Реверсивный вентильный электродвигатель Советский патент 1979 года по МПК H02K29/02 

(54) РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к области электрических машин и может быть использовано при создании управляемых вентильных двигателей.

Известны управляемые реверсивные вентильные электродвигатели, секции обмотки якоря которых соединены с источником питания через MoctoBofi полупроводниковый коммутатор, а входы, ключей коммутатора связаны с выходами датчика положения ротора (ДПР) через логическое устройство, обеспечивающее изменение направления вращения ротора электродвигателя 1, 2 3.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению являетяся двигатель,который имеет ДПР, содержащий источник питания, сигнальный элемент с угловым размером активной части,.равным 180 эл. град, и S чувствительных элементов (где S - число ветвей мостового коммутатора, равное числу секций двигателя). Выходы ДПР таких двигателей соединены со входами логической схемы, содержащей 2 S элементов «запрет. При реверсивном вариан-те двигателя число, элементов «запрет удваивается, схема содержит 12 схем «запрет.

реализованных на трех логических элементах НЕ, щеети логических элементах ИЛИ и двенадцати схемах И 3.

Недостатком известных устройств является их сложность.

Цель предлагаемого изобретения - упрощение и повышение надежности реверсивного вентильного электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что фун кциональный преобразователь снабжен дополнительно четырьмя диодами, каждая схема «запрет выполнена в виде феррит-диодной ячейки с обмоткой «записи, «запрета, «тактовой и «выхода, источник питания выполнен в виде источника переменного напряжения, ключ реверса выполнен в виде синхронизированных между собой первого и второго двухполюсных переключателей, причем нормально разомкнутый контакт первого переключателя объединен с нормально замкнутым контактом второго переключателя, общая точка чувствительных элементов связана с подвижным контактом первого переключателя, выходной зажим каждого чувствительного элемента связан с началом обмотки «запись своего канала и через последовательно-встречно соединенные обмотки «запрет той же группы и обмотки «запрет и «запись другой группы - с пер, вым зажимом источникапитания, тактовые обмотки соединены между собой последовательно и подключены между нормально за мкнутым контактом первого переключателя и подвижным контактом второго переключателя, а источник питания соединен с клю-. чом реверса через первый, второй; третий и четвертый диоды, причем первый, и второй диоды, а также третий и четвертуй соединены соответственно с первым и вторым за жимами источника своими разноименными зажимами, катод первого и третьего диодов соединен с нормально замкнутым контакт;ом первого переключателя, анод второго соединен с нормально разомкнутым контактом второго переключателя, а анод четвертого соединен с объединенным зажимом переклю- чателей. На фиг. 1 показана принципиальная схема ДПР реверсивного вентильного двигателя; на фиг. 2 и 3 - диаграммы напряжений в обмотках феррит-диодных яч€ек для прямого и обратного направлений вращения. На фиг. 1 представлены чувствительные элементы 1, 2, 3 ДПР, сигнальный элемент 4 ДПР, сердечники 5 феррит-71иодных ячеек, обмотки «запись 6-11, обмотки «запрет 12-17, «тактовые обмотки 18-23, выход- ныё обмотки 24-29, подвижный контакт 30 первбгб переключателя, подвижный контакт 31 второго переключателя, неподвижные кон. такты 32 первого переключателя,неподвижные контакты 33 второго переключателя, объединенные неподвижныеконтакты 34 первого и второго переключателей, диоды 35-38, зажимы 39 40 источника питания, ключ .4 реверса, феррит-диодные ячейки 42-47, а,в стоки. в об.мотках «запись, а, в, с - - токи в обмотках «запрет, d - токи в «тактовых .обмотках. Питание ДПР осугцествлястсяот HCTOMIUIка переменного тока через диоды, включсн. П1ые определенным образом, npvf это.м трансформаторные ферро-диодные элсмен ть1 «запрет кроме функции электрического разделения сигналов управления, выполняют еще логическую функцию «запрет пЪ току, а включение ключа реверса осуществлено так, чтО при изменении положения его подвижных контактов 30, 31 изменяется направ; ,,;,.ние тока «запись и«запрет. -. Феррит-диодный вариант логического эле -мента «запрет трансформаторного типа име. ..ет четыре обмотки: обмотку «запись, обмот:-:ку «запрет, «тактовую обмотку и выход-.НуЮ .обмотку ..;-. .-Принцип работы феррит-диодного элемен та: «за-прет основан на сложении намагничивающих сил от двух встречно-направлен -1-ных токов,протекающих одновременно по двум одинаковым о бмрткам и компенсирующих взаимное влияние друг друга. Так, например, при протекании тока как в обмотке 6, так и в обмотке 12, направленных навстречу друг другу, перемагничивание сердечника из одного магнитного состояния, принимаемого условно за нуль («О), в другое устойчивое состояние - «единица («1) не произойдет, и ток, проходящий по тактовой обмотке 18, также не перемагнитит сердечник. Следовательно, сигнала в выходной обмотке в этом случае, т. е. при действии сигнала «запрет, не будет. Если же ток протекает только в обмотке «запись 6 и не протекает по обмотке «запрет 12, то под действием тока «записи происходит перемагничивание сердечника трансформатора 5 в состояние «единица, а тактовый и1У пульс тока, следующий за импульсом тока «записи- считывает эту «единицу, переводя сердечник снова в исходное «нулевое состояние, а в выходной обмотке 24 будет индуктирован полез.ный сигнал «аё. Аналогично работают остальные элементы «запрет в схеме датчика. При положении ключа реверса 41, изображенном на фиг. 1, работа ДПР происходит следуюц№м образом. Положительный им- нульс тока (клем.ма 39 имеет положительный потенциал относительно клеммы 40), проходя через «возбужденный чувствительный элемент 1 датчика, попадает на обмотку «запись 6 и обмотку «запрет 14. Если, кроме чувствительного элемента 1 сигнальный сектор якоря ДПР не перекрывает сердечники других Чувствительных элементов, т.е. отсутствуют сигналы от чувствительных элемен тов 2 и 3, то;изменяется магнитное состояние тех сердечников, в которых есть токи в об.мотках «запись, и отсутствуют токи в обмотках «запрет. Сердечник запоминает состояние «1. Следующим за импульсом «записи импульс тока, проходя по «тактовой обмотке, перемагнитит только сердечники, находящиеся в состоянии «1. На выходных обмотках этих сердечников при его перемагничивании в исходное «нулевое состояние возникает «полезный сигнал «аё и «ас. На остальных сердечниках сигнала не возникает, таккак изменение магнитного состояния остальных сердечников из-за отсутствия сигналов «записи или наличия сигналов «запрет не происходит и тактовый импульс не изменяет исходного «нулевого состояния сердечника. Если будут возбуждены два чувствительных элемента.,например 1 и 3, то импульсы поступают одновременно, в обе ветви б и 8. При одновременном воздействии сигналов «записи и «запрета перемагничивание в сердечниках ячеек 44 и 47 не происходит. Не происходит перемагничивание и в сердечниках, где включены обмотки «запрет 14 или 17, т.е. в сердечниках 43, 45, и только в двух сердечниках 42 и 46 происходит перемагничивание из исходного «нулевого состояния в состояние «единица. Тактовый импульс, проходящий по обмоткам d, считывает эту «единицу, возвращая сердечники в исходное «нулевое состояние. Это происходит при положительном потенциале зажима цепи питания 40 относительно зажима 39 и при положении ключа реверса, указанном на фиг. 1. При другом положении ключа реверса контакт 31 соединен с контактом 33, контакт 30 - с контактом 34, принцип работы ДПР остается тем же, только обмотки меняют свои функции: обмотка «запись выполняет функцию «запрет и наоборот. Для правильного согласования полярностей сигналов записи и считывания от разных полупериодов питающего напряжения в схеме применены диоды 35-38. Датчик положения ротора может давать управляющие сигналы как для транзисторного, так и тиристорного варианта силового мостового коммутатора, так как выходная обмотка выдает однонаправленные импульсы, что упрощает цепи формирования управляющих сигналов ключами коммутатора. При положении ключа реверса 41, изображенном на фиг. 1, положительный импульс тока от положите;)ьной полуволны напряжения, питания является «запись вающим, а отрицательный импульс тока является «считывающим. При изменении положения ключа на обратное, относительна положения, изображенного на фиг. 1,положительный импульс тока от положительной полуволны напряжения питания будет «считывающим, а при противоположной полярности питающего напряжения «записывающим. Включение диодов так, как показано на фиг. 1, позволяет использовать для цепей «записи и «считывания один источник питания и построить схему реверсивного варианта ДПР с числом чувствительных элементов,равньш числу плеч мостовой схемы полупроводникового коммутатора. Формула изобретения Реверсивный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, сек,ции обмотки якоря которой соединены с выходом мостового инвертора, параметрический датчик положения ротора и ключ реверса, причем датчик содержит источник питания, сигна.льный элемент с угловым размером активной части, равным 180 эл.градусов и чувствительные элементы, число которых равно числу секций и которые соединены с управляющими цепями ключей инвертора через функциональный преобразователь С числом выходных каналов, равным числу ключей инвертора, и выполненный с возможностью преобразования последовательности импульсов ДлИтелБнастью 180 эл. градусов, сдвинутых между собой на 120 эл. градусов, в две сдвинутые между собой на 180 эл. градусов последовательности импульсов длительностью 120 эл.градусов и сдвинутых в пределах каждой последовательности на 120 эл. градусов и выполненный в виде двух групп схем «запрет, разрешающие входы которых связаны с чувствительными элементами своего канала, а запрещающие- с чувствительными элементами последующего канала, причем чувствительные, элементы имеют общую точку, отличающийся тем, что, с целью упрощения функционального преобразователя и инвертора, он снабжен дополнительно четырьмя диодами, каждая схема «запрет выполнена в виде феррит-диодной ячейки с обмоткой «загЕИСи, «запрета, «тактовой и «выхода,ИСТОЧНИК питания выполнен в виде источника переменного напряжения, ключ реверса выполнен в виде синхронизированных между собой первого и второго двухполюсных переключателей, причем нормально разомкнутый контакт первого переключателя объединен с нормально .замкнутым контактом второго переключателя, общая точка чувствительных элементов связана с подвижным контактом первого переключателя, выходной зажим каждого чувствительного элемента Связан снача лом обмотки «запись с воегЬ ка;на.ла Я 4ef)e3 последовательно-встречно Соединенные обмотки «запрет той же группы и обмотки «запрет и «запись другой группы - с первым зажимом источника питания, тактовые обмотки соединены между собой ЧюследоватеЛьно и подключены между нормально-замкнутым контактом первого переключателя и подвижным контактом второго переключателя, а источник питания соединен с ключом реверса через первый, второй, третий и четвертый диоды, причем первый и второй диоды, а также третий и четвертый соедине1п г соответственно с первым и вторым зажимами источника своими разноименными зажимами, катод первого и третьего диодов сое- динен с нормально замкнутым контактом первого переключателя, анод второго соединен с нормально разомкнутым контактом второго переключателя, а анод чертвертого соединен с объединенным зажимом переключателей. Источникиинформации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3783359, кл. 318-254, 1973. 2.Патент Японии № 46-31692, кл. 55 А 42, 1971. 3. Патент США № 3581702, кл. 318 - 138,Й70.

Sc

f

Sc