Вентильный электродвигатель Советский патент 1979 года по МПК H02K29/04 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

{

Изобретение относится кэлектротехнике, в частности к регулируемым электроприводам,

В авторском свидетельстве М 499635 описан вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, секции соединенной в звезду якорной обмотки которой подключены к источнику переменного напряжения с помощью инвертора и управляемого выпрямителя с двумя магнитосвязанными катушками дросселя в звене постоянного тока, а также два последовательно соединенных тиристора, подключенных необъединенными электродами к одноименным зажимам выпрямителя, а общей точкой к нулевой точке якорной обмотки синхронной машины. Управляющие цепи тиристоров инвертора связаны с датчиком положения ротора синхронней машины. Выпрямитель снабжен устройством импульсно-фазового управления с включенным параллельно его входу ключом, цепь управления которог о через диф):кфенцирукмдие цепочки и две логические схемы ИЛИ связаны с управляющими цепями тиристоров анодной и катодной групп инвертора. Управляющие электроды последовательно соединенных тиристоров подключены к соответствующим логическим схемам ИЛИ.

Коммутация тока тиристоров такого вентильнотх) двигателя в зоне малых скоростей осуществляется путем перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим. При этом открывается один из последовательно соединенных тиристоров, создавая на время коммутации контур для протекания тока в секции синхронной машины, остающейся в работе. На первом участке коммутации ток в секции синхронной машины, выходящей из работы, и обмотке дросселя, связанной через тиристор инвертора с ней, под действием встречной ЭДС сети снижаетс;я до нуля и тиристор инвертора закрывается. После перевода тиристоров выпрямителя в выпрямительный режим и подключения тиристором инвертора третьей обмотки машнны в ней нлрастпот ток до установившегося v3H04enHH. В известном вентильном двигателе на участках спада и нарастания тока последовательно с индуктивностью рассеяния обмотки синхронной машины, выходящей из работы и вступающей в работу, оказывается включенной индуктивность рассеяния полуобмоток дросселя, которая умень шает темп спада и нарастания тока, что может при больщих коммутируемых токах нагрузки (выше номинальных) иэ-за дискретности управления тиристорами выпрямителя задержать нарастание тока на угол до 60 -эл. град. В токе секции машины появляется провал и вращающий момент машины снижается. Целью изобретения является исключение из контура коммутации индуктивности рассеявия дросселя, улучшение коммутации и расширение области применения вент11льного двигателя с электроприводами с большими динамическими нагрузками. Это достигается тем, что полуобмоткн сглаживающего дросселя зашунтнрованы вспомогательными тиристорами, управляющие электроды которых подключены к выходу логических схем ИЛИ. Благодаря введению вспомогательных тиристоров и подключению их к соответствующему элементу ИЛИ обмотка дросселя, включенная последовательно с фазой синхронной машины, выходящей из рЙ1боты,дПри падении тока оказьюаетс зак(фоченной вспомогательным тиристором, ее индуктивность рассеяния исключается из контура коммутации и не влия ет на процесс уменьшения тока. Не влияет она и на промесс нарастания тока в .третьей обмотке синхронной мащины, поскольку ток в обмотке дросселя за время спада и паузы практически не изменяется. Сокращение времени спада и нарасТания тока при коммутации улучшает форму кривой тока синхронной машины и повышает коэффициент использования ее по моменту, На фиг. 1 изображена схема вентиль ного дросселя; на фиг. 2 и 3 представлены временные диаграммы и контуры протекания тока на различных этапах коммутации, поясняющие работу вентиль кого двигателя. Вентильный электродйигапель содержит выпрямитель 1, тиристоры 2-7 ни вертора, статор 8 и ротсф 9 синхронной маидины, полуобмотки 10 и 11 сглажива ющего дро(.:селя, тиристоры 12 и 13, 68 стройство 14 импульсно-фазового упавления выпрямителем, транзисторный люч 15, узел 16 управления ключом 5, логические схемы ИЛИ 17 и 18, C-иепочки 19, датчик 20 положения роора, вспомогательные тиристоры 21 и 22. На фиг. 2 и 3 приняты следующие обозначения: L и ток и напряжение на выходе выпрямителя 1; е. , е J. - фазные напряжения синхронноймашины, 1. ,1- , г - фазные токи синхронной машины; 0 , 0 , 0 - углы спада, паузы, нарастания токов в процессе коммутации;)(1 и «ot -токи в полуобмотках Ю и 11 дросселя соответственно; IK коммутирующий ток фазы. Схема работает следующим образом, В исходном состоянии, когда напряже ние управляющего источника равно нулю, углы управления тиристорами выпрямителя 1 составляются 160 эл.град., ток отсутствует и ротор 9 синхронной машины неподвижен. В этом случае с выхода датчика 20 положения, ротора снимаются два постоянных сигнала, которые подаются на управляющие электроды тиристоров, апример 3 и 5. Постоянный сигнал с датчика положения ротора через { С-цепочки 19 не проходит и тиристоры 12, 13, 21 и 22, а также транзистор 15 закрыты. При подаче управляющего напряжения на вход устройства 14 углы управления тиристорами выпрямителя становятся меньше 90 эл. град., на его выходе появляется напряжение Ujjt и по двум секциям якорной обмотки 8, подключенной к выпрямителю двумя открытыми тиристорами 3 и 5, начинает протекать ток . , создавая вращающий момент. Ротор CHJtхронной машины поворачивается и при определенном его положении на одном из выходных зажимов датчика 20 сигнал исчезает, а на другом появляется {на тиристоре 3 сигнал исчезает, а на тиристоре 4 появляется). При этом появляющийся сигнал с датчика 20 проходит RC-цепочки 19 на вход логической схемы ИЛИ 17, а затем на управляющий электрод тиристоров 13, 22 и переход эмиттер - база транзистора 15, открывая их. При открывании транзистора 15 вход устройства 14 шунтируется, углы управления тиристорами выпрямителя okal6O эл.храд. и встречно направлению тока вььпрямителя оказывается РКЛЮЧРИИЫМ Hftпряжение сети. Ток секции о6

мотки, гялходятой из паботы, начинает резко уменьшаться. При этом ток полуобмоткн 10 дросселя протекает через вспомогательный шунтируюший тиристор 22 и индуктивность рассеяния обмотки дросселя не оказывает никакого влияния .на процесс снижения тока якорной обмот ки. Ток в секции якорной обмо-кки, остающейся в работе, в это время протекает через тиристор 13 и полуобмотку 11 дросселя, изменяясь крайне незначительно вследствие наличия в контуре тока кндуктивности рассеяния обмотки 11 дросселя.

После снижения тока выходящей из работы секции якорной обмотки до нуля и закрытия тиристора 3 транзистор 15 закрывается (время открывания транзиотора может регулироваться специальным устройством в функции спадающего тока секции или определяться постоянной времени заряда RC-цепочки), вход устройства 14 расксрачивается, углы управления тиристорами выпрямителя становятся меньше 90 эл.град. к на выходе выпрямителя появляется напряжение, под действием которого ток вступающей в работу секции якорной обмотки нарастает до номинального значения. После выравнивания токов i, и i в полуобмотках 10 и 11 дросселя тиристоры 13 и 22 закрываются.

л,1/

t

Предлагаемый вентильный двигатель может быть применен не только для электроприводов с небольшими динамическими перегрузками (2-2,5), требуемых обыгно в главном движении металлорежущих, станков, но и для электроприводов подач станков, где требуются 8-10-кратные перегрузки по току и вращающему моменту в динамических режимах.

Ф о

рмула изобретени

Вентильный электродвигатель по авт. св. N9 499635, отличающий с я тем, что, с целью расщирения области его применения, он сЕшбжен двумя дополнительными тиристорами, щуитирующими полуобмотки дросселя, причем управляющий электрод тиристора, которым щу(ьтирована полуобмотка дросселя, имеющая общую точку с тиристорами инвертора анодной группы, подключен через логический элемент к выходам датчика положения ротора, управляющим тиристорами катодной групш. инвертора, а управляющий электрод тиристора, которым myitтирована полу обмотка дросселя, имеющая общую точку с тиристорами инвертора катодной группы, подключен через второй логический элемент ИЛИ к выходам цатчика положения, управляющим тиристора- ми Еюдной группы инвертора.