Вентильный электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K29/00 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЗЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

i

Изобретение относится к электротемике и может быть тфименено в схеме yttpaaления зависимыми тфеобразователями частоты со эвеном постоянного тока, применяемым для коммутации обмоток вентильного двигателя, Из основного авт.св. М 660158 известен вентильный электродвигатель, содержащей синхронную секпяи обмотки якоря которой сое дине с выходом преобразователя Частоты с инвертором, управляю-щие цепи ключей которого соедв{1ены с выходом датчика положения ротора и тахомэтрвческим устройством через схемы имТЕульсно-фазового утфавления вытЕрямителек д в инвертором, и устройство выбора режи ма коммутешии инвертора, входы которого соединены с выходом датчика положеЕшя ротора и с выходом тахометрического устройства, первый выход соединен со вхо-2о дом системы импульсно-фазового управления выпрямителем, второй выход- со входом Системы имтгульсно-фазового управле- ,ния инвертором. Тахометрическое устройство выполнено в виде двух дифференцирующих цепочек и двух одновибраягоров, вход первой дифференцирующей цепочки соединен с выходом датчика положения ротора, а выход - со входом первого одновибратора, выход шрвого одновибратора соединен со входом второй дифференцирующей цепочки, выход котсчэой соединен со входом второго одновибратора, выполненного с возможностью обеспечения длигельностн выходного импульса больше длительности выходного импульса первого одновибратора, и входом устройства выбора режнма коммутации, содержащим триггер, цепь связи и блокирующий одновибратор, служащий для шревода выпрямителя в ннверторный режим, тфкчем цепь связи выполнена в виде третьей дифференцирукмцей цепочки, тюрвый вход триггера соединен с выходом первого одновибратора, а выход второ1ч одновибратора соединен со входом блокирующего одноБибратора, и со вторьом входом триггера, выход триггера соединен со входом схемы импульснр-фазового yti

равлеВЕЯ ишзертором и, через цепь связи, со входом блокирующего одновибратора.

Вторая дифферещирутощая цепочха выиоянена с возмиисностью регулирования ее постоянной .

При работе вентильного двигателя на низкой скорости с коммутедней тиристо ров инвертора методом прерывания тока . аа входы триггера проходят s. с двух одновибраторов и сигнал на триггера отсутствует (нулевой сигнал). состоянию iw триггера в системе управления тиристорами инвертора соответCTEJyeT угол ред:улирования j& О. При превы1Ьении скорости выше граничной второй од14овибратор не работает и сигнал на вььхоДе триггера становится единичным. На чиШется естествениая коммутация тиристоров за счет ЭДС фаз статора, угол ре гуЛирования тиристоров инвертора изменяется на |i SO эл.град.

При пуске двигателя переключение триг гера происходит один раз и никаких наруНИИ в работе схемы не обнаруживается 0J, Однако, при длительной работе около гр4шгчной скорсюти, вследствие нераве ства мгновенных значеш й моментов двигателя -до переключения и ггосле тгереключе-. виа на естественную коммутацию и высоко- быстродействия тахометрнческого устройства, возможно крат1гоБременИое снижение скорости и обратное нерекшоче ние триггера. В результаае этого в системе регулирования возникает колебание скорости около граничной, что приводит, в Частности к ненормальной работе всегсмеханизма, снижению чистоты обработки деталей в металлорежущих станках.

Для исключения данного режима необ-, холимо, чтобы триггер переключался в соС1ч явие для выдачи сигнала на естестьвенную коммутацию при большей скорости сийхровной мащины, чем в состояние для выдачи сигнала на коммутацию методом ирерывання тока.

Целью изобретения является повышени устойчивости работы вентильного апектродвигателя в зоне переключения режимов ком1..1утации преобразователя частоты.

Указанная цель достигается тем, что Е устройство управления веют-ильным электродвигателем дополнительно введен рези тор и ключ, причем резистор включен в RetDb разряда конденсатора дифференцирующей цепочки с регулируемой постоянной времени, утзравлякндая деш ключа подвдаочева к выходу триггера, а конта)ты клю

ча подключены параллельно дополнительно введенному резистору.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Устройство состоит из синхронного двигателя 1 и зависимого преобразователя частоты с инвертором 2 и выпрямителем

В звено постоянного тока преобразователя частоты (ПЧ) включен сглаживающий дроссель 4, заш тггнрованный вспомогателным тиристором 5. Инвертор имеет систем импульсного управления 6, асшмогательный тиристор имеет устройство управления 7, а выпрямитель - систему импульсно фазового управления 8. Ко входу системы импульсно-фазового утфевления (СИФУ) 8 тюдключеи выход усилителя 9, на вход которого подключен тахогенератор 10 и источник задаюглего вапряжекия

3- : На валу синхронного двигателя находится

датчик положения ротора 11, выходы которого подключены на .вход системы фа аоёого управления (СФУ) птоисторамв и&Бартера 12 и на вход разделительных конденсаторов 13. Имеется статйгческий триг гер 14 для выбора режима коммутации тиристоров к|-1вертора. Один вход триггера подключен па выход тюрвого одновибратоРЕ 15, который также подключен через ди ферешкфующую цепочку 16 с регулируемой постоянной времени разряда конденсатора В , входу второго одновибратора 17, Выход одйовибратора 17 подключен на второй вход статического триггера и на вход третьего одновибратора. Через разделительный конденса1.Х1р 18 третий одновибратор 19 подключен на выход триггера 14« Выход одЕовибратора 19 подключен на вход устройства управления 7 и на вход усилителя 20, предназначенного для перевода регулирования СИФУ 8 в инверторный ренскм, Имеегся трансформатор тока 21/ выход которого через датчик тока 22 подк пючев на вход одновибратора 19„ В цепь разряда ковденсатора дНф фэреэдирующей цепочки 16 дополнительно введен резистор 23, который зашунтирован ключом 24. Вход ключа 24 яодключен на аыход тркгрэра 14. Вход первого одновкбратора 15 подключен через разделительные конденсаторы 13 к выходу дат чнка положения ротора 11.

Исходное состояние схемы: задающий сигнал у. равен нулю и напряэкение на выходе выпрямитегш 3 отсутствует, сигналом с датчика положения ротора через СФУ 12 а СИУ G тюдается отпирающее напряжение ва тагристоры инвертора 2, во ввиду отсутствия напряжения на выходе выпрямителя 3 ток в обмитках статора двигателя 1 не протекает. Триггер 14 находится в пойоженкя, когда на выходе сигнал отсутствует и ключ 24 открыт шунтируя резистор 23. После подачи задающего напряжешя 0 на вход СИФУ 8 на выходе выпрямителя 3 появляется напряжение и по двум фаза статора двигателя начинает протекать то и, взаимодействуя с магнитным потоком ротора, создает вращающий момент. Рото двигателя поворачивается на определенны угол. При этом на выходе датчика положения ротора 11 появляется сигнал, кото рый через конденсатор 13 запускает одн вибратор 15 и сигналом с одновибратора 13 через дифференциальную цепочку 16 с регулируемым временем разряда конден сатора запускается одновибратор 17, который, в свою очередь, запускает одновибратор 19. При этом на оба входа статического триггера 14 подается сигнал с одновифаторов 15 и 17. Поскольку длительность выходного сигнала с одновибратора 17 больше, чем с одновибратора 15, то после возвращения одновиб раторов 15, 17 в исходное состояние статический триггер 14 останется в та ком положении, когда на его выходе, под ключе шом к СФУ 12, сигнал отсутствует что соответствует углам регулирования 0. Одновременно сигналом с одновибратора 19 через усилитель 20 углы управления тиристорами: выпрямителя 3 переводятся в fJ 20 эл.град., выпрямитель 3 переходит в инверторный режим. Ток фаз двигателя начинает уменьшаться. Послэ снижения тока до нуля cит налом с датчика тока 22 одновибратор 19 возвращается в исходное состояние и тиристоры выпрямителя 3 вновь переходят в выпрямительный режим. Ток в двигателе вновь нарастает до прежнего значецаа НО уже Ни двум другим фазам, соответствующим другому положению датчика 11 Ротор двигателя вновь поворачивается на 6О эл.град. Если поворот ротора на 60 эл.град. произощел достаточно быст ро, т.е. скорость двигателя достигла заданной величины, то к этому времени ковденсатор диффереширукидей цепочки 16 ие успел разрядиться и несмотря ва {шличие сипшла на выходе одновибрато.ра 15, одновибратор 17 не запускается. В этом случае сигнал подается только на первый вход статического триггера 14 который меняет свое состояние таким образом, что на его входе подключенном к СФУ 12, появляется сигнал и ключ 24 закрывается. Появляющимся сигналом с триггера 14 углы регулирования тиристоров инвертора i увеличиваются до |Ь 50 эл.град. и одновременно через разделительный ковденсатор 18 запускается одновибратор 19, выдающий команду на гашение ранее открытых тиристоров инвертора 2. -Это необходимо для предотвращения прорыва инвертора 2, тиристоры которого работали с (3 О и сами скоммутировать ток не могут. В дальнейщем сигнал с датчика положения ротора 11 не проходит на одновибраторы 17, 19 и коммутация тиристоров инвертора 2 осуществляется за счет ЭДС фаз двигателя. Поскольку ключ 24 закрыт, постоянная времени разряда конденсатора дифференцирующей цепочки 16 больше, чем до переключения триггера. Поэтому прохождение ситтшла на одновибратор 17, через дифференциальную цепочку 16 н обратное переключение триггера возможно лшиь при меньшей скорости двигателя. Благодаря этому исключается возможность колебашй в системе регулирования вентильным двигателем в зоне переключения режимов коммутаций, улучшается работа механизма, повышается чкстота отработки изделий в металлообрабатывакацвж. станках. Устройство намечено использовать а вентильных элекгфодвигателях для электроприводов металлорежущих станков. Формула изобретения Вентильный электродвигатель по авт. св. N 660158, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы вентильного электродвигателя в зоне перехода с искусствеквэй на естес-гвенную коммутацию тиристоров инвертора, дополнЕРгельно введены резистор и ключ, причем резистор включен в цепь разреда конденсатора днфферевцирукндей цепочки с регулируемой постоянной времени, управляющая цепь ключа подключена s выходу триггера, а ковггакты ключа подключены параллельно дополнительному резистору. Источники кнформациЕ, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 660158, кл. Н 02 К 29/00, т 08.01.73.