале времени от tj до t, интегратор 11 с насыщением изменяет свое напряжение до уровня DC. В момент времени t,j, происходит изменение напряжения порогового детектора 13 на отрицательное и вновь отключается импульсный усилитель 16, включается импульсный усилитель -15. При этом ЭДС вращения в обмотке 3, как видно на фиг.З, уже нарасла до уровня напряжения питания, т.е. процесс становится периодическим. Поскольку ко,ммутация сдвинута, ЭДС вращения в основном не совпадает по знаку с питающим напряжением, возникает тормозной режим. С уменьшением частоты вращения двигателя амплитудное значение e(t) и ) падает, что приводит к изменению временных интервалов. Момент времени

tj наступает раньше и двигатель выходит из такого режима работы.

Рассмотрим работу электродвигателя при сбое источника питания ограни ценной мощности с учетом работы ограничителя -времени работы помехопода- вителя.

В интервале от О до t5 ограничи - тель времени работы помехоподавителя не влияет на работу вентильного электродвигателя, так как момент появления напряжения от действия помехи на выходе порогового узла 10 и импульса с выхода таймера 8 на вход схемы 9 совпадают по времени, а время действия помехи меньше длительности импульса с выхода j таймера 8 (фиг.А).

При сбое источника питания в мо- мент времени t происходит уменьшение напряжения питания. В момент времени tj на выходе порогового узла 10 появляется напряжение из-за увеличения ЭДС вращения до напряжения питания. Однако на третий вход схемы 9 совпадения с выхода таймера 8 приходит нулевое напряжение, на выходах схемы 9 и усилителя 12 напряжение также отсутствует. Вследствие этого помехоподавитель не компенсирует ЭДС вращения на входе интегратора 11 и изменение коммутации вентильного

5

0

5

0

электродвигателя происходит в вьше- i описанной последовательности независимо от сбоя источника питания. В момент времени t источник питания начинает восстанавливаться и вентильный электродвигатель восстанавливает работоспособность .

Таким образом, за счет ограниче- ния времени работы помехоподавителя повьшшется надежность работы вентильного электродвигателя путем обеспечения его работоспособности при сбое источника питания.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель по авт.св. № 1337942, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в каждый канал функг- ционального преобразователя с поме- хоподавителем введен ограничитель времени работы помехоподавителя, . выполненный в виде последовательно соединенных дифференцирующего узла и таймера, а схема совпадения помехоподавителя снабжена доподнительт ным входом, подключенным к выходу таймера, вход дифференцирующего узла подключен к выходу другого канала функционального нреобразователя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматике, в звукозаписывающей аппаратуре. Целью изобретения является повышение надежности. Для достижения цели вентильный электродвигатель дополнительно содержит ограничитель времени работы помехоподавителя. Функциональный преобразователь 4 формирует сигналы управления ключами 15, 16 по сигналам ЭДС вращения. Помеха, вызванная ЭДС самоиндукции при переключении ключей 15, 16, копируется помехоподавителем, включающим пороговый узел 10, схему 9 сравнения и усилитель 6. В момент провала напряжения питания ложное срабатывание помехоподавителя исключается за счет ограничителя времени работы помехоподавителя, включающего дифференциальный узел и таймер. 4 ил.

Впо9

Т1

Фаг.з