Вентильный двигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K29/00 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике , в частности к вентильным двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией в функции положения ротора.

Известны электрические машины постоянного тока с управляемой демпферной обмоткой (УДО), которая выполнена по типу основной обмотки и уложена в те же пазы якоря. Секции УДО подключены к встречно-параллельно включенным тиристораи, которые включаются при входе секций основной обмотки в зону коммутации Гll.

Недостаткрм данной схемы является то, что УДО замкнута накоротко через встречно-парЕшлельно включенные тиристоры и используется только для. демпфирования. Цепь УДО электрически не связана с коммутационным контуром и следовательно, ток этой цепи не может протекать встречно току выходящей из работы секции по коммутирующему ее элементу и ускорять выключение последнего.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является вентильный двигатель с питанием от мостового инвертора с двухступенчатой коммутацией

резонансным контуром, состоящим из дросселей и конденсаторов t2.

Недостатком вентильного двигателя выполненного по этой схеме является то, что относительно большая индуктивность его якорной обмотки обусловливает дЪвольно большой угол коммутации V , что приводит к значительному снижению среднего вращающего

15

Цель изобретения - увеличение удельного вращающего момента и снижение установленной мощности коммутирующих элементов инвертора.

20

Поставленная цель достигается тем, что в вентильном двигателе, содержсцдем m-фазную обмотку/ якоря, подключенную к источнику постоянного тока через ум-фазный мостовой ти25 ристорный инвертор с двухступенчатой коммутацией резонансными контура1ми, состоящими из индуктивностей и емкостей кёикдая индуктивность резонансных контуров или часть ее расположена на якоре и выполнена так, что ее ось совпадаёт с осью коммутируемых секций обмотки якоря. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема одного из вариантов вентильного двигателя; .на фиг. 2 - диаграммы рабочих напря жений и токов двигателя, где а,д,напряжения, подаваемые от инвертора на фазы А,В,С двигателя; tfd,e - токи протекающие по фазам; УК - фазные ЭДС; - линейные ЭДС;К,л,м- напряжени на кднденсатлрах; и - ток через ко денсатор. Двигатель содержит трехфазную якорную обмотку 1-3 на статоре и обмотку 4 возбуждения на роторе.Обмотки якоря соединены звездой, а выводы ее А|В,С через соответстр.ующие пары тиристоров 5иб;7и8 9 и 10 мостового инвертора подключены к шинам 11 и 12 источника постоянного напряжения. В те же пазы статора вместе с основной обмоткой 1-3 уложены управляемые демпферные обмотки 13-15, которые в данном случае являются и коммутирующими дросселяьш резонансных контуров инвертора. Каждая из этих обмоток уложена таким образом, чтобы она охватывала магнитные потоки двух соседних фаз якоря двигателя. Один конец каждой управляемой демпферной обмотки (например, 13) соединенс выводом соответствующей фазы основной обмотки А и с соответствующей парой тиристоров 5 и 6 инвертора, а другой конец чер соответствующие конденсаторы 16-18 и пары тиристоров 19 и 20 дополнительного коммутатора, состоящего из тиристоров 19-24 подключены к шинам питающего напряжения 11 и 12, Инвертор содержащий тиристоры 5-10 содержит также обратный диодный мост 25-30. Обмотка 4 возбуждения двигателя подключена к независимому источнику постоянного напряжения 31 через скользящие контакты 32 и 33. Двигатель работает следующим образом. Пусть ротор двигателя вращается -по часовой стрелке {фиг.1).Конденсаторы 16-18 заряжены с полярностью 5казанной по схеме {фиг„ 1)в скобка с, , В интервале времени О - t ток прЮтекает по следующей цепи: плюс источника питания (П), тиристор 5, фазы двигателя А и В,тиристор 8, минус источника питания 12. Начиная с некоторого момента ток переклю чается с фазы Б на фазу С двигателя. Известно, что переключение тока одной фазы на другую возможно тольк до момента t {фиг,5) равенства ЭДС двух переключаемых фаз ( Е„ и е в данном случае), когда линейная ЭД 8йс больше нуля и имеет направление соответствующего необходимому направлению коммутации тока. Это условие выполняется,например, для момента t, определяемого углом опережения включения вентилей / + d-Таким образом, в момент t от Датчика положения ротора подается сигнал на включение тиристоров 10 и 22. В этом случае образуются два короткозамкнутых контура; коммутационный - с элементами 2, 3, 10 и 8 и демпферный - с элементами 14, 17, 22 и 8. Здесь протекают два процес- и са,способствующих быстрому выключению выходящего из работы тиристора 8. Контур 14, 17, 22 и 8 демпфирует поток коммутируемых фаз В и С (2 и 3), в результате чего резко снижается индуктивность коммутационного контура 2,3, 10 и 8 и под действием линейной ЭДС ЕЗС ем быстро нарастает,ток, направленный встречно току выходящего из работы тиристора 8. Снижение индуктивности коммутационного контура и угла коммутации приводит к увеличению вращающего момента двигателя. В демпферном контуре ввиду малости его сопротивления быстро нарастает ток, обусловленный напряжением на обмотке 14 и разрядом и переразрядом конденсатора 17 (полярность после перезаряда указана без скобок на фиг, 1), Ток этого контура также направлен встречно току тиристора 8 и способствует выключению последнего. С момента закрытия тиристора 8 реактивная мощность выключаемой фазы В (2) рассеивается по контуру 1, 2, 27 и 5, а процесс перезаряда конденсатора 17 заканчивается по контуру 17, 22, 28 и 14, С момента t- работают фазы Д и С (1 и 3), После поворота ротора двигателя на 60 эл. град, в момент tp подается сигнал на включение тиристоров 7 и 19, для перевода тока с фазы А на фазу В . Образуются два других короткозамкнутых контура: комглутационный - 2,1,5 и 7 и демпферный - 13,5, 19 и 16, Токи обоих этих контуров, в первом под действием линейной ЭДС Е дд, а во втором под действием напряжения демпферной обмотки 13, конденсатора 16, протекают встречно току выходящего из работы тиристора 5, способствуя выключению последнего. Полярность конденсатора после перезаряда указана без скобок на фиг, 1, Кроме того, за счет демпфирующему воздействию обмотки 13 индуктивность коммутационного контура сильно уменьшается в результате чего ток в фазе А быстро убывает, а в фазе Б быстро нарастает, В момент закрытия тиристора 5 реактивная мощность включаемой фазы

рассеивается в контуре 1, 3, iO и 26, а процесс перезаряда конденсатора 16 заканчивается по контуру 16, 13, 25, 19. С момента tj- работают фазы В и С (2 и 3) . После поворбта ротора двигателя на 60 эл.град. в момент tg включаются тиристоры б и 24 перевода тока с фазы С на фаЗУ А .

с момента t., включаются тиристоры 9 и 21, а в момент tg тиристоры 8 и 20 для перевода тока соответственно с фазы В на фазу Сие фазы А на фазу В .

Электромагнитные процессы коммутации для моментов t,, t, tg протекают аналогично тому как это было рассмотрено вьЕие для моментов t и tg-.

С момента весь описанный вьшё процесс переключаний начинает повторяться.

В предложенной схеме (фиг. 1) вентильного двигателя в качестве индуктивности колебательного контура инвертора используется только индуктивность демпферной обмотки.

В случае, когда этой индуктивности окажется недостаточно для условий коммутации тиристоров инвертора ее можно увеличить последовательным

соединением демпферной обмотки с добавочным дросселем.

Формула изобретения

Вентильный двигатель, содержащий гп-фазную обмотку якоря, подключенную к источнику постоянного тока через tn-фазный мостовой тиристорный инвер тор с двухступенчатой коммутацией

0 резонансными контурами, содержащими ):(россели и конденсаторы, о т л и ча.ющийся тем, что, с целью увеличения удельного вращающего момента двигателя и снижения установленной мощности коммутирующих элементов инвертора, по крайней мере часть обмотки каждого из дросселей резонансных контуров расположена на якоре и их оси совпадают с осями

0 коммутационных контуров обмотки яко

РЯ.

Источники информации, принятые во внимание пои экспертизе

yvN

/

e

/

зг

J/ V

ft«./ iijf ii4

Л

м н

фиг.г