Вентильный электродвигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности,к вентильным электродвигателям, используемым в регулируемом электроприводе.

По основному авт.св. № 819893 известен вентильный электродвигатель, содержащий первичную двухфазную обмотку на статоре, секции которой соединены с выходом двухфазного инвертора, выполненного в виде двух параллельно соединенных ячеек, одна из ветвей каждой из которых состоит из последовательно соединенных конденсаторов, а вторая - из последовательно соединенных транзисторов, и содержа-/ щий также цепь запуска и синхронизации, вьполненную в виде конденсатора, подключенного между общей точкой транзисторов ячейки, с базой тран:3истора которой соединена цепь запуска, и общей точкой конденсаторов другой ячейки tl.

Недостатком данного двигателя является то, что. обмотки обратной связи размоцены в пазах статора совместно с фазными обмотками двигателя. Это приводит к тому, что снижается использование активных материа.лов машины вследствие того, что фазные обмотки занимают не всю площадь пазов статора, а также к снижению

,Q энергетических показателей, так как каждая обмотка обратной связи работает в режиме однополупериодного выпрямления. При различии в параметрах транзисторов ячейки в воздушном заf J зоре машины появляется постоянная составляющая магнитного потока, которая создает тормозной момент.

Цель изобретения - повышение технико-экономических показателей дви20

гателя и расширение функциональных возможностей за счет формирования мягких и жестких механических- характеристик. 397 Цель достигается тем,что в каждую ячейку двухфазного инвертора подключен трансформатор, первичная обмотка .которого включена параллельно или последовательно соответствующе фазной обмотке двигателя, а две вторичные обмотки - в база-эмиттерные цепи соответствующих транзисторов ячей ки. На фиг.1 приведена принципиальная схема предлагаемого двигателя, парал лельное включение первичных обмоток трансформаторов с фазными обмотками двигателя-на фиг.2 - то же, последовательное соединение указанныхобмоток; на фиг.З - механические характеристики при параллельном (а) и последовательном (d) соединении фазных обмоток двигателя и первичных обмоток трансформаторов. Устройство содержит вторичную короткозамкнутую обмотку ротора 1 и первичную двухфазовую обмотку с фазами, 2 и 3,уложенную в пазь статора. Двухфазная обмотка 2,3 питается от источника постоянного напряжения через двухфазный инвертор, каждая ячейка которого выполнена по полумрстовой схеме и содержит одинаковые элементы На магнитопроводе трансформатора пер вой ячейки расположены первичная и вторичные 5 и 6 обмотки. Трансформатор второй ячейки имеет первичную обмотку 7 и вторичные 8 и 9. Одна из фаз подключена одним концом к средней точке между транзисторами 10 л 11, а другая - к средней точке между транзисторами 12 и 13- Другие фаз соединены соответственно с общими .точками конденсаторов Н, 15 и 16,17. Между средней точкой транзисторов 10 и 11 и средней точко конденсаторов 16 и 17 подключен фазирующий конденсатор 18, Управляющая цепь транзистора 13 соединена через конденсатор 19 с соответствующим зажимом источника питания. Рассмотрим работу схемы с момента пуска. При подключении питания положительное напряжение источника через конденсатор 19 запуска открывает транзистор 13 по его базовой цепи, и этим начинается полупериод работы первой ячейки инвертора. При этом конденсатор 17 разряжается, а конденсатор 1б заряжается через транзистор 13, фазную обмотку 3 и первич .ную обмотку 7 .трансформатора. Вслед ствие увеличения протекающего по пер вичной обмотке 7 тока во вторичных обмотках 8 и 9 трансформатора, выполняющих функцию обмоток обратной связи, наводятся ЭДС. При увеличении тока в коллекторной цепи транзистора 13 рабочая точка перемещается по выходной характеристике транзистора и переходит из области насыщения в активную область. Прекращается увеличение тока коллектора, а следовательно, и тока, протекающего по первичной обмотке трансформатора. Поэтому ЭДС во вторичных обмотках 8 и 9 трансформатора становятся равными нулю. Транзистор 13 закрывается. Вследствие этого ток в первичной обмотке 7 трансформатора уменьшается, что приводит к возникновению противоположных по знаку ЭДС в обмотках 8 и 9 обратной связи. Транзистор 12 открывается, и этим начинается второй полупериод работы первой ячейки инвертора. Работа ячейки В инвертора происходит аналогично, но благодаря связи точек 20 и 21 через синхронизирующий конденсатор 18 процессы в ячейке В инвертора протекают со сдвигом во .времени на Т 11 относительно процессов в первой ячейке инв®Р°РЗТак как параметры фазных обмоток двигателя зависят от скорости его вращения, то при изменении нагрузки на валу двигателя происходит изменение постоянной времени электрической цепи ячейки. Это приводит к изменению скорости движения рабочей точки по выходной характеристике транзистора. Время, за которое рабочая точка перемещается из области насыщения в активную область, зависит как от постоянной времени обмоток двигателя и трансформаторов, так и от способа подключения .первичных обмоток трансформаторов к фазным обмоткам двигателя. Рассмотри - влияние способа подключения первичных обмоток трансформато .ров с фазными обмотками двигателя на его механические характеристики. Пусть первичная обмотка трансформатора включена параллельно с фазной обмоткой двигателя (фиг.. Изменение нагрузки двигателя влияет на скорость изменения тока в фазных обмотках двигателя, но не влияет на скорость изменения тока в первичной обмотке трансформатора. Вследствие этого ЭДС наводимые в обмотках о1ратной связи, а следовательно, и токи баз не зависят от нагрузки. Поэтому предельное значение ока коллектора Зц при котором происходит переключение транзисторов, а следовательно, и действующее значение тока в фазных обмотках двигателя остается постоянным и не зависит от нагрузки. Однако при изменении нагрузки изменяется скорость движения рабочей точки по участку насыщения выходной характеристики транзистора, что приводит к изменению частоты переключения транзисторов. При увеличении нагрузки на валу двигателя возрастает скорость движения рабочей точки по выходной характеристике транзистора, соответственно возрастает частота переключения транзистров; уменьшение нагрузки . ведет к соответственному уменьшению частоты переключения. Следовательно при изменении нагрузки двигателя изI меняется частота переключения тран|3исторов, а действующее значение тока в фазных обмотках двигателя не меняется. В этих условиях двигатель работает при постоянной потребляемой мощности и имеет мягкую механическую характеристику, аналогичную характеристике двигателя постоянного тока (.линия Q на фиг.З). Если же первичная обмотка трансформатора аклх)чена последовательно с фазной обмоткой двигателя (.фиг.2), то изменение нагрузки двигателя влияет не только на скорость из менения тока в фазной обмотке двигателя, но также и на скорость изменения тока в первичной обмотке трансформатора.Вследствие этого ЗДС, наводимые в обмотка обратной связи, и токи баз изменяются при изменении нагрузки. При увеличении нагрузки увеличивается скорость движения рабочей точки по вы2ходной характерист1 ке транзистора. При этом возрастает предельное значение тока коллектора, при котором происходит переключение транзисторов, вследствие чего частота переключения транзисторов остается величиной постоянной. Следовательно, при изменении нагрузки двигателя частота переключения транзисторов остается постоянной, а действующее значение тока в фазных обмотках двигателя изменяется. В этих условиях двигатель работает при изменяющейся потребляемой мощности и имеет обычную для асинхронного двигателя жесткую механическую характеристику (линия б на фиг.З). Предлагаемый вентильный электродвигатель может найти применение в электроприводе промышленных установок, где требуется плавное регулирование скорости, особенно перспективно использование в автономных подвижных объектах (автомобили, самолеты, тепловозы. Формула изобретения Вентильный электродвигатель по авт.св. № 8l9893t отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и расширения функциональных возможностей, каждая ячейка инвертора, снабжена трансформатором, первичная обмотка которого.подключена параллельно или последоватепьно фазной обмотке двигателя, а каждая из вторичных обмоток соединена с управляю- щей цепью транзисторов ячейки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 819893, кл. Н 02 К 29/02, 1979.

ф1гг. f