Вентильный электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K29/02 

Изобретение относится к электротехнике. Известен вентильный электродвига тель, у которого каждая секция якор ной обмотки подключена к источнику питания с помощью двухтактного магнитно-транзисторного ключа, содержащего два транзистора и один транс форматор 1 . . Управление таким ключом осуществляется за счет периодического на сыщения потоком вращающегося постоя ного магнита дросселя, обмотка которого включена параллельно одной из обмоток трансформатора. Недостатком такого электродвигателя являетс его сложность и высокая стоимость, что вызвано необходимостью иметь двойное количество транзисторов, а низкая надежность этого электродвигателя вызвана неудовлетворительным запуском ключа. Известен также вентильный электро двигатель, содержащий синхронную машину, по крайней мере одна секция, якорной обмотки которого подключена к источнику питания с помощью транзисторного ключа с цепью управления и согласно последовательно соединенных первичных обмоток двух трансформаторов, вторичные обмотки которых в противофазе включены между обмоткой задающего генератора переh HHoro напряжения и цепью управления транзисторного ключа. Управление транзисторными ключами осуществляется по сигналам чувствительных элементов датчика положения ротора с изменяемой величиной элек1рического параметра чувствительного элемента 2. Такой электродвигатель является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. В электродвигателе обеспечивается пропорциональное току нагрузки управление транзисторами коммутатора во всем диапазоне изменения нагрузки. На управление транзисторсили от датчиков положения ротора требуется дополнительная мощность, что снижает энергетические показатели электродвигателя и кроме того, этот электродвигатель достаточно сложен. Для питания чувствительных элементов датчика, например дросселей насалщения, требуется дополнительный источник переменного напряжения и выпрямительные устройства.

Цель изобретения - упрощение вентильного электродвигателя и повышение его энергетических показателей

Это достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем синхронную машину, по крайней мере одна секция якорной обмотки которой подключена к источнику питания с помощью магнитотранзисторного ключа, содержащего триод и два трансформатор тока, первичные обмотки которых соединены согласно последовательно, а вторичные обмотки в противофазе включены между вторичной обмоткой согласующего трансформатора тока задающего генератора переменного напряжения и цепью управления магнитотранзисторного ключа, чувствительный элемент датчика положения ротора включен параллельно последовательно соединенным вторичной обмотке согласующего трансформатора задающего генератора и вторичным обмоткам трансформаторов TdKa.

Триод магнитотранзисторного ключа может быть выполнен составным по крайней мере из двух транзисторов с раздельными коллекторными цепями,приче|м коллекторная цепь дополнительного транзистора подключена к источнику питания через отдельную якорнуюсекцию

На фиг. 1 схематически изображен односекционный вентильный электродвигатель с магнитотранзисторным ключом выполненным по схеме управления со средней точкой; на фиг. 2 - то же, fid с магнитотранзисторным ключом, выполненным по мостовой схеме управления; на фиг. 3 - то же, но с магнитотранзисторны ключом, выполненным по схеме составлого триода.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1 с вращающимися индуктором, например постоянным магнитом 2, секция 3 якорной обмотки которого подключена к источнику 4 питания с помощью транзисторного ключа 5 с цепью управления 6 и согласно последовательно соединенных первичных обмоток 7 и 8 двух транс о маторов 9 и 10, вторичные обмотки 11 к 12 которых в противофазе включены между обмоткой 13 задающего генератора 14 переменного напряжения и цепью 6 управления транзисторного ключа 5. Вентильный Электродвигатель содержиг также датчик положения ротора с -чувствительным элементом с изменяемой величиной электрического параметра, например дросселем 15 насыщения, обмотка 16 которого включена параллельно последовательно соединенным обмотке 13 задающего генератора 14 и вторичным обмоткам 11 и 12 трансформаторов 9 и 10. Изменение величины индуктивного сопротивления -дросселя 15 осуществляется полем постоянного магнита 17, установленного на валу синхронной машины. Цепь

управления транзисторного ключа со средней точкой (см,фиг. 1 и 3 ) содержит диоды 18 и 19.

На фиг.З транзисторный ключ выполнен по схеме составного триода - из двух транзисторов 20 и 21 с раздельными коллекторными цепями,подключенными к источнику 4 питания с помощью отдельных секций 3 и 22 якорной обмотки, одна - напряглую, а другая - через первичные обмотки 7 и 8 трансформаторов 9 и 10. Первичные обмотки 7 и 8 трансформаторов 9 и 10 могут быть установлены в цепи секции 22 якорной обмотки. Резисторы 23 и 24 необходимы для запи5 рания транзисторов.

Периодическое в функции угла поворота ротора включение и отключение секций якорной обмотки вентильного электродвигателя осуществляется сле0 дующим образом.

В положении, когда постоянный магнит 17 датчика положения ротора не насыщает дроссель 15, секция 3 (а на фиг. 3 и секция 22) подключена к ис5 точнику 4 питания. Большое индуктивное сопротивление обмотки 16 дросселя 15 практически не оказывает влияния на работу магнитного транзисторного ключа. В цепи базы транзисторного ключа 5 протекает ток, пропорциональный току в секции 3 якорной обмотки синхронной машины 1. По обмотке 16 доосселя 15 протекает ток холостого хода, так как его обмоточные данные выбираются из условия ненасыщения приложенным к обмотке 16 напряжением.

Если пOJToянный магнит 17 датчика положения ротора насыщает дроссель 15, то индуктивное сопротивление обмотки 16 становится практически равным нулю. Активное сопротивление обмотки 16 несоизмеримо меньше эквивалентного входного сопротивления в

цепи управления транзисторного ключа 5. Цепь управления транзисторного ключа 5 оказывается шунтированной обмоткой 16 дфосселя 15. Транзисторный ключ 5 начинает запираться.

Уменьшается ток в цепи его коллектора и первичных обмоток 7 и 8 трансформаторов 9 и 10. Так как между обмотками 7 и 8 и 11 и 12 трансформаторов 9 и 10 существует положительная обратная связь, то пропорциональко уменьшается ток в цепи обмоток 11 и 12. Этот процесс носит лавинообразный характер. В конце процесса транзисторный ключ 5 полностью запирается резистором 23 (а на фиг. 3 и

резисторов 24). В цепи обмоток 11, 12,16 и 13 течет ток холостого хода обмоток 11 и 12 трансформаторов 9 и 10, который может быть выбран сколь угодно малым. Секция 3 (на фиг.3 и

секция 22 ) обмотки якоря вентиль