Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе с вентильным электродвигателем на основе асинхронной машины с фазным ротором. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей . Вентильный электродвигатель содержит асинхронную машину с фазным ротором 1, статорные обмотки . 2, 3 и 4 которой соединены в звезду или треугольник. Выводы расположенной на роторе якорной обмотки подключены к преобразователю частоты (ПЧ)5. ПЧ 5 может быть выполнен со звеном постоянного тока или с непосредственной связью. К входу ПЧ 5 подключен выход системы 6 импульснофазового управления ПЧ, вход которой соединен с выходом датчика 7 положения ротора. Трехфазный мостовой -выА В С О 8

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 Н 02 К 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3805634/24-07 (22) 29 ° 10.84 (46) 30.10.86. Бюл. У 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной механики им.М.M.

Федорова (72) В.А.Баринберг (53) 62 1. 3 13. 13. 014. 2: 621. 382(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1146769, кл. Н 02 К 29/00, 1982.

Родькин Д.И., Шевченко В.M. Применение вентильных двигателей с управляемым возбуждением для электроприводов горной промышленности. — В кн.:

Горная электромеханика и автоматика, вып.41, Киев: Техника, 1982, с.98- 104.

Баринберг В.А., Пермяков В.Н. Анализ тепловых потерь в индукторе вентильного двигателя на основе асинхронной машины с фазным ротором. — Электротехника, 1984, Ф 8.

1.БЮ 1267545 А1 (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе с вентильным электродвигателем на основе асинхронной машины с фазным ротором. Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей. Вентильный электродвигатель содержит асинхронную машину с фазным ротором 1, статорные обмотки .

2, 3 и 4 которой соединены в звезду или треугольник. Выводы расположенной на роторе якорной обмотки подключены к преобразователю частоты (ПЧ)5. ПЧ 5 может быть выполнен со звеном постоянного тока или с непосредственной связью. К входу ПЧ 5 подключен выход системы 6 импульсно фазового управления ПЧ, вход которой соединеч с выходом датчика 7 положения ротора. Трехфазный мостовой вы1267545 прямитель 8, являющийся источником напряжения возбуждения электродвигателя, имеет два раздельных канала 9, 10 системы импульсно-фазового управления источника напряжения возбуждения, выходы которых подключены к управляющим электродам соответственно анодной и катодной групп вентилей.

Выходные зажимы выпрямителя 8 подключены к выводам обмоток 2, 3 статора, а вывод статорной обмотки 4 подключен к нулевой точке сети или триггера, питающего выпрямитель. В состав вен. тильного электродвигателя входит так1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе с вентильным электродвигателем на основе асинхронной машины с фаэным ротором.

Целью изобретения является улучше —, ние массогабаритных показателей путем снижения установленной мощности асин- хронной машины.

На чертеже представлена блок-схе- 1О

MR предложенного вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит асинхронную машину с фазным ротором 1, статорные обмотки 2, 3 и 4 ко- 15 торой соединены в. звезду (как показано на чертеже) или треугольник. Выводы расположенной на роторе якорной обмотки подключены к преобразователю 5 частоты, который имеет зажимы для под-gp ключения к сети. Преобразователь 5 частоты может быть выполнен со звеном постоянного тока или с непосредственной связью. На дополнительный вход преобразователя 5 частоты включен вьг 25 ход системы б импульсно-фазового управления преобразователем частоты, вход которой соединен с выходом датчика 7 положения ротора. Источник напряжения возбуждения электродвигателя представляет собой управляемый трехфазный мостовой выпрямитель 8, имеющий два раздельных канала 9 и 10 системы импульсно-фазового управления источника напряжения возбуждения,:выходы которых подключены к управляющим элеже система регулирования, состоящая из датчика 11 ча< тоты вращения, регулятора 12 частоты вращения, датчика

13 тока якора, регулятора 14 тока якоря, задатчика 15 начальных токов фаз статора, регуляторов 16 и 17 тока фаз статора, датчиков 18 и 19 тока фаз статора и задатчика 20 частоты вращения. В данном вентильном электродвигателе обеспечивается компенсация реакции якоря по амплитуде и по фазе, что приводит к повышению перегрузочной способности и,следовательно,к улучшению массогабаритных показателей.1 ил.

2 ктродам соответственно анодной и катодной групп вентилей. Выходные зажимы выпрямителя подключены к выводам обмоток 2 и 3 статора, а вывод статорной обмотки 4 подключен к нулевой точке сети или трансформатора, питаю— щего выпрямитель. В состав вентильного электродвигателя входит также система регулирования, состоящая из датчика 11 частоты вращения, регулятора

12 частоты вращения, датчика 13 тока якоря, регулятора 14 тока якоря, эадатчика 15 начальных токов фаз статора, регуляторов 16 и 17 тока фаз статора, датчиков 18 и 19 тока фаз статора и задатчика 20 частоты вращения.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Сигнал заданной частоты вращения от задачика 20 подается на вход регулятора 12 частоты вращения, на выходе которого формируется сигнал задания тока якоря, поступающий на вход регулятора 14 тока якоря. На входы указанных регуляторов подаются сигналы обратных связей соответственно с датчика 11 частоты вращения и датчика 13 тока якоря ° Таким образом, управление частотой вращения электродвигателя осуществляется в системе подчиненного регулирования по рассогласованию между действительной и заданной частотами вращения. Сигнал с выхода регулятора тока якоря, поступая на один из входов системы б импульсно-фазового управления пре3 12675 образователем частоты, задает угол отпирания вентилей преобразователя 5 частоты относительно напряжения сети. Угол Р, опережения отпирания вентилей преобразователя 5 частоты относительно ЭДС холостого хода якоря задается также системой 6 импульсно-фазового управления в функции сигнала датчика 7 положения ротора. Управление вентильным электро- 10 двигателем ведется по закону Р, const.

Компенсацию реакции якора в вентильном электродвигателе обеспечивают два независимых контура 2 и 3 ре- 15 гулирования токов фаз статора, при этом ток в третьей фазе формируется как алгебраическая сумма (с обратным знаком) токов в двух других фазах.

Токи в фазных обмотках 2, 3 и 4 20 зависят от величины углов управления вентилями анодной и катодной групп выпрямителя 8. Эти углы формируют два канала 9 и 10 системы импульсно-фазового управления выпрямителя 8 в функции выходных сигналов регуляторов

16 и !7.Ïîñëåäíèå могут иметь пропор-. циональнуюю или ин те г раль но- пр опорциональную структуруи выполняются на базе операционных усилетелй,охвачен- 30 ных обратными связями. Регулирование токов фаз статора ведется по рассогласованию между действительными заданными значениями, причем задающим сигналом для каждого из регуляторов 16, 17 является алгебраическая сумма сигналов задания тока якоря с выхода регулятора 12 частоты вращения и задания начального тока фаз статора с вьг. хода задатчика 15 начальных токов.фаз40 статора, который в простейшем случае представляет собой потенциометр. Следовательно, ток каждой из фаз статора также содержит две составляющие, одна из которых постоянна, а другая пропорциональна току якоря. Результирующая ИДС статора,равная геометрической сумме сдвинутых одна относительной другой на 120 эл.град. МДС трех фаз, очевидно, также содержит две составляющие: постоянную МДС возбуждения, определяемую эадатчиком 15, и изменяющуюся пропорционально амллитуде тока якоря (т.е. амплитуде

МДС реакции якоря) МДС компенсации реакции якоря. При этом направления векторов МДС возбуждения и МДС компенсации не совпадают, они сдвинуты

45 в пространстве один относительно другого на постоянный угол, величина которого определяется соотношением коэффициентов передачи обоих контуров регулирования токов фаз стато- рапо каналу задания. Эти коэффициенты определяются параметрами входных цепей операционных усилителей, на которых собраны регуляторы 1) и

17 токов фаз статора. При управлении преобразователем частоты вентильного электродвигателя по закону 8 о

= const угол сдвига фазы основной гармоники МДС реакции якоры относительно МДС возбуждения постоянен и равен и (если пренебречь влиянием угла коммутации ). Следовательно, подобрав соответствующим образом параметры входных цепей регуляторов

16 и 17, можно добиться того, что

МДС компенсации будет равна по величине и противоположна по направлению

МДС реакции якоря.

Таким образом, в вентильном электродвигателе обеспечивается компенсация реакции якоря и по амплитуде, и по фазе. Это приводит к существен-, ному повышению устойЧивости машинной коммутации в электродвигателе, его перегрузочной способности. Следовательно, асинхронная машина будет лучше использоваться, отпадет необходимость увеличивать ее установленную мощность. В результате улучшаются массогабаритные показатели вентильного электродвигателя. В то же время в вентильном электродвигателе отсутствуют шунты и связанные с ними большие потери энергии, что улучша ет энергетические показатели устройства.

Формула и з обре т ения

Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь, выполненый в виде асинхронной машины с ротором, на котором установлена обмотка якоря, и статором с трехфазной обмоткой, преобразователь частоты с выводами для подключения к сети, к входу которого подключены выводы обмотки ротора, датчик положения ротора, систему импульсно-фазового управления преобразователем частоты, выход которого подключен к дополнительному входу преобразователя частоты, а один из

1267545

15

Составитель

Техред Л. Олейник

Редактор М.Келемеш

Корректор Т.Колб

Заказ 5791/54

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ее входов соединен с выходом датчика положения ротора, и источник постоянного напряжения возбуждения, выполненный в виде трехфазного мостового управляемого выпрямителя, имеющего выводы для подключения к источнику питания и два раздельных канала системы импульсно-фазового управления источника напряжения возбуждения, выходы которых подключены к управляющим электродам анодной и катодной групп вентилей выпрямителя, причем выходные зажимы выпрямителя подключены к двум вьг водам обмотки статора, а третий вывод обмотки статора служит для подключения к нулевой точке источника питания выпрямителя, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, введены эадатчик частоты вращения, регулятор и датчик частоты вращения, регулятор и датчик тока якоря, эадатчик начальных токов фаз статора, два регулятора токов фаэ статора и два датчика токов фаэ статора, причем выход задатчика частоты вращения подключен к входу регулятора частоты вращения, на второй вход которого подключен выход датчика частоты вращения, выход регулятора частоты вращения соединен с входами регулятора тока якоря и обоих регуляторов токов фаз статора, к второму входу регулятора тока якоря подключен выход датчика тока якоря, выход регулятора тока якоря соединен с вторым входом системы импульсно-фазового управ ( ления преобразователем частоты, к второму и третьему входам каждого из регуляторов токов фаз статора подключены соответственно выходы эадатчика начальных токов фаэ статора и датчика тока одной из фаз статора, а выход каждого из регуляторов токов фаз статора соединен с входом одного иэ каналов системыимпульсно-фазового управления источниканапряжения возбуждения.