Вентильный электродвигатель Советский патент 1993 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с бесконтактной конструкцией исполнительного двигателя, широко применяемым в устройствах автоматики.

Известны бесконтактные двигатели, которые конструктивно выполнены в виде синхронного двигателя, трансформаторного датчика положения ротора и транзисторной}ко мму.т атора. --:

недостатком данной конструкции является наличие датчика положения ротора, ус- .ложняющего двигатель, увеличивающего вес и энергоемкость устройства, требующего дополнительны и источник высокой часто- ты.

Известны также вентильные электродвигатели в которых роль датчика положения ротора выполняет сам якорь, содержащий m-фазную обмотку, секции-чоторой соеди- нены с выходом коммутатора, выполненного в виде тиристорното инвертора с отсекающими диодами и нагрузкой в катодных цепях тйристоров, и управляющий трансформатор.

Недостатком таких двигателей является наличие трансформатора, дополнительной обмотки возбуждения и источника переменного тока, что приводит к усложнению конструкции электродвигателя, повышению его массы и габаритов.

Наиболее близким к предлагаемому является электродвигател ь, в котором имеется тиристорный коммутатор, содержащий делитель напряжения, переключающие герко- ны, включенные в цепи управления тиристоров, и m-фазная синхронная машина.

Наличие переключающих герконов снижает надежность схемы, а включение делителя параллельно фазам синхронной машины требует включения а схему конденсаторов большой емкости и обусловливает повышение энергопотребления на управление коммутацией.

Цель изобретения - упрощение, повы- шение надежности и уменьшение энергопотребления электродвигателя,

.Поставленная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе „содержащем m-фазную обмотку статора с заземлен- ной нейтралью, индуктор и коммутатор с делителями напряжения, составленными из последовательно соединенных резистора и конденсатора, в котором катод каждого тиристора подключен к резистивному выводу д елителя и через согласно включенный диод связан с началом коммутируемой им фазы, катоды тиристоров, включенных в противоположные фазы, связаны через коммутирующие конденсаторы, управляющий

электрод одного из тиристоров св.язан с положительным зажимом источника питания через последовательно соединенные резистор и конденсатор, а управляющий электрод каждого тиристора связан с катодом соответствующего порогового элемента/согласно изобретению емкостный вывод делителя коммутатора соединен с началом смежной, например, в направлении часовой стрелки по отношению к коммутируемой, фазы и введены четыре шунтирующих конденсаторы делителя диода, включенных в проводящем направлении, четыре резистора, включённых между катодом каждого тиристора и отрицательным зажимом источника питания, причем упомянутые пороговые элементы выполнены в виде дини- стрров, аноды которых подключены к средней точке соответствующих деталей.

Подключение емкостных выводов делители к началам соответствующих фаз и введение в схему коммутатора динисторов позволяет снизить энергопотребление по цепям управления при одновременном значительном- уменьшении установленной мощности элементов делители напряжения. Кроме того, использование в качестве пороговых элементов динисторов в совокупности с дополнительно введенными диодами и резисторами обеспечивает автоматический переход двигателя из режима разгона к режиму самосинхронизации. При этом не требуются дополнительные коммутационные контактные элементы, а предлагаемая схема вентильного двигателя отличается более высокой надежностью и конструктивно проще, чем прототип,

На чертеже представлена схема предлагаемого вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель состоит из синхронной машины с многофазной обмоткой якоря (фазы 1-4), индуктора 5 и коммутатора на тиристорах 6-9. Катоды тиристоров с началами фаз якорей обмотки соединены диодами 10-13, Делители напряжения выполнены на резисторах 14-17 и конденсаторах 18-21. Причем конденсаторы зашунтированы диодами 22-25. Управляющие электроды тиристоров 6-9, соединены со средними точками делителей через динисторы 26-29. В схеме имеются коммутирующие конденсаторы 30-31. Катоды тиристоров соединены с общей точкой m-фазной обмотки якоря резисторами 32-35. Управляющий электрод тиристора 6 соединен с положительным зажимом источника питания через резистор 36 и конденсатор 37.

Вентильный двигатель работает следующим образом.

При подключении к источнику питания постоянного тока происходит отпирание тиристора 6 по цепи + источника, конденсатор 37, резистор 36, управляющий электрод тиристора б/резистор 32, - источника питания. Напряжение источника прикладывается к фазе 1 якоря синхронной машины через диод 10 и к делителю напряжения, состоящему из резистора 14 и конденсатора 18. В фазе 1 появляется ток, конденсатор 18 начинает заряжаться. Взаимодействие тока в фазе 1 с магнитным потоком индуктора создает статический момент. По достижении напряжением на конденсаторе достаточного для отпирания динистора 26, последний отпирается и в цепи управляющего электрода тиристора 7 появляется ток, значение которого определяется величиной напряжения на рбкладках конденсатора 18 и сопротивлениями динистора 26, управляющего электрода тиристора 7 и диода 11. Поскольку эти сопротивления незначительны, то даже при малой емкости конденсатора 18 энергии оказывается достаточно для поддержания требуемого по величине тока управления в течение времени отпирания тиристора 7. Тиристор 7 отпирается, в фазе 2 появляется ток, взаимодействие которого с магнитным потоком индуктора 5 создает вращающий момент против часовой стрелки, что приводит к повороту ротора двигателя. Через открытый тиристор 7, резистор 15, фа з у 3 происходит заряд конденсатора 19, КакЧолько напряжение на конденсаторе 19 достигнет величины отпирания динистора 27, динистор 27 отпирается и конденсатор 19, разряжаясь через управляющий электрод тиристора 8, создает ток управления в тиристоре 8. Тиристор 8 отпирается, а тиристор 6 с помощью коммутирующего конденсатора 31 запирается. В фазе 3 появляется ток. Это приводит к дальнейшему повороту ротора против часовой стрелки.

Аналогично присходит подключение под напряжение фазы 4 и осуществляется непрерывное вращение ротора. В фазах наводится ЭДС, которая способствует на этапе разгона двигателя улучшению условий коммутации. При этом к. управляющему электроду соответствующего тиристора прикладывается напряжение конденсатора делителя и ЭДС коммутируемой фазы. Как только ЭДС достигает величины,достаточной для отпирания динисторов, то в этом случае практически управление коммутацией осуществляется за счег ЭДС фаз обмотки якоря, который теперь выполняет функцию датчика положения ротора. Предположим, что в рассматриваемый момент времени в клкзчен тиристор 9, а ЭДС вращения в фазе 1 обеспечивает отпирание тиристора 6, т.к. имеет достаточно большое 5 значение и прикладывается к управляющему электроду этого тиристора по цепи + ЭДС, диод 25, динистор 29, управляющий электрод тиристора 6, резистор 32, - ЭДС фазы 1. Ток, появившийся в фазе 1, взаимо0 действует с магнитным потоком индуктора, создает момент , способствующий вращению ротора двигателя Против часовой стрелки, ЭДС наводится в фазе 2 и приводит к отпиранию тиристора 7, выключению тири5 стора 9 и появлению тока в фазе 2 и т.д.

Исключение из схемы вентильного двигателя герконов упрощает схему и повышает ее надежность. Что касается использования динисторов в цепи управления и

0 включения делителей напряжения по предлагаемой схеме, то это обеспечивает уменьшение энергопотребления, упрощение конструкции и массы двигателя в целом. Формула изобретения

5 Вентильный электродвигатель, содер-- жащий m-фазную лучевую обмотку статора с заземленной нейтралью, индуктор и коммутатор с делителями напряжения, составленными из последовательно соединенных

0 резистора, конденсатора, в котором катод каждого тиристора подключен к резистив- ному выводу делителя и через согласно включенный диод связан с началом коммутируемой им фазы, катоды тиристоров,

5 включенных в противоположные фазы, связаны через коммутирующие конденсаторы, управляющий электрод одного из тиристоров связан с положительным зажимом источника питания через последовательно

0 соединенные резистор и конденсатор, а управляющий электрод каждого тиристора связан с катодом соответствующего порогового элемента, отличающийся тем, что, с целью упрощения, повышения надеж5 ности и уменьшения энергопотребления, емкостный вывод делителя коммутатора соединен с началом смежной, например в направлении часовой стрелки по отношению к коммутируемой фазы и введены четыре

0 шунтирующих конденсаторы делителя диода, включенных в проводящем направлении, четыре резистора, включенных между катодом каждого тиристора и отрицательным зажимом источника питания, причем

5 упомянутые пороговые элементы выполнены в виде динисторов, аноды которых подключены к средней точке соответствующих делителей.

Использование: в электроприводах с бесконтактной конструкцией исполнительного двигателя. Сущность изобретения: вентильный электродвигатель содержит синхронную машину с многофазной обмоткой 1-4 якоря, индуктора 5 и коммутатора на тиристорах 6-9. Катоды тиристоров с каналом фаз якорной обмотки соединены через диоды 10-13. Делители напряжения выполнены на резисторах 14-17 и конденсаторах 18-21 соответственно. Конденсаторы 18-21 зашунтированы соответствующими диода- ми 22-25. Управляющие электроды тиристоров 6-9 соединены со средними точками делителей через динисторы 26-29. Катоды тиристоров 7 и 9, а также 6 и 8 связаны через соответствующие коммутирующие конден-; саторы 30. Катоды тиристоров 6-9 связаны с общей точкой т-фазной обмотки якоря через резисторы 32-35. Управляющий элек-; fpofl тиристора 6 соединен с п сложите л ь-j ным зажимом источника питания через резистор 36 и конденсатор 37. 1 ил. о + со с