Вентильный электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения неизменности механической характеристики при коротком замыкании.

На чертеже представлена функциональная схема вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину с фазами 1 и 2 якорной обмотки, включенными в первые диагонали мостовых коммутаторов 3 и 4, выполненных соответственно на транзисторах 5-8 и 9-12, датчик 13 положения ротора синхронной машины, формирователь 14 зоны коммутации меньше 180 эл, град., формирователь 15 зоны коммутации больше 180 эл. град, отключающие реле 16 и 17, трансформатор 18с двумя силовыми обмотками 19 и 20, соединенными между собой последовательно-согласно, и одной измерительной обмоткой 21, пороговый блок 22, инвертирующую цепь 23. Один вывод второй диагонали каждого из коммутаторов 3 и 4 подключен к одному зажиму источника питания, второй вывод второй диагонали коммутатора 3 соединен со свободным выводом силовой обмотки 19, а второй вывод второй диагонали коммутатора 4 подключен к свободному выводу силовой обмотки 20 трансформатора 18.

Точка соединения начала силовой обмотки 19 и конца силовой обмотки 20 подключена через обмотку линейного дросселя 24 к другому зажиму источника питания, Выход датчика 13 положения ротора подключен к входам формирователей 14 и 15 зоны коммутации, выходы которых через отключающие реле 16 и 17 соответственно подключены к управляющим входам основных транзисторов 5-8 и 9-12 коммутаторов 3 и 4. Измерительная обмотка 21 трансформатора 18 подключена к входу порогового блока 22, выход которого подключен к управляющему входу отключающего реле 17 и через инвертирующую цепь 23 - к управляющему входу отключающего реле 16. Плечи коммутаторов 3 и 4 шунтированы во встречном направлении диодами 25-32.

В вентильный электродвигатель введены дополнительные транзисторы 33-40, змигтерно-коллекторные переходы каждого из которых подключен параллельно к эмиттерно-коллекторному переходу одного из основных транзисторов 5-12 соответствующего плеча мостовых коммутаторов 3 и 4. В коллекторную цепь каждого из транзисторов 5-12 и 33-40 включен один из предохранителей 41-56.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

В исходном состоянии отключающие реле 16 и 17 разомкнуты. При подаче питания на схему на выходе датчика 13 положения ротора появляются сигналы, которые поступают на формирователи 14 и 15 зоны коммутации, при этом сигналы на выходе порогового блока 22 отсутствуют, что соот0 ветствует наличию сигнала на выходе инвертирующей цепи 23, который замыкает контакты отключающего реле 16. Одновременно на управляющие входы (базы транзисторов) мостовых коммутаторов

5 (инверторов) 3 и 4 поступают сигналы, обеспечивающие работу электродвигателя с зоной коммутации, меньшей 180 эл.град. На обмотках трансформатора 18 возникает переменное напряжение, близкое к треуголь0 ному, частота и амплитуда которого пропорциональны частоте вращения ротора. Напряжение, вырабатываемое на измерительной обмотке 21, сравнивается с напряжением, пропорциональным задан5 ной частоте вращения, при превышении которого пороговый блок 22 срабатывает и вырабатывает сигнал на замыкание контактов реле 17 и через инвертирующую цепь 23 на размыкание контактов реле 16. При этом

0 транзисторы инверторов 3 и 4 начинают коммутировать ток в фазах 1 и 2 якорной обмотки с зоной коммутации, превышающей 180 эл.град.

Таким образом, при пуске электродви5 гатель работает с зоной коммутации меньше 180 эл.град, что устраняет возможность протекания сквозных токов, а при разгоне до заданной частоты вращения переходит на работу с зоной коммутации больше 180

0 зл.град.

При исправных транзисторах коммутаторов ток, протекающий по фазам якорной обмотки электродвигателя, равномерно распределяется между параллельно включен5 ными транзисторами плеч. В случае отказа в виде пробоя перехода коллектор-эмиттер одного из транзисторов плеча, например транзистора 5, после смены фазы управляющего сигнала датчика 13 положения рото0 ра исправные транзисторы 8, 33 и 36 запираются, а транзисторы 6, 34 и 35 отпираются. При этом по цепи: плюс источника питания - обмотка 19 трансформатора 18 - предохранитель 43 - транзистор 5 - парал5 лельно включенные предохранители 42 и 44 и транзисторы 6, 34 - минус источника питания начинает протекать ток короткого замыкания, ограниченный малыми омми- ческими сопротивлениями обмотки дросселя и линии.

Очевидно, что по предохранению 43 по сравнению с каждым из других предохранителей 42 и 44 в стойке инвертора будет протекать вдвое больший ток, что вызовет при обеспе п + 1-|)ак„р.

чении неравенства

1ь

где U - ток в коллекторе одного из исправных транзисторов 6 и 34 в момент срабатывания предохранителя, Кобр - кратность тока предохранителя, согласно защитной характеристике, при которой он плавится за время, соответствующее области безопасной работы транзистора с током к перегорание именно этого предохранителя, т.е. выключение из работы именно пробитого транзистора. Следует отметить, что падение напряжения на предохранителе 43 в момент его плавления будет во много раз превышать падение напряжения на других предохранителях в стойке за счет нелиней- ного характера вольт-амперной хэрактери- стики предохранителя. Отмеченная особенность работы предохранителя также позволяет ограничить до безопасного значения ток, протекающий по работоспособ- ным транзисторам 6 и 34 стойки в момент отключения. Этому способствует затягивание времени нарастания тока в элементах электродвигателя линейным дросселем 24.

Вследствие протекания также тока ко- роткого замыкания фазы по контуру: диод 27 - предохранитель 43 - пробитый транзистор 5 двигатель кратковременно начнет снижать обороты, что обеспечивает неизменность механической характеристики электродвигателя. После перегорания предохранителя работоспособность электродвигателя восстановится. Следствием аварийного отключения пробитого транзистора будет увеличение вдвое коэффициен- та нагрузки транзистора 33. Очевидно, что

при включении большего числа дополнительных транзисторов (п 1) в каждое плечо мостовых коммутаторов снижается коэффициент нагрузки транзисторов, оставшихся работоспособными, и увеличивается соотношение между токами, протекающими при коротком замыкании по предохранителям пробитого и работоспособных транзисторов стойки, что ведет к дальнейшему повышению надежности вентильного электродвигателя.

Электродвигатель сохранит работоспособность также при неисправности транзистора плеча инвертора вида обрыв, при этом состояние схемы изменится аналогично описанному после отключения пробитого транзистора.

Таким образом, построение схемы электродвигателя в соответствии с предлагаемым изобретением позволит повысить надежность при сохранении энергетических показателей.

Формула изобретения

1.Вентильный электродвигатель по авт. св. N: 1387124, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения неизменности механической характеристики при коротком замыкании, каждое плечо мостового коммутатора снабжено дополнительными транзисторами, эмиттерно-коллекторный переход каждого из которых подключен параллельно эмит- терно-коллекторному переходу основного транзистора данного плеча, базой соединенного с базами дополнительных транзисторов этого же плеча мостового коммутатора.

2.Электродвигатель по п.1. о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что каждый транзистор мостового коммутатора снабжен предохранителем, включенным в коллекторную цепь транзистора.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения неизменности механической характеристики при коротком замыкании. С этой целью в вентильном электродвигателе каждое плечо мостового коммутатора снабжено одним из дополнительных транзисторов 33-40. Эмит- терно-коллекторный переход каждого из дополнительных транзисторов 33-40 подключен параллельно змиттерно-коллектор- ному переходу одного из основных транзисторов 5-8 и 9-12, база которого соединена с базой дополнительного транзистора, В коллекторную цепь каждого из транзисторов 5-12 и 33-40 включен один из предохранителей 41-56. При этом снижается коэффициент нагрузки транзисторов, оставшихся работоспособными в режиме короткого замыкания, и увеличивается соотношение между токами предохранителей пробитого и работоспособных транзисторов стойки мостового коммутатора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. сл С о XI о о