Вентильный электродвигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K29/02 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1, Изобретение относится к электротехнике. По основному ЕШт. св. № 55О734 известен вентильный электродвигатель (ВД), содержащий синхронную машину, секции обмотки которой, сдвинутые межд собой на 180 эл. град., соединены одними концами попарно и подключены к цепи питания через ключи коммутатора, управляемые сигналами датчика положе. ния ротора, и обмотки дросселя, вырабатьтаклцего ЭДС вольтодобавки. Дроссель обеспечивает практически прямоугольную форму результирукнцей противоЭДС-в подключаемой секции и-вольтодобавку к приложенному напряжению вклю ченной секции другой пары, сдвинутой относительно первой на фиксированный угол 1 . Недостатком известного ВД является относительно низкие энергетические показатели из-за неудовлетворительной фор мы ЭДС вольтодобавкя в области ее мак симума, соответствующего моменту переключения токов в паре секций, обусловленной наличием индуктивности секций якорной обмотки, а также иэ-за ограничченной амплитуды ЭДС вольтодобавки в области ее максимума, соответствующего моменту перключения токов в паре секций, обусловленной наличием индуктивности секций якорной: обмотки, а также из-за ограниченной амплитуды ЭДС вольтодо1бавки, которая при холостом ходе двигателя не превышает 8О% от величины напряжения питания. Цель изобретения - повышение энергетических пвказателей ВД. Указанная цель достигается тем, что в ВД введены устройства временного сдвига управляющих сигналов переключения работающих в противофазе полупроводниковых ключей коммутатора, подкточенные выходами к управляющим входам указанных ключей, а входами - к выходам датчика положения ротора. При этом ВД датчиком тока, , устройства временного сдвига снабжены дополнительным входом, причем дополни тельные входы устройств временного сдвига соединены с выходом датчика . тока двигателя. На фиг. 1 изображена электрическая . схема ВД, с транзисторными ключами; на фи.г. 2 - то же, с магнитотранзисторными ключами; на фиг. 3 - временные диаграммы токов и ЭДС. ВД содержит секции 1 - 4 якорной обмотки двигателя , транзисторные ключи коммутатора 5 - 12, секции 13 и 14 обмот1си вольтодобаночного дросселя 15, датчик 16 положения ротора (ППР} устройства 17 - 20 временного сдвига, датчик 21 тока, источник 22 постоянного напряжения. Пары секций 1 и 2 и 3 и 4, сдвинутые между собой в расточке статора на 90 эл. град., через транзисторы -5 - 7 и секции обмоток 13 и 14 дросселя 15 подключены к зажимам источника 22 питания. Сегахии 1 и 2, 3, и 4 сдвинуты между собой на 180 эл. град. Управление транзисторами 5-8 осущест вляется по сигналам ДПР 16. Кроме того, сигналы ДПР подаются на управляющие входы транзисторов 5 и 8 через устройства временного сдвига 17 - 20, обеспечивающие временной сдвиг моментов переключения пар транзисторных 1шючей 5 и 6, 7 и 8. На фиг. 3 изображены: а - временные диаграммы сигналов Vдп ДПР, управляю щих транзисторами 5 и 6 и временные диаграм7 1ы ЭДС БС са секциях 1 и 2, соответствующие моментам времени, когда открыт соответственно тран зистор 5 и 6; б - временная диаграмма ЭДС 6 л на обмотках 13 и 14 дросселя 15; ев - временная диаграмма тока i,j в секции 1; г - временная диграмма тока J2. в секции 2; д - временная диаграмма сигналов ДПР, управляющих транзисторами 7 и 8. При подключении ВД к источнику. 22 питания транзисторы 5 - 8 по сигналам ДПР 16 начинают коммутировать токи в секциях 1-4 якорной обмотки двигателя. При этом транзисторы 5 и 6, 7 и 8 переключаются в противофазе. Рассмотрим рначалЕ ра&ату двигателя при отсутствии в нем устройств 1720 сдаига. Б этом случае каяаеый транзистор 5-8 находится во включенном состоянии на протяжении полупериода Т/2 (18О эл. град.) выходного сигнала ДПР. Перключение транзисторов 5 и 6, 7и 8 происходит в моменты времени, когда изменяется полярность сигналов ДПР (на фиг. 3 а, д,штриховые линии). Пусть, например, при UU-L 7t . происходит переключение транзисторов 7 и 8(запирание транзистора 7 и отпирание транзистора 8). Транзистор 5 другой пары секций при этом полностью открыт и по секции 1 протекает ток -f (фиг. 3 в), обусловленный напряжением питания и ЭДС вольтодобавки, которая в этот момент достигает максимума. При уменьшении сигнала ДПР до нуля (фиг. 3 д при Cwi-тс/а ) транзистор 8 еще заперт, а ток коллектора транзистора 7 резко уменьшается. В секции 3 и обмотках 13 и 14 дросселя 15 поя вится.ЭДС самоиндукции с полярностью противоположной ЗДС вольтодобавки (фиг. 3 б для Cy-t 7/ /t/Z- , штриховая линия). Под действием ЭДС самоиндукции ток в секции 1, несмотря на то, что транзистор 5 насьпцен, уменьшится до нуля (фиг. 2 в, штриховая линия), что приведет к уменьшению электромагнитного момента, :/1ощности и КПД вентильного двигателя, т. е. к ухудшению его энергетических показателей. В дальнейшем при изменении полярности напряжения ДПР (фиг. 3 д, при ifj-i 7 ТЕ/2. ) происходит отпирание транзистора. 8, измение полярности ЭДС вольтодобавки и возрастание под ее действием тока в секции 1 . При наличии в схеме ВД устройств 17 - 2О временного сдвига под действием их сигналов (фиг. 3 д, при tl ir7t/2. обозначены непрерывной линией) после изменения полярности напряжения ДПР выключаемый ключ, например транзистор 7, останется открытым на время сдвига Т. За это время произдойдет отпирание транзистора 8 той же пары и нарастание тока в секции 4 под действием напряжения источника питания. ЭДС самоиндукции, противодействующая возрастанию ЭДС вол 5тодобавки, по этой причине не возникает и .амплитуда последней увеличивается практически до величины, равной напряжению питания ВД (фиг. .3 б, непрерывная хшния). Ток в секции 1 под действием ЭДС вольтодобавки при u/i . достигает максимального значения и изменяется плавно без провалов (фиг. 3 в, непрерьтная линия), что приводит к существенному Boapacrav нию электромагнитного момента и мощности двигателя. На фиг. 2 приведена схема ВД, комм тация токов в секшиос 1-4 которого осуществляется магнито- ранзисторными ключами (МТК), вьтопненными на тран зисторах 5 - 12 и токовых трансформат рах, использующихся в качестве ДПР. Функции устройств временного сдвига здесь выполняют конденсаторы 17 - 2О, подключенные выводными концами к коллекторам транзисторов МТК, коммутирую щих токи в одной паре секций якорной обмотки. При некотором повышении напряжения на коллектор-эмиттерных переходах транзисторов (например, 5,9) вьпшючаемого сигнальным элементом ДПР МТК происходит разряд конденсатора (например, 17) на обмотку трансформатора выклкьченного в это время другого МТК, работающего с первым в противофазе. При этом выключенный МТК (софанный на транзисторах 6, 1О) возбуждается раньше, чем выключится первый сигнальным элементом (например, постоянным маграитом) ДПР и в течение некоторого времени (1) оба эти ключа открыты, предотвращая возникновение провалгэв в кривых ЭДС вольтодобавки и токов секций якорных оймготок. Введение положительной обратной; связи по току нагрузки от датчика 21

Фт.1 тока в устройстве 17 - 20 временного сдвига (фиг. 1лтозвопяет регулировать величину временного сдвига 1 в зависимости от величины нагрузки двигателя и тем самым увеличивать ЭДС вольтодобавки и жесткость его механических характеристик... Формула изобретения 1. Вентильный электродвигатель по № 55О734, ртличаюавт. св. ш и и с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей, в него введены устройства временного сдвига управлякших сигналов переключения работающих в противофазе полупроводниковых ключей коммутатора, подключенные выходами к управляющим входам указанных ключей, а входами - к выходам датчика положения ротора. 2. Электродвигатель по п. 1, о т л и ч а -ю щ и и с я тем, что он снабжен датчиком тока, устройства временного сдвига снабжены дополнительным входом, причем дополнительные входы устройств временного сдвига соединены с выходом датчика тока двигателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 55О734, кл. Н 02 К 29/О2, 1977.