Вентильный электродвигатель Советский патент 1992 года по МПК H02P6/02 

Фиг.1

Изобретение от носится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах лентопротяжных механизмов звукозаписывающих устройств.

Известны вентильные электродвигатели, содержащие электромеханический преобразователь, однополупериодный преобразователь частоты, компараторы, входы которых связаны с секциями якорных обмоток, и устройства пуска, выполненные на отдельных компараторах,

Особенностью этих электродвигателей является отсутствие датчика положения ротора. Сигналы по положению формируются на выходах компараторов.

Недостатком этих двигателей является сложность, обусловленная наличием отдельной схемы пуска и низкой надежностью, т.к. компараторы могут переключаться как под действием ЭДС вращения, так и под действием сигналов схемы пуска. Отсутствие взаимной блокировки этих сигналов может привести к сбою в работе электродвигателя при переходе на самокоммутацию секций.

Наиболее близким техническим решением является вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы трех секций якорной обмотки которого объединены, двухполупериодный преобразователь частоты, выходы которого подключены ко вторым выводам секций якорной обмотки соответственно, логический блок управления, выходы которого подключены соответственно к входам двухполулериодного преобразователя частоты, три компаратора с двумя входами каждый, выходы которых подключены соответственно к входам логического блока управления.

Данный вентильный электродвигатель обеспечивает пуск и коммутацию секций по положению при использовании в качестве информации ЭДС вращения.

Недостатком данного электродвигателя является сложность, обусловленная наличием нелинейных сумматоров и необходимостью подключения каждого компаратора к двум секциям якорной обмотки.

Целью настоящего изобретения является упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы трех секций якорной обмотки которого объединены, двухполупериодный преобразователь частоты, выходы которого подключены ко вторым выводам

секций якорной обмотки соответственно, логический блок управления, выходы которого подключены соответственно к входам двухполупериодного преобразователя частоты, три компаратора с двумя входами каж- дый, выходы которых подключены соответственно к входам логического блока управления, введены три интегрирующие цепи, первый вход 1-го компаратора подклю0 чен ко второму выводу 1-й секции якорной обмотки, а выход - к входу (1-1)-й интегрирующей цепи, выход 1-й интегрирующей цепи подключен ко второму входу i-ro компаратора, а первые выводы секций якорной обмот5 ки подключены к общей шине вентильного электродвигателя, причем указанное подключение компараторов и интегрирующих цепей образует кольцевое соединение. Изобретение иллюстрируется чертежа0 ми.

На фиг.1 изображена функциональная схема вентильного электродвигателя; на фиг.2 - вариант выполнения компараторов; на фиг.З, 4 - временные диаграммы напря5 жений на выходе функциональных узлов в зависимости, частоты (а и времени t.

Вентильный электродвигатель содержит электромеханический преобразователь 1 с индуктором на постоянных магнитах,

0 первые выводы трех секций 2, 3, 4 преобразователя 1 объединены, двухполупериодный преобразователь частоты 5, выходы которого подключены ко вторым выводам секций 2. 3, 4 якорной обмотки соответст5 венно. Электродвигатель содержит также три компаратора 6, 7, 8 с двумя входами каждый. Дополнительно электродвигатель содержиттри интегрирующие цепи 9,10,11, логическое устройство 12. Первый вход ком0 паратора 6(7,8) подключен ко второму выводу секции 2 (3,4) якорной обмотки, а выход - к входу интегрирующей цепи 11(9,10) и входу 13 (14,15) логического блока управления 12. Выходы логического блока управления

5 подключены к соответствующим входам Преобразователя частоты. Выход интегрирующей цепи 9(10, 11) подключен ко второму входу компаратора 6(7,8), а первые выводы секций 2, 3, 4 якорной обмотки под0 ключены к общей шине вентильного электродвигателя. Указанное подключение компараторов и интегрирующих цепей образует кольцевое соединение.

Логическое устройствр 12 может быть

5 выполнено по известной схеме, как показано на фиг.1 или быть совмещено с преобразователем частоты 5,

Компараторы могут быть выполнены с прямым и инверсным входами, как показано на фиг.1, или с двумя инверсными входами.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При включении напряжения на выходах компараторов 6, 7, 8 устанавливаются произвольные значения выходного сигнала. Допустим, установилось напряжение, показанное на фиг.З в момент ti (фиг.2). Под действием этих напряжений происходит изменение входного напряжения на интегрирующих цепях 9, 10, 11 (фиг.1). После того, как на выходе интегрирующей цепи 11 изменится полярность напряжения (t2), компаратор 8 переключится. Это вызовет перезаряд интегрирующей цепи 10. В момент времени (ta) переключится компаратор 7. Далее произойдет перезаряд интегрирующей цепи 9 и переключится компаратор 6. Этот процесс будет происходить периодически.

Допустим, при включении на выходах всех компараторов устанавливается одинаковое напряжение (фиг.4, ti).Интегрирующие цепи 9, 10, 11 начнут перезаряжаться в одном направлении. Допустим, на выходе интегрирующей цепи 9 напряжение изменит знак (t2) в первую очередь. Компаратор 6 переключится. Направление перезаряда напряжения на выходе интегрирующей цепи 11 изменится. С момента t2 (фиг.4) процессы будут проходить аналогично показанным на фиг.2 с момента т.4 (фиг.З).

Таким образом, на выходах компараторов будут формироваться сигналы длительностью 180 градусов, смещенных друг относительно друга на 120 градусов независимо от их начального состояния.

Под действием этих сигналов будет происходить поочередное переключение ключей преобразователя 5, что приведет к периодическому подключению секций 2, 3, 4 якорной обмотки к источнику питания.

В электромеханическом преобразователе изведется вращающееся электромагнитное поле. Под действием этого поля ротор двигателя начнет вращаться. Осуществится пуск двигателя в синхронном режиме.

В процессе вращения ротора в секциях 2, 3, 4 будут наводиться ЭДС вращения. Воздействуя по первому входу компараторов б, 7, 8 ЭДС вращения будут определять моменты переключения компараторов и тем самым переводить двигатель на коммутацию по положению ротора. Очередность взаимного переключения компараторов сохранится аналогичной, показанной на

фиг.З, и будет определяться моментами перехода через цепь ЭДС вращения. Момент перехода на коммутацию по положению определяется соотношением чувствительно- сти входов компараторов 6, 7, 8 и может происходить после первых дискретных изменений пространственного положения вектора поля. Угол опережения включения секций обмотки якоря может регулироваться с помощью временных задержек в канале управления ключами преобразователя частоты или путем изменения порога чувствительности компараторов в зависимости от частоты вращения.

Таким образом, формирование сигнала управления в пусковом и установившемся режимах с меньшим дискретом позволяет при использовании двухполупериодного преобразователя частоты уменьшить пульсации электромагнитного момента, что увеличивает пусковой момент, уменьшает время пуска, снижает пульсации частоты вращения и вибрацию. Кроме того, происходит упрощение вентильного электродвигателя за счет исключения нелинейных сумматоров и связи пороговых элементов с более чем одной секцией электромеханического преобразователя.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы трех секций якорной обмотки которого объединены, двухполупериодный преобразователь частоты, выходы которого подключены к вторым выводам секций якорной обмотки соответственно, логический блок управления, выходы которого подключены соответственно к входам

двухполупериодного преобразователя частоты, три компаратора с двумя входами каж- дый, выходы которых подключены соответственно к входам логического блока управления, отличающийся тем, что,

с целью упрощения, в него введены три интегрирующие цепи, первый вход 1-го компаратора подключен к второму выводу 1-й секции якорной обмотки, а выход - к входу (1-1)-й интегрирующей цепи, выход 1-й интегрирующей цепи подключен к второму входу 1-го компаратора, а первые выводы секций якорной обмотки подключены к общей шине вентильного электродвигателя, причем указанное подключение компараторов и интегрирующих цепей образует кольцевое соединение.

, I

L-crj-rpfl Lc-u /| (л Л

Использование. В электроприводах лентопротяжных механизмов звукозаписывающих устройств. Сущность. В вентильном электроприводе каждая из введенных интегрирующих цепей 9-11 включена между выходом одного из компараторов 6-8 и вторым входом соответствующего компаратора 6-8, первые входы компараторов связаны соответственно с выводами секций 2-4 якорной обмотки электромеханического преобразователя 1. Указанное соединение компараторов и интегрирующих цепей образуют кольцевое соединение, что позволит формировать сигналы управления ключами преобразователя 1 частоты в логическом устройстве 12 управления в пусковом и устойчивом режимах работы с меньшим дискретом. Уменьшаются пульсации электромагнитного момента, увеличивается пусковой момент, уменьшается время пуска и пульсации частоты вращения и вибрации. 4 ил. сл С ЗМ vi 2 ь ел СП

2