Электропривод постоянного тока Советский патент 1978 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электроприводам Ci реверсивными полупроводниковыми преобразователями и двигателями последовательного возбуждения, име ощими расщепленные или секциоИироваииые обмотки возбуждения. Известеи электропривод постоянного тока, содержащий первичный трехфазный источник питания переменного тока, реверсивный вентильный преобразователь-выпрямитель встречио-параллельиой схемы включеиия и исполнительный электродвигатель постояииого тока с якорной обмоткой и двумя сериесными обмотками возбуждеиия, включенными последоватеяьио и согласно в коитур уравнительного тока вентильного преобразователя. Для обеспечения магнитной симметрии иа каждом полюсе двигателя должны располагаться две катушки обеих обмоток возбуждеиия I}. Управляемый вентильный выпрями1ель встречио-парал 1ельиой схемы включения работает в согласованном режиме обеих вентильиых групп. При этом последовательно-согласно включенные сериесные обмотки двигателя ограничивают уравнительный ток вентильного преобразователя, выполняя таким образом функции обычно применяемых для этой цели .специальных токоограиичивающих резисторов. Нормальио в устаиовивщемся режнк е работы с нулевым значением сигнала управления, имеет место равенство углов отпирания (90) обеих вентильных групп преобразователя, по цепи якоря протекает только переменная составляющая тока, момент на валу двигателя огсутствует, и он находится в неподвижном состоянии. Обе обмотки возбуждеиия обтекакггся при этом уравнительным током преобразователя, чем обеспечивается начальное значение магнитного потока возбуждеиия двигателя. При появлеиии управляющего сигнала того или иного знака отпирается одна из веитильиых групп и запирается другая, появляется постоянная составляющая якорного напряжения и тока, а двигатель при наличии замкнутых обратных связей по скорости и току отрабатывает с иаибольшим быстродействием заданный закон перемещекия рабочего механизма. Протекай якорного тока приводит к увеличению тока в обмотке, подключенной к отпирающейся веитнльной группе преобразователя, что приводит К увеличенню магнитного потока и момента двигателя под нагрузкой или в переходиых процессах его пуска или реверса. В то же время величина тока в другОй обмотке возбуждения, подключенной к запирающейся вентильной группе преобразователя, уменьшается по мере роста якорного напряжения и скорости двигателя, что и обусловливает недостаточную степень ее электрического и теплового использования.

Наиболее близок к предлагаемому электропривод, содержащий первичный источник питанания постоянного тока, симметричный мостовой тиристорный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей и исполнительный двигатель постоянного тока с двумя секционированными ббмотками последовательного возбуждения, между средними точками которых включена якорная цепь (2). Для обеспечения симметрии магнитной цепи двигателя секции обмоток должны быть так расположены на полюсах машины, чтобы магнитная связь между каждой обмоткой и секциями различных обмоток была одинаковой. Поэтому наиболее рационально использовать в этой схеме четырехполюсный двигатель с четырьмя катушками на каждом полюсе статора.

Недостатки из.вестных технических решений:

1)недостаточная (половинная) степень электрического и теплового использования расщепленных сериесных обмоток возбуждения, обусловленная их поочередным использованием при изменении знака скорости вращения двигателя; 2)завышенные весо-габариты и повышенная трудоемкость изготовления катушек обмоток возбуждения двигателя, обусловленные необходимостью размеш.ения в цепи статора двух поочередно используемых сериесных обмоток возбуждения вместо обычной одной и усложненным многокатушечным исполнением каждого полюса двигателя по условиям его магнитной симметрии.

Цель изобретения- уменьшение веса и габаритов двигателя путем обеспечения полного электрического и теплового использования его обмоток.

Цель достигается тем, что сериесные обмотки возбуждения включены согласно между выходными разнополярнмми клеммами мостового преобразователя и шунтированы каждая парой последовательно соединенных неуправляемых вентилей, к точкам соединения которых подключена якорная обмотка двигателя.

Электропривод содержит, источник 1 напряжения постоянного тока, мостовой тиристорный преобразователь из двух поочередно работающих вентильных групп 2, 3 и 4, 5 и двигатель постоянного тока с якорем 6 и сериесными обмотками возбуждения 7 и 8. Сериесиые обмотки несекционированы и имеют вдвое меньший объем обмоточного пространства ввиду их полного электрического « теплового использования. Якорная обмотка 6 подключена k вь1ходным клеммам мостового преобразователя и обмоткам возбуждения 7 к 8 посредством двух пар неуправляемых вентилей (диодов) 9, 10 и И; 12.

Для обеспечения коммутации тиристоров в схеме долж « быть узлы принудительного гашения.

В установившемся режиме работы при исходной скважности 0,5 переключения вентильных групп мостового преобразователи среднее значение якорного напряжения и тока равно нулю, и протекание однополярного тока по обмоткам возбуждения 7, 8 обеспечивает начальное подмагничивание двигателя, что улучшает жесткость его механических характеристик. При пуске электропривода, например, в условном направлении «вперед, что соответствует

преобладающему отпиранию первой вентильной группы, ток протекает преимущественно по, цепи: полюс первичного источника 1 - тиристор 2 - обмотка 7 в направлении от ее начала к концу - диод 9 - якорная обмотка 6 - диод 11 - обмотка 8 - тиристор 3 - иииус источника I. .

При реверсе электропривода и работе его ь направлении «назад преобладает отпирание вентилей 4, 5 второй группы -мостового

преобразователя, ток протекзет преимущественно по силовой, цепи электропривода: плюс источника 1 - тиристор 5 - сериесная обмотка 8 диод 12 - якорная обмотка 6 - диод 10 - сериесная обмотка 7 - тиристор 4 - мииус источника I.

Предлагаемое включение двух иесекционированных сериесных обмоток тозбуждения между выходными разнстолярнымн клеммами вентильного преобразователя мостовой схемы с

их шунтированием каждой парой последовательно соединенных неуправляемых вентилей, к промежуточиым точкам соединения которых подключена якорная обмотка двигателя, позволяет использовать обычное однокатуТщечное исполнение полюсов машины и обеспе«швает

полное электрическое и тепловое использование обеих обмоток возбуждения двигателя, уменьшая одновременно вдвое объем нх необходимого обмоточнрго пространства и способствуя тем самым снижеиию трудоемкости, стоимости и весо-габаритов двигателя.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий первичный источник напряжения постоянного тока, мостовой полупроводниковый преобразователь-усилитель мощности,к которому подключен двигатель постоянного тока с двумя разделенными обмотками последовательного возбуждения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения веса и габаритов двигателя путем обеспечеиия полного электрического и теплового использования его обмоток, сериесные обмотки возбуждеиия включены согласно между выходными разнополярными клеммами мостового преобразователя и шунтированы каждая парой последовательно соединенных неуправляемых вентилей, к точкам соединения которых подключена якорная обмотка двигателя.

Источники информации, принятые Во внимание при эксперти е:

1. Заявка № 2049481/07, Н 02 Р 5/06. 05.07.74, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

2. Коган В. Г. и др. Полупроводниковые системы с двигателями последовательного возбуждения, М., «Энергия. 1971, с . .