Двухскоростной вентильный электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K29/02 

.(54) ДВУХСКОРОСТНОЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании бесконтактных двигателей с питанием от сети постоянного тока.

Известны двухскоростные вентильные электродвигатели (ВД), выполненные с возможностью переключения обмоток с параллельного соединения на последовательное Ц с возможностью использования витков разных обмоток 2 и питания через среднюю точку силовой обмотки 3.

Общим их недостатком является сложность и значительная установленная мощность силовых дополнительных коммутирующих эл.ементов.

.Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче к предла аемому изобретению является ВД 4, в котором дополнительные обмотки включены в .базовые цепи ключей коммутатора.

Последний вариант получения двухскоростных ,(а в общем случае многоскоростных) режимов в ВД выгодно отличается от остальных меньшим числом и меньшей установленной мощностью элементов,

Этот двигатель содержит m сек|Ций основной и m секций дополнительной обмоток, подключенных к одному зажиму ист(Э 1ника питания через проМежуточные и основные силовые полупроводниковые ключи, управляемые датчиком положения ротора (ДПР), причем дополнительная обмотка включена в базовые цепи основных сило1«) вых ключей, а основная обмотка подключена к другому зажиму ИСТОЧНИКЕ питания через .дополнительный ключ, входные цепи которого подключены к . выходу тахометрическотоустройства,

15 вход которого подключен к дополнительной обмотке.

Однако В.Ц 4 не может обеспечить экономичный разгон с повышен20ными маховыми массами на валу. Кроме этого, в нем не может быть осуществлен экономический режим рекуперативного торможения.

Цель изобретения состоит в умень25шении энергопотребления при разгоне ВД с повышенными моментами инерции на валу, а также в возможности испЪльзования режима рекуперации энергии при торможении.

748699

Для достижения этой цели в известное устройство вводятся: логические элементы НЕ и И, полупроводниковые диоды и ключ рекуперации, включенные так, что выход тахометрйчёского устройства сбёДййён через элемент Не с входной цепью дополri TeJlbSoiro ключа, силовая цепь которого через диод в проводящем направлении соединена с общей точкой основной обмотки, противоположные концы которой.соединены через диода в непроводящем направлении, шунтйрующие эмиттер-коллекторные переШШ основного ключа - содним из зажимов : источника питания,, другой зажим- которого соединен с общей точкой основной обмотки через ключ рекуперации, входная цепь которого соединена с логическим элементом И, одйй вход которого соединен с выходом тахометрического устройства, а другой - является входом для сигнала рекуперативного торможения.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1. изображен предлагаемый двухскоростной ВД; на фиг.2 - механические характеристики. На чертежах обозначены: 1 - секция основной обмотки, 2 - силовой ключ, 3 - дополнительный ключ, 4 - секция дополнительной обмотки, 5 - промежуточный ключ, 6 - датчик положения ротора, 7 - тахрметрическое устройство, 8 -высокоскоростная механическая характеристика, 9 -низкоскоростная механическая характеристика, 10 - логический элемент НЕ, 11/12 диоды, 13 - ключ рекуперативного торможения, 14 - логический элемент И,М - движущий момент, Р - скорость вращения.

Запуск начинается с прихода сигнала с ДПР б на промежуточный ключ 5. Кроме того, отсутствие сигнала с обмотками 4, эквивалентного нали ЧЙй йХОДйого сигнала, на дополнительном ключе 3, который подключает все рабочие секции 1. к источнику . питания и двигатель запускается по характеристике 9 (фиг.2), которая образуется суммарным действием ос- , новной 1 и дополнительной 4 обмоток.

По мере Двигателя воэ. растает противо-ЭДС, наводимая на вспомогательной обмотке 4 и наступает .ибМент, когда: величина противоЭДС Сбудет равна или больше порога срабатывания тахометрического устройства 7 . Ключ 3 срабатывает и отключает силовые низкоомные обмотки . ДЩгатепь Переходит на -высокоскоростную характеристику 8 (фиг.2). Регулируемый уровень срабатывания тахометрического устройства 7 определяет момент перехода ВД с ниэкоскоростной характеристики 9 на высокоскоростную характеристику 8,

|тем самым вЛияя на общее время разгона маховичного привода , причем если переключения будет выбран ниже точки А(тйчка пересечения механических характеристик высокоскоростного и низкоскоростного режима), .то момент на валу упадет при переключении, если момент переключения выбран выше точки А, то момент на валу возрастет. Оптимальной настройкой, тахометрического устройства 7 будет переключение в точке А, когда не будет изменения моментов на валу разгоняемого двигателя, а следовательно не будет резких изменений тока питания, разгон будет плавным и энергетически выгодным. Формирование таких механических характеристик позволяет при той же установленной мощности силовых элементов коммутатора сократить энергоемкость источника питания двигателя, а также мощность самого ВД, что особенно важно в системах с автономным питанием.

в режиме рекуперативного торможения подается сигнал управления на вход а элемента И (14), на другой вход которбго подается сигнал с тахометрического устройства 7. Двигатель переходит в режим рекуперативного торможения и тормозится до точки М,А,Р (в зависимости от режима настройки тахометрического устройства 7. При этом для более, полного использования режима рекуперативного тОрмОженйя выгоднее использовать в качестве переключения точку Р. Для исключения возможности замыкания тока, т.е. исключения режима динамического торможения при переходе с нйзкоскоростной обмотки на высокоскоростную обмотку 4 ставится диод 11, а чтобы замкнуть ток рекуперации на источник, каждый силвой ключ 2 шунтируется диодом 12.

При таком включении двухскоростного ВД уменьшается общее время разгона двигателя, появляется возможность более экономично осуществлять разгон ВД при большой маховой массе йа валу двигателя, а также использовать режим рекуперативного торможения, что является особенно энергетически выгодно в системах с автономным питанием.

Формула изобретения

Двухскоростной вентильный электрдвигатель, содержащий m секций основной и m секций дополнительной, обмоток, подключенных к otiHOMy зажиму источника питания через промежуточные и основные силовые полупроводниковые ключи, управляемые датчиком положения ротора, причем дополнительная обмотка включена в