Синхронный электропривод постоянного тока

 

1. СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий двухфазный гистерезисный электродвигатель с обмотками фаз, включенными в диагонали двух однофазных мосговых инверторов , соединенных параллельно и шунтированных конденсатором, и коммутирующий элемент для перевозбуждения электродвигателя , имею1ций два входа и вы-, код, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, каждая из обмоток фаз электродвигателя разделена на две последовательно соединенные полуобмотки , средние выводы обмоток объединены в общую точку, а коммутирующий элемент подключен первым входом к общей точке обмоток фаз электродвигателя , вторым входом - к одной из шин питания инверторов, а выходом предназначен дляподключения к полюсу источника питания постоянного тока, имеющему одноименную с упомянутой шиной питания полярность. 2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде диоднотранзисторного переключателя, причем силовой вход транзистора образует первый вход коммутирующего элемента, вход диода - второй вход коъиут1фующего элемента, а выходы транзистора и диода объединены и образуют выход коммутирукндего 3JieHeHTa.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Р

РЕСПУБЛИК

09) (И) зшН02Р 736

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИГ1 И ОТКРЫВ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3660028/24-07 (22) 10. 11.83 (46) 15. 12.84. Бюл. У 46 (72) В.Б.Кудрявцев и В.К.Тихомиров (71) Всесоюзный научно-исследовательскич институт электромеханики (53) 621 ° 313.30.181.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 145276, кл. Н 02 P 7/36, 1962.

2. Технический отчет ВНИИЭМ, У ОАБ 126.596, 1965, с.51. (54)(57) 1. СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий двухфазный гистерезисный электродвигатель с обмотками фаз, включенными в диагонали двух однофазных мосговых инверторов, соединенных параллельно и шунтированных конденсатором, и коммутирующий элемент для перевозбуждения электродвигателя, имеющий два входа и вы-; ход, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, каждая из обмоток фаз электродвигателя разделена на две последовательно соединенные полуобмотки, средние выводы обмоток объединены в общую точку, а коммутирующий элемент подключен первым входом к общей точке обмоток фаз электродвигателя, вторым входом — к одной из шин питания инверторов, а выходом предназначен для подключения к полюсу источника питания постоянного тока, имеющему одноименную с упомянутой шиной питания полярность.

2. Электропривод по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде диодно- I транзисторного переключателя, причем силовой вход транзистора образует первый вход коммутирующего элемента, вход диода - второй вход коммутирующего элемента, а выходы транзистора р и диода объединены н образуют выход коммутирующего эю.емента.

1129710

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным электроприводам постоянного тока с перевозбуждаемыми гистерезисными электродвигателями. 5

Известен синхронный электропривод постоянного тока на базе гистерезисного электродвигателя, питаемого от источника постоянного тока через ш-фазный инвертор напряжения и пере- 10 возбуждаемого за счет включения последовательно с выходными каскадами инвертора вольтодобавочного устройства f13.

К недостаткам этого электропривода 15 относятся большие габариты и масса вольтодобавочного устройства, содержащего трансформатор, установленная мощность которого сразнима с мощностью электропривода. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является синхронный электропривод постоянного тока, содержащий дву::фазный гистере-, 25 зисный электродвигатель, обмотки фаз . которого включены в диагонали двух однофазных мостовых инверторов напряжения. Электропривод снабжен коммутирующими элементами, обеспечивающими перевозбуждение гистерезисного электродвигателя путем изменения схемы подключения инверторов к источнику питания постоянного тока с параллельного в пусковом режиме на последова35 тельное в рабочем. Коммутирующий элемент выполняется либо в виде двух переключающих контактов, либо в виде двух управляемых ключей, один из которых включен между минусовыми, а другой между лчюсовыми шинами пита-; ния. В последнем случае инверторы соединены последовательно через диод .

I и шунтированы конденсаторами $2 (.

Использование переключения мосто45 вых инверторов вместо вольтодобавки позволяет уменьшить габариты и вес электропривода, но не упрощает всю схему из-за сложной структуры комму-. тирующего элемента для перевозбужде- 50 ния гистерезисного электродвигателя и схемы его управления. Усложнение схемы управления коммутирующим элементом обусловлено необходимостью синхронного переключения его контак- 55 тов или ключей в переходном процессе

I от пускового к рабочему режиму работы электропривода.

Цель изобретения — упрощение, повышение надежности синхронного электропривода постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в синхронном электроприводе постоянного тока, содержащем двухфазный гистерезисный электродвигатель с обмотками фаз, включенными в диагонали двух однофазных мостовых инверторов, соединенных параллельно и шунтированных конденсатором, содержащем также коммутирующий элемент для перевозбуждения электродвигателя, имеющий два входа и выход, каждая из обмоток фаз электродвигателя разделена на две последовательно соединенные полуобмотки, средние выводы обмоток фаз объединены в общую точку, а коммутирующий элемент подключен первым входом к общей точке обмоток фаз электродвигателя, вторым входом — к одной из шин питания инверторов а выходом

Р предназначен для подключения к полюсу источника питания постоянного тока, имеющему одноименную с упомянутой шиной питания полярность.

Коммутирующий элемент может быть выполнен в виде диодно-транзисторного переключателя, причем силовой вход транзистора образует первый вход комМутирующего элемента, вход диода является вторым входом коммутирующего элемента, а выходы транзистора и диода объединены и образуют выход коммутирующего элемента.

На фиг.1 приведена схема силовой части синхронного электропривода постоянного тока с контактным исполнением коммутирующего элемента, на фиг.2 — то же, с бесконтактным исполнекием коммутирующего элемента.

Синхронный злектропривод постоянного тока (фиг.1) содержит транзисторы 1-8, составляющие два однофазных мостовых инвертора, двухфазный гистерезисный электродвигатель, обмотки фаз которого состоят из полуобмоток

9-12, конденсатор 13 и коммутирующий элемент 14 для перевозбуждения, представляющий собой контакты двухпозиционного электромеханического переключателя и источник питания постоянного тока 15. Обмотки двухфазного гистерезисного электродвигателя, разделенные каждая на последовательно соединенные полуобмотки 9, 10 и 11, 12, включены в диагонали однофазных мосI тоных инверторов на транзисторах 1-4 и 5-8 соответственно. Средние выводы

1129710 обмоток соединены, образуя общую точку. Мостовые инверторы соединены параллельно и шунтированы конденсатором

13. Плюсовая шина питания мостовых инверторов подключена к положительно- 5 му полюсу источника питания 15. Выход коммутирукяцего элемента 14 подключена к отрицательному полюсу источника питания, а его замыкающий и размыкающий контакты образуют соответствен- !О но второй и первый входы и подключены к минусовой шине питания мостовых инверторов и общей точке обмоток гис.терезисного электродвигателя.

Электропривод работает следующим !5 образом.

В рабочем синхронном режиме минусовая шина питания мостовых инверторов подключена через замыкакяцие контакты коммутирующего элемента 14 20 к источнику питания 15, и напряжение на каждой из полуобмоток фаз гистерезисного электродвигателя равно половине напряжения источника питания.

В пусковом режиме замыкаются раз- 25 мыкающие контакты и размыкаются замыкающие контакты коммутирующего элемента 14. Отрицательный полюс источника питания 15 подключается к общей точке полуобмоток гистерезисного элек тр одвнг ателя .

При отпирании транзисторов 2,4,6 и 8 к соответствующим полуобмоткам

9-12 прикладывается напряжение источника питания, а при запирании — 35 напряжение обратной полярности, равное разности напряжений конденсатора 13 и источника питания t5. Конденсатор !3 заряжается в пусковом режиме примерно до двойного напряже- 40 ния источника питания 15 от ЭДС взаимоиндукции полуобмоток 9, 10 и 11, 12, а также от их противо-ЭДС, возникающих на фронтах запирания транзисторов 2,4,6 и 8 (зарядный ток 45 конденсатора протекает через транзисторы 1,3,5 и 7 в инверсном направлении, а разрядный ток — в прямом).

Таким образом, в пусковом режиме к каждой полуобмотке 9-12 прикладывается двуполярное напряжение с амплитудой, равной примерно напряжению источника питания 15, т.е. имеет место удвоение напряжения на фазах гистерезисного электродвигателя по срав- 55 нению с напряжением рабочего режима, чем обеспечивается его эффективное перевозбуждение..

Для увеличения надежности электропривода и повышения его КПД двухпозиционный коммутирующий элемент 14 целесообразно выполнить бесконтактным.

Для реализации бесконтактного переключателя достаточно вместо замыкающих контактов коммутирующего элемента установить диод, а вместо размыкающнх контактов — управляемый ключ.

На фиг.2 приведена схема синхронного электроцривода постоянного тока с бесконтактным коммутирующим элементом для перевозбуждения гистерезисного электродвигателя на диоде 16 и транзисторе 17, причем силовой вход транзистора образует первый вход коммутирующего элемента, вход диода— второй вход коммутирующего элемента, а вторые силовые входы транзистора и диода объединены и образуют выход коммутирующего элемента. Работа ехемы аналогична работе схемы, приведенной на фиг.1. Возможность применения диода 16 вместо управляемого замыкакяцего контакта коммутирующего элемента обусловлена тем, что в пусковом режиме работы электропривода напряжение на конденсаторе 13 выше (примерно в

2 раза) напряжения источника питания

15 и диод постоянно смещен в обратном направлении, обеспечивая разделение минусовой шины питания мостового ин,вертора и отрицательного полюса источника питания 15 ° Повышение КПД электропривода с бесконтактным коммутирующим элементом по сравнению с электроприводом, в котором используется электромеханический переключатель, обусловлено безразрывным характером коммутации тока источника пита-. ния 15 и возможностью плавного снижения напряжения на фазах гистерезисноro электродвигателя в переходном процессе от пускового к рабочему режиму за счет управления работой транзистора 17 в активной области.

Предлагаемый синхронный электропривод постоянного тока проще по конструкции за счет сокращения до одного управляемых ключей коммутирующего элемента для перевозбуждения гистерезисного электродвигателя и исключения сложных цепей синхронного управления этими ключами. По этой же причине он надежнее, а в связи с легко реализуемой возможностью управления переходным процессом изменения напряжений на фазах обладает более высоким КПД.

Р08. Я

Составитель В.Тарасов

Редактор А.Долинич Техред М.Надь, Корректор М.Розман

Заказ 9463/44 Тирам 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4