Вентильный электродвигатель и способ его настройки

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к эл.машинам. Целью изобретения является повьшение энергетических показателей электродвигателя , а также упрощение его настройки. Электродвигатель содержит транзисторные ключи 1-4 коммутатора. секции 5-8 якорной обмотки синхронной машины, дроссель 9 о секционироваьгаыми обмотками 10 и М. Имеется линейный дроссель 12 с первичной обг моткой 13 и вторичной измерительной обмоткой 14, к которой подключен фильтр, состоящий из последовательно соединенных стабилитрона 15 и резистора 16. Настройка вентильного электродвигателя осуществляется поворотом статора датчика положения ротора относительно статора синхронной машины и измерением напряжения на элементах схемы электродвигателя. Поворот статора осуществляют до появления на изi мерительной обмотке периодических импульсов минимальной длительности. (Л Ток в коммутируемых секциях данного электродвигателя имеет прямоугольную форму, что позволяет получить КПД, близкий к максимально возможному, 2 с.п. ф-Лы, 3 ил. to Nj to ( 4i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЖ РЕТЕНИЙ W OT W (21) 38328!6/24-07 (22) 26.12.84 (46) 23.11.86. Бюл. Ф 43 (72) С.В.Ковалев, Г.Б.Михайлов, E.À.Ïåòðoâ и В.В.Путников (53) 621.313.13.014.2:621.382 (088.8) (56) Пожидаев В.М., Омельченко В.В.

Бесконтактные электродвигатели постоянного тока для систем автоматики.—

Л.: !977, с.45-50.

Авторское свидетельство СССР

1! 550734, кл. Н 02 К 29/02, 1977. (54) ВЕНТИЛЬН!Й ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ И

СПОСОБ ЕГО НАСТРОЙКИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к эл.машинам.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей электродвигателя, а также упрощение его настройки. Электродвигатель содержит транзисторные ключи 1-4 коммутатора, ÄÄSUÄÄ 1272414 A 1 секции 5-8 якорной обмотки синхронной машины, дроссель 9 <: секционированными обмотками 10 и ll. Имеется линейный дроссель 12 с первичной об моткой 13 и вторичной измерительной обмоткой 14, к которой подключен фильтр, состоящий из последовательно соединенных стабилитрона 15 и резистора 16. Настройка вентильного электродвигателя осуществляется поворотом статора датчика положения ротора от-. носительно статора синхронной машины и измерением напряжения на элементах схемы электродвигателя. Поворот статора осуществляют до появления на измерительной обмотке периодических импульсов минимальной длительности.

Ток в коммутируемых секциях данного электродвигателя имеет прямоугольную форму, что позволяет получить КПД, близкий к максимально возможному, 2 с.п. ф — лы, 3 ил.

127241

Изобретение относится к электротехнике и преимущественно может быть использовано при разработке и производстве вентильных электродвигателей,питающихся от источников ограни" ченной мощности.

Цель изобретения — повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя за счет исключения пульсаций тока в якорных обмотках )p на межкоммутационном интервале, а также упрощение настройки на опти-. мальный угол опережающей коммутации, производимой на холостом ходу и исключающей реактивные токи, протекаю- 15 щие йо якорной обмотке электродвигателя.

На фиг.1 представлена электрическая схема вентильного электродвигателя; на фиг.2 — осциллограммы про- 2п цессов в вентильном электродвигателе и осциллограмма сигнала вторичной измерительной обмотки; на фиг.3 осциллограмма сигнала вторичной измерительной обмотки, соответствующе- 25 го оптимальному углу опережающей коммутации при холостом ходе вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит транзисторные ключи 1-4 коммута- зо тора, секции 5-8 якорной обмотки и дроссель 9 с секционированными обмотками 10 и 11, а также синхронную. машину и датчик положения ротора (не показаны). Последовательно со средней точкой обмотки дросселя 9 в цепь питания электродвигателя включен линейный дроссель 12 с первичной обмоткой 13 и вторичной измерительной обмоткой 14, к которой подключен фильтр, состоящий из последовательно соединенных стабилитрона 15 и резистора 1б. Параллельно стабилитрону

15 подключен конденсатор 17.

Вентильный электродвигатель рабо- 4> тает следующим образом.

При подаче напряжения питания от источника в соответствии с сигналами датчика положения ротора транзисторные ключи 1-4 коммутатора коммути- 5О руют токи в секциях 5-8 якорной обмотки, создавая во взаимодействии с .постоянным магнитом ротора электромагнитный момент, приводящий ротор электродвигателя во вращение. Зона Ы коммутации. секций обмотки якоря такого вентильного электродвигателя составляет не менее 180 эл.град.

4 3 Предположим, что в данный момент времени открыт ключ 1 и через секцию 5 протекает ток якоря. В момент времени, когда амплитуда противо-ЭДС, наводимой в секции 5, достигает максимальной величины, с помощью ключа

3 включается секция 7, а работавшая секция 8 отключается.

В момент отключения секции 8 ре" активная энергия, накопленная в ней и обмотке 11 дросселя 9, вызывает вплеск напряжения, величина которого определяется величиной суммарной индуктивности секций 8 и 11 и временем коммутации. Как правило, величина этого напряжения превосходит величиI ну напряжения питания, и на момент, коммутации секции 8 якорной обмотки напряжение на секции 5 якорной обмотки в отсутствие дросселя 12 упадет до нуля (фиг.2, напряжение U-< ). !

Ток в секции 5 в середине интервала коммутации соответственно имеет провал, который также может доходить до нуля. После окончания процессов перераспределения реактивной энергии, связанных с отключением секции 8, напряжение на средней точке дросселя 9 восстанавливается и ток в секции

5 снова возрастает по экспоненте до величины, равной величине тока на момент. начала отключения секции 8.

Естественно, такие пульсации величины тока вызывают дополнительные потери в якорных обмотках вентильного электродвигателя и снижают его ЩЦ.

Введение линейного дросселя 12 позволяет исключить пульсации тока якоря на коммутационном интервале.

Это достигается тем, что в момент отключения какой-либо секции якоря импульсная энергия запасается на линейном дросселе 12, что приводит к появлению на обмотке 13 линейного дросселя 12 напряженйя, равного по величине напряжению коммутируемой секции плюс напряжение на обмотке дросселя 9 с противоположной полярностью.

Напряжение на средней точке дросселя в этом случае остается неизменным и пульсации тока якоря (фиг.2,ток I ); на коммутационном интервале практически исключаются . Так как дроссель

12 работает в импульсном режиме, его габариты незначительны и не оказывают существенного влияния на мас= согабаритные показатели вентильного электродвигателя. Появление на об1272414 мотке 13 линейного дросселя 12 импульсного напряжения с частотой, равной частоте коммутации якорных обмо-. ток, и, следовательно> кратной частоте вращения вентильного электродвигателя, приводит к возникновению на вторичной измерительной обмотке 14 линейного дросселя 12 импульсных сигналов, длительность которых изменяется в зависимости от велйчины тока, протекающего по якорным обмоткам, а амплитуда зависит от величины напряжения питания вентильного электродвигателя.

Введение фильтра, состоящего иэ 15 стабилитрона 15, резистора 16 и конденсатора 17, позволяет преобразовать импульсы, возникающие во вторичной измерительной обмотке 14, в импульсы постоянной амплитуды, гальванически 20 не связанные с источником. Включение конденсатора 17 обеспечивает формирование устойчивых переднего и заднего фронтов импульсов, т.е. устранение их колебательного характера 25 из-за возникновения колебательного контура, обусловленного индуктив-: ностью вторичной измерительной обмотки 14 и наличием межвитковой емкости этой обмотки (на фиг.2 представ лена осциллограмма выходного сигна— ла измерительной обмотки 14).

Возможность визуального наблюдения сигнала, параметры которого определяются процессом коммутации вентильно- 35 го электродвигателя, позволяет достаточно просто устанавливать опережающий угол коммутации вентильного электродвигателя, близкий к оптимальному, реализуя способ его настройки. Если <0 в соответствии с данным способом настройки вентильного электродвигателя сдвигать статор датчика положения ротора относительно статора синхронного двигателя, то коммутатор вен- 45 тильного электродвигателя формирует напряжение с некоторым опережением относительно противо-ЗДС, наводимой в. якорных секциях. Величина опережения строго связана с геометрическим 50 . расположением статоров датчика положения ротора и синхронной машины.

Если на холостом ходу регулировать угол коммутации вентильного электродвигателя (сдвигая статор датчика 35 положения ротора относительно статора синхронной машины против направления вращения вала электродвигателя), то длительность импульсов, снимаемых с вторичной измерительной обмотки !

4, будет изменяться. При большом угле опережающей коммутации импульсы вообще исчезают, так как величина противо-ЭДС, направленной встречно напряжению коммутируемой секции, компенсирует всплески напряжения отключаемых секций и через линейный. дроссель 12 протекает постоянный ток.

Появление на вторичной измерительной обмотке 14 импульсов минимальной длительности U„,„„„(фиг.З) при регулировании угла опережения характеризует оптимальный коммутационный процесс, так как величина тока в момент отключения секции в этом случае минимальна, а это означает, что для предлагаемого вентильного электродвигателя ток в коммутируемой секции и еет прямоугольную форму (фиг.2, ток Те).Прямоугольная форма тока в секциях вентильного электродвигателя позволяет получить КПД, близкий к максимально возможному. о р м у л а и з обретения

1. Вентильный электродвигатель, с держащий ротор, статор с обмоткой якоря, общие точки сдвинутых на 180 эл.град. секций которой соединены с концами обмотки дросселя, средняя точка которой соединена с одним из зажимов цепи. питания, вторые концы секций соединены с вторым зажимом цепи питания через транзисторы коммутатора, управляющие цепи которых соединены с выходными зажимами датчика положения ротора, о т л н ч а юшийся тем, что, с целью повьппения энергетических показателей и упрощения настройки, он снабжен линейным дросселем с вторичной измерительной обмоткой и фильтром, состоящим из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, шунтированного конденсатором, фильтр подключен

f к измерительной обмотке линейного дросселя, а первичная обмотка дросселя включена последовательно в цепь питания электродвигателя.

2. Способ настройки вентильного электродвигателя, соответствии с которым поворачивают статор датчика положения ротора относительно статора синхронной машины и измеряют напряжения на элементах схемы электро! 2724)4

Iñ

Фых хх

Составитель А.Санталов

Редактор А.Шиппсина Техред Л.Сердюкова Корректор О.Луговая. 1

Заказ 6345/52 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

5 двигателя, отличающийся тем," что, с целью упрощения настройки, статор датчика положения ротора поворачивают до появления на измерительной обмотке периодических импульсов минимальной длительности.