Реверсивный вентильный электро-дВигАТЕль Советский патент 1981 года по МПК H02K29/00 

(54) РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемому электроприводу переменного тока и может найти применение в электроприводах металлорежущих станков и других механизмов.

Известен реверсивный вентильный электро двигатель, состоящий из зависимого выпрямительно-инверторного преобразователя час тоты со звеном постоянного тока и синхронной машины 1.

Наиболее близким к изобретению является реверсивный вентильный электродвигатель, содержащий управляемый выпрямитель, который подключен через сглаживающий дроссель и инвертор к секциям обмоток синхронной мащины, регулятор скорости, сумматор и регулятор тока, входы которых подключены к источнику задающего напряжения, источнику задающего тока и датчику тока. Выход регулятора тока подключен к системе фазового управления выпрямителя. Управление тиристоров выпрямителя и инвертора осуществляется от систем импульсного управления, входы которых через блок сдвоения импульсов подключены соотвеуственно к системе фазового управления выпрямителя и инвертора. Имеется

также датчик положения ротора и тахогенератор. Выход датчика положения ротора подключен на вход системы фазового управления инвертора и вход устройства управления искусственной коммутацией, выход которого подключен на вход реегулятора тока. Выход тахогенератора подключен на вход регулятора скорости, на вход индикатора направления вращения и к входам устройств выбора коммутации и задания в зависимости от вида коммутации (естественная на высокой частоте вращения или искусственная методом прерывания тока на низкой частоте вращения) угла в двигательном и тормозном режимах, выходы которых подключены на вход логического устройства управления тиристорами инвертора. Вы5ход логического устройства подключен на вход системы фазового управления инвертораС2.3.

Электродвигатель содержит индикатор режима работы, один вход которого подключен через нуль-орган на выход регулятора Скорости, а второй вход подключен к индикатору направления вращения.

Работа регуляторов скорости и тока, системы импульсно-фазового управления выпрямителя аналогична работе подобных узлов в электроприводах постоянного тока.

При реверсе вентильного двигателя в режиме торможения с заданной частотой вращения углы управления тири-сторами инвертора задаются блоком управления, один вход которого подключен к тахогенератору, а второй - к внешнему источнику. Подключение задающего устройства осуществляется логическим устройством в функции сигнала с индикатора режима работы.

В тормозном режиме тиристоры инвертора работают с углом опережения открывания /5 90 эл. град, (выпрямительный режим), а в двигательном - с /3 90 эл. град (инверторный режим).

Как отмечено выще, подключение устройств задания углов управления тиристорами инвертора в двигательно.м или тормозном режимах осуществляется в функции выходного сигнала с индикатора режима работы, который в свою очередь определяется в функции сигналов с регулятора скорости и индикатора направления вращения. Однако при нулевой частоте вращения ротора синхронной мащины сигнал с индикатора направления вращения не определен и при первоначальном появлении задающего сигнала индикатор режима работы может выдать неправильную информацию, В этом случае на тиристоры инвертора поступят управляющие импульсы, сдвинутые по отношению к заданным- на 180 эл. град., и ротор синхронной машины начнет вращаться в противоположном заданному направлении, что может привести к поло.мке инструмента и ухудшению кач.ества обработки детали в металлорежущих станках на малых скоростях резания, что исключает применение известного двигателя в высококачественных станках.

Целью изобретения является расширение области применения вентильного двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в схему вентильного двигателя дополнительно введены три нуль-органа и два логических элемента И-НЕ, входы первого и второго нуль-органов подключены к источнику задающего напряжения, а их выходы подключены соответственно к первым входам логических элементов И-НЕ, вход третьего нуль-органа подключен к тахо.генератору, а его выход подключен ко вторым входам логических элементов И-НЕ выходы логических элементов И-НЕ подключены на соответствующие вхо ды индикатора направления вращения. В схему дополнительно введен третий логический элемент И-НЕ, входы которого подключены на выходы паровых двух логических элементов И-НЕ, а выход подключен на вход устройства задания угла управления инвертором в двигательном режиме.

Благодаря такому подключению вновь введенных элементов в первый момент подачи задающего напряжения при нулевой частоте вращения сигнал Уз проходит через нуль-орган и логический элемент И-НЕ на вход индикатора направления вращения и переводит его в согласованное с задающим напряжением состояние, исключая тем самым неправильную работу индикатора режима работы и поворот ротора в противоположном заданному направлении, а также поломку инструмента и детали. Одновременно сигнал проходит через третий элемент И-НЕ на вход устройства задания угла в двигательном режиме, подтверждая его состояние выдачи углов, соответствующих работе тиристоров инвертора на минимальной частоте вращения. При появлении сигнала с тахогенератора нуль-орган, подключенный на выход тахогенератора, переключается и блокирует логические элементы И-НЕ. В дальнейшем сигналы с нуль-органов не влияют на работу индикатора направления вращения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема реверсивного вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - временные диаграммы изменения выходных сигналов отдельных узлов схемы поясняющие ее работу.

Электродвигатель содержит управляемый выпрямитель 1, сглаживающий дроссель 2, управляемый инвертор 3, синхронную мащину 4, регулятор 5 скорости, сумматор 6, регулятор 7 тока, датчик 8 тока, систему 9 фазового управления выпрямителя, системы 10 и 11 импульсного управления выпрямителя и инвертора, блок 12 сдвоения импульсов, систему 13 фазового управления инвертора, датчик 14 положения ротора, тахогенератор 15, устройство 16 управления искусственной коммутацией методом прерывания тока, индикатор 17 направления вращения, устройства 18 и 19 задания угла управления тиристорами инвертора в двигательном и тормозном режимах, логическое устройство 20 управления тиристорами инвертора, индикатор 21 режима работы, нуль-орган 22, дополнительно введенные нуль-органы 23-25, логические элементы И-НЕ 26-28, УЗ , ij - задающие напряжение частоты вращения и ток, ш - частота вращения ротора синхронной машины; Ut, u,r, и,,, , UM, , и,,,

U27, Uas - логические сигналы на выходе соответствующих элементов схемы.

Электродвигатель содержит упра ляемый выпрямитель 1, который подключен через сглаживающий дроссель 2, инвертор 3 к секциям обмоток синхронной машины 4. Входы регулятора 5 скорости, сумматора 6 и регулятора 7 тока подключены к источникам задающего напряжения и тока (Ui, з) и датчику 8 тока. Выход регулятора 7 подключен к системе 9 фазового управления выпрямителя. Управление тиристорами выпрямителя и инвертора осуществляется от систем 10 и 11 импульсного управления, входы которых через блок 12 сдвоения импульсов подключены соответственно к системам 9 и 13 фазового управления выпрямителя и инвертора. Выход датчика 14 положения ротора подключен на вход системы 13 фазового управления инвертора и вход устройства 16 управления искусственной коммутацией, выход которого подключен на вход регулятора 7 тока. Выход тахогенератора 15 подключен на вход регулятора 5 скорости, на вход индикатора 17 направления вращения и к входам устройств 18 и 19 выбора коммутации и задания в зависимости от вида коммутации (естественная на высоких частотах вращения или искусственная на низких частотах вращения) угла в двигательном и тормозном режимах, выходы которых подключены на вход логического устройства 20 управления. Выход устройства 20 подключен на вход системы 13 фазового управления инвертора. Один вход индикатора 21 режима работы подключен через нуль-орган 22 на выход регулятора 5, а второй вход подключен к индикатору 17. Входы нуль-органов 23 и 24, выполненных, например, на интегральных усилителях, работающих соответственно по прямому и инверсному входам, подключены к выходу источника задающего напряжения. Вход нуль-органа 25, выполненного, например, на двух интегральных усилителях, работающих также по прямому и инверсному входам, подключен на выход тахогенератора. Первые входы логических элементов 26 и 27 подключены соответственно на входы нульорганов 23 и 24, а вторые входы объединены и подключены к выходу нуль-органа 25. Выходы логических элементов И-НЕ 26 и 27 подключены на входы индикатора 17 и на входы логического элемента И-НЕ 28, выход которого подключен на вход устройства 18 задания угла направления тиристорами инвертора в двигательном режиме. В исходном состоянии Us О, на выходе регулятора 5 скорости и нуль-органа 22 нулевые сигналы, на выходе тахогенератора нулевой сигнал, и по данному каналу состояние индикатора 17 направления вращения не определено. На выходе нуль-органов 23 и 24 за счет действия источника напряжения смещения ±Ucat отрицательные сигналы, действие которых равноценно нулевым сигналам; на выходе логических элементов единичные сигналы, и они не влияют на работу индикатора 17. На выходе нуль-органа 25 также за счет источника смещения ±Uc-u. единичный сигнал,, и 1 уль-орган 25 не влияет на работу элементов 26 и 27. При подаче задающего напряжения -bUj на выходе регулятора 5 появляется положительный сигнал, а на выходе нуль-органа 22 и первом входе индижатора режима работы 21 - единичный сигнал. Одновременно на выходе нуль-органа 23 появляется единичный сигнал. Состояние нуль-органа 25 при нулевой частоте вращения не изменяется, и на его выходе сохраняется логическая единица. Две логических единицы на входе логического элемента 27 дают логический нуль, который переводит индикатор 17 в состояние, при котором на его выходе появляется единичный сигнал. Наличие двух единичных сигналов на входе индикатора 21 режима работы соответствуют двигательному режиму работы синхронной мащины. На выходе индикатора 21 появляется соответствующий данному режиму сигнал, который поступает на вход логического устройства 20 управления тиристорами инвертора. При этом на его выходе появляется сигнал для переключения системы 13 фазового управления в состояние, когда выходные управляющие им пульсы соответствуют двигательному режиму работы синхронной машины в направлении «вперед. Одновременно через логический элемент И-НЕ 28 на вход устройства 18 поступает единичный сигнал, дополнительно подтверждающий низким частоту вращения синхронной машины. После трогания синхронной машины на выходе тахогенератора появится сигнал, нуль-орган 25 переключится в состояние, когда на его выходе логический нуль, который переведет логические элементы 26 и 27 в состояние единичных выходных сигналов. В дальнейшем изменение задающего сигнала из не оказывает влияния на работу вновь введенных элементов. При подаче задающего сигнала другого знака работа нуль-органов 23-25 и логических элементов 26-28 аналогична описанной выше с той лишь разницей, что единичный сигнал появляется на выходе нульоргана 24, а нулевой сигнал - на выходе логического элемента 26. Синхронная машина начинает вращаться в другом направлении. Таким образом, введение добавочных трех нуль-органов и трех логических элементов И-НЕ устраняет возможность кратковременного поворота синхронной машины в направлении, противоположном заданному, устраняется также и возможность поломки механизма, повышается качество обработок детали. Формула изобретения 1. Реверсивный вентильный электродвига тель, содержащий синхронную машину с тахогенератором и датчиком положения ротора, обмотки фаз которой подключены через инвертор и управляемый выпрямитель к сети переменного тока, системы фазового управления выпрямителя и jiflBepTopa; источник задающего напряжения, систему регулирования тока и Скорости синхронной машины, устройства задания углов управления тиристоров инвертора в двигательном и тормозном режимах, логическое устройство управления тиристорами инвертора, индикатор режима работы, один из входов которого подключен через нуль-орган на выход регулятора скорости, индикатор направления враш,ения, выход которого подключенко второму входу индикатора режима работы, причем входы логического устройства управления тиристорами инвертора подключены к выходам устройств задания углов управления и индикатора режима работы, и устройство управления искусственной коммутацией, отличающийся тем, что, с целью расширения области его применения, допо 1нительн-:. введены три нуль-органа и два логических элемента И-НЕ, входы первого и второго нуль-органов подключены к источнику задающего напряжения, а их выходы подключены к первым входам логических элементов И-НЕ, вход третьего нуль-органа подключен к тахогенератору, а выход подключен ко вторым входам логических элементов И-НЕ, выходы логических элементов И-НЕ подключены на входы индикатора направления вращения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно введен третий логический элемент И-НЕ, входы которого подключены на выход логических элементов И- НЕ, а выход подключен на вход устройства задания угла управления инвертором в двигательном режиме. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Натент США № 3696.278, кл. 318- 138, 1972. 2.Gunter Golz, Peter Grumbrecht und Frank Henstschel «Uber neu Betriebsartch der stromrichtermascbine synchroner Bauart wiss. Ber AEG-TELEFUNKEN, 48 (1975), 4.

J

Us

%

2

UiB

% %

U;

n

НбОпреде/ieH.

j dBuzame/гьныа режиг

U21

Неопреде/ген,

Фиг. 2

r

-