Вентильный электродвигатель

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, обмотка якоря KOTopoto подключена к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содерг жащего инвертор, управляющие цепи тиристоров которого связаны с выходом датчика положения ротора, и неуправляемый мостовой выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, в него введено реле переменного тока, управляющая цепь которого включена в цепь выходного тока вьшрямителя, а нормально замкнутые контакты реле - в одно из плеч выпрямителя .9

,SUÄÄ 1130

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3<59 Н 02 К 29 00, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н второму свидетельств (21) 3607777/24-07 (22) 17.06.83 (46) 23.12.84. Бюл. ¹ 47 (72) В.Т.Гращенков, Н.И.Лебедев, Я.И.Явдошак и P.Ñ.Ëèïêîâè÷ (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (53) 621.313.13.014.2:621.382(088.8) (56) 1. Патент Японии № 49-46566, кл. 55 C 2, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 649105, кл. Н 02 К 29/00, 1976.

3. Патент Великобритании

¹ 1400499, кл. Н 2 А, 1974. (54) (57) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, обмотка якоря которого подключена-.к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содер.— жащего инвертор, управляющие цепи тиристоров которого связаны с выходом датчика положения ротора, и HeJJIIpaBляемый мостовой выпрямитель, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью его упрощения,в него введено реле переменного тока, управляющая цепь которого включена s цепь выходного тока выпрямителя, а нормально замкнутые контакты реле — в одно из плеч выпрямителя. е

1 1130

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам для бытовой техники.

Известны вентильные двигатели, многофазная обмотка которых подключена к сети переменного тока через полупроводниковый преобразователь со звеном постоянного тока, содержащий инвертор, тиристоры которого управляются по сигналам с датчика положения 10 ротора, управляемый выпрямитель и сглаживающий дроссель (1) и (2 j.

Коммутация тока при пуске двигателя P1) осуществляется прерыванием тока путем шунтирования сглаживающего дросселя с помощью ключевого элемента и перевода выпрямителя в инверторный режим по сигналам с датчика поло— жения ротора. Это вызывает спадение тока через проводящие тиристоры до 20 нуля и их запирание.

В известном вентильном двигателе (2) коммутация тока при пуске происходит благодаря тому, что плечи выпрямителя вводятся в действие посте- 25 пенно, поэтому ток и напряжение на выходе выпрямителя имеют прерывистую форму °

Недостатком известных вентильных двигателей является сложность как си-З0 ловой части преобразователя, так и его системы управления, обусловленная необходимостью управлять .тиристорами, ИНВЕрТОром И ВЫПряМИТЕЛЕМ> ЧТО Не ПОЗ воляет использоват=- их для бытовых вентильных двигателеи малои мощнос35 ти с простейшими системами управления.

Кроме того, недостатком преобразователей с управляемым выпрямителем

40 является более низкий соя по сравнению с преобразователями с неуправляемым выпрямителем. Это объясняется тем, что для обеспечения надежной сетевой коммутации управляемого вып45 прямителя минимальный угол регулирования его тиристоров должен составлять порядка 8-10, что снижает сов Ч .

Наиболее близким к предлагаемому является вентильный электродвигатель, 0 содержащий обмотку, подключенную к однофазной сети переменного тока с помощью статического преобразователя со звеном постоянного тока. Преобразователь состоит из инвертора, управ-55 ляющие цепи тиристоров которого связаны с датчиком положения ротора, неуправляемого мостового выпрямителя, 969 выполненного на диодах, сглаживающего дросселя в звене постбянного тока и устройства принудительной коммутации, содержащего конденсатор, два вспомогательных тиристора н дополнительный источник. Устройство принудительной коммутации обеспечивает коммутацию тока при пуске двигателя и при частотах вращения до 0,2 номинальной. При больших частотах вращения двигатель переходит на коммутацию тока с помощью ЭДС коммутируемых фаз (3 1.

Недостатками известного двигателя являются сложность и неудовлетворительные массогабаритные показатели, не позволяющие использовать его в бытовой технике.

Цель изобретения — упрощение вентильного электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что вентильный электродвигатель, обмотка якоря которого подключена к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содержащего инвертор, управляющие цепи тиристоров которого связаны с выходом датчика положения ротора, и неуправляемый мостовой выпрямитель, содержит реле переменного тока, управляющая цепь которого включена в цепь выходного тока выпрямителя, а нормально замкнуты контакты реле — в одно из плеч выпрямителя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема вентильного электродвигателя, используемого в бытовом пылесосе, на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу двигателя.

Обмотка якоря электродвигателя, имеющая фазы 1-4, подключена к однофазной сети переменного тока посредством статического преобразователя со звеном постоянного тока, содержащего инвертор, выполненный на ти— ристорах 5-8, управляющие цепи которых связаны с датчиком положения ротора (не показан), и неуправляемый мостовой выпрямитель, выполненный на диодах 9-12. Реле 13 имеет управляющую цепь 1 4, включенную в цепь 15 выходного тока выпрямителя, и контакт 16 включенный в одно из плеч выпрямителя, например, последовательно с диодом 10 °

В качестве реле 13 может быть использовано, например, токовое реле переменного тока, управляющая обмотка которого включена в разрыв выходной

11309 цепи выпрямителя, а нормально замкнутый контакт — в одно из плеч выпрямителя.

Двигатель работает следующим образом.. 5

В исходном состоянии контакт 16 реле 13 замкнут. При включении двигателя в сеть на управляющий переход одного из тиристоров инвертара в зависимости ат положения ротора подается сигнал управления и по соответствующей фазе двигателя начинает протекать пусковой ток, вызывая вращение двигателя. Так как значение пускового тока в несколько раз превышает наминаль 15 ный ток двигателя, та при этом срабатывает реле 13 и разрывает адно из плеч выпрямителя, превращая его в однаполупериодный, т.е. в дальнейшем выпрямлении тока участвуют только два диода (на фиг. 1 это диоды 9и 12}

Поскольку реле переменного тока обладает значительной выдержкой времени на атпускание, то при паузе напряжения на его обмотке его контакты не замыкаются. Благодаря этому каждый раз во время отрицательной полуволны сетевага напряжения происходит быстрый спад тока в работающей фазе двигателя до нуля, а ва время положительной полуволны — возобновление тока.

На фиг. 2 на интервале времени показаны напряжение U на выходе выпрямителя и ток I в звене постоянного

35 тока.

При повороте ротора до положения, соответствующего зоне работы следующей фазы, сигнал с датчика положения ротора подается на тиристор этой фазы, а ега подача на тиристар предыдущей фазы прекращается. В результате с этого момента до первого прерывания тока работают две фазы двигателя.

После спада тока до нуля тиристор отключаемой фазы закрывается и с на69 чалом положительной полувалны напряжения в работе остается одна подключившаяся фаза.

Так происходит коммутация тока при пуске и до скорости, при которой действующее значени тока двигателя больше величины тока срабатывания реле 13. При увеличении скорости двигателя увеличивается величина ЭДС машины, а ее ток уменьшается по экспаненциальному закону..В момент,.когда так двигателя I станет меньше то4 ка срабатывания реле I происходит отключение реле 13, его контакт 16 замыкается и выпрямитель начинает работать как двухполупериодный. Причем реле настраивается таким образом, чтобы скорость при этом была порядка 0,15-0,2 от, номинальной. Начиная с этого момента (на фиг; 2 это интервал времени t>) благодаря двухполупериодному выпрямлению тока улучшаются энергетические характеристики двигателя, а коммутация тока происходит под действием ЭДС коммутируемых фаз ° Необходимый для этого угол опережения включения по отношению к точкам пересечения ЭДС холостого хода обеспечивается предварительной. установкой датчика.

Таким образом, благодаря наличию реле в вентильном двигателе его пуск происходит при-однополупериодном выпрямлении тока выпрямителем, что обеспечивает эффективную сетевую коммутацию тока, а работа на более высоких скоростях осуществляется при двухполупериадном выпрямлении и коммутации от ЭДС двигателя, что улучшает его энергетические характеристики. .Причем, достигается это более простыми и дешевыми средствами, чем у известных вентильных двигателей. Это дает возможность. использовать вен- . тильный электродвигатель в бытовой технике, например для пылесосов.

1130969

Составитель А.Санталов

ТекредЛ.Мартяшова Корректор M.Ëåoíòþê

Редактор Ar.Øàíäoð

Заказ 9623/41 Тираж 666

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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