Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к области электротехники и является дополнительным к авт. СБ. № 1228192. Целью изобретения является повышение КПД и надежности. Двигатель содержит проходной полупроводниковый ключ 36 по схеме составного транзистора, содержащего предварительный 37 и выходной 38 транзисторы. Ключ 36 включен между плюсовой шиной источника питания и средней точкой дросселя 9, к которой подключен катод диода 39, анод которого подключен к минусовой шине. Дополнительная секционированная обмотка 40, 41 дросселя 9 имеет средний вывод, который соединен с эмиттером составного ключа 36 и плюсовой шиной источника питания. Выходные концы обмотки через диоды 42 и 43, включенные в обратном направлении, подсоединены к фильтру 44, выход которого соединен с катодом диода 45, анод которого подключен к коллектору предварительного транзистора 37 ключа 36, который соединен с коллектором выходного транзистора 38 ключа 36 через диод 46, включенный в прямом направлении. Пороговое регулирование величины насышающего напряжения, пропорциональное частоте вращения двигателя, осуш,ествляется за счет подключения между общей точкой анодов диодов 42, 43 и фильтром 44 ключа 47, управляемого сигналом порогового устройства 48. Источник запирающего напряжения проходного ключа 36 формируется с помощью отводов 40 и 41 на дополнительной обмотке дросселя 9, выпрямительных диодов 49, 50 и фильтра 44. Повышение КПД достигается путем создания условий для насыщения составного ключа. Повыщение надежности определяется наличием источника активного запирающего напряжения, повышающего надежность работы транзисторов . 2 3. п. ф-лы, 1 ил. & (Л ND Х СО со со ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А2 (5g 4 Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1228192 (21) 3959964/24-07 (22) 04. 10.85 (46) 28.02.87. Бюл. № 8 (72) Г. Б. Михайлов и В. Б. Уваров (53) 621.313.13.014.2:621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1228192, кл. Н 02 К 29/06, 1984. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области электротехники и является дополнительным к авт. . св. № 1228192. Целью изобретения является повышение КПД и надежности. Двигатель содержит проходной полупроводниковый ключ 36 по схеме составного транзистора, содержащего предварительный 37 и выходной 38 транзисторы. Ключ 36 включен между плюсовой шиной источника питания и средней точкой дросселя 9, к которой подключен катод диода 39, анод которого подключен к минусовой шине. Дополнительная секционированная обмотка 40, 41 дросселя 9 имеет средний вывод, который соединен с эмиттером составного ключа 36 и плюсовой шиной

„Я0„„1293799 источника питания. Выходные концы обмотки через диоды 42 и 43, включенные в обратном направлении, подсоединены к фильтру 44, выход которого соединен с катодом диода 45, анод которого подключен к коллектору предварительного транзистора 37 ключа 36, который соединен с коллектором выходного транзистора 38 ключа 36 через диод 46, включенный в прямом направлении.

Пороговое регулирование величины насыщающего напряжения, пропорциональное частоте вращения двигателя, осуществляется за счет подключения между общей точкой анодов диодов 42, 43 и фильтром 44 ключа 47, управляемого сигналом порогового устройства 48. Источник запирающего напряжения проходного ключа 36 формируется с помощью отводов 40 и 41 на дополнительной Ж обмотке дросселя 9, выпрямительных диодов 49, 50 и фильтра 44. Повышение КПД кафф достигается путем создания условий для насыщения составного ключа. Повышение надежности определяется наличием источника активного запирающего напряжения, повышающего надежность работы транзис- > торов. 2 з. и. ф-лы, 1 ил. 1Я

1293799

Изобретение относится . л ектротех нике и является усове1,пн нст;;.ванием вентильного электродвиг;.: .. .:.:;. ВД) по авт. св. № 1228192.

Цель изобретения — повышение энергетических показателей и надежности.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема ВД.

ВД содержит транзисторные ключи 1 — 4 полупроводникового коммутатора, секции

5--8 якорной обмотки, дроссель 9, силовая обмотка которого состоит из секций 10 и 11.

На статоре двигателя уложены дополнительные секции 12 — 15 якорной обмотки. Начало и конец секций 12 и 13 подключены к началу секции 10 дросселя 9, а начало и конец секций 14 и 15 — к концу секции 11. Базы транзисторных ключей 16, 17 и 18, 19 через резисторы 20, 21 и 22, 23 соответственно подключены к началу и концу сдвинутых на 180 эл. градусов дополнительных секций 12,,13 и 14, 15, а к минусовой шине источника — через резисторы 24, 25 и 26, 27.

Все силовые транзисторы двигателя в цепях основных и дополнительных обмоток подключены эмиттерами к минусовой шине источника питания через предохранители 28 — 35.

Средняя точка секций 10 — 11 силовой обмотки дросселя 9 подключена к плюсовой шине источника питания через первый полупроводниковый ключ 36, образованный предварительным транзистором 37 и выходным транзистором 38, соединенными по схеме составного транзистора. Первый диод 39 подключен между средней точкой секций 10 и 11 дросселя и минусовой шиной источника питания. На дросселе 9 намотана дополнительная секционированная обмотка с секциями 40 и 41 со средней точкой, которая соединена с плюсом источника питания и эмиттерным выводом транзистора 38. К выходным концам дополнительной обмотки дросселя подключены второй диод 42 и третий диод 43, образующие двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, с первым фильтром 44 на выходе. Выход первого фильтра подключен через четвертый диод 45 к коллектору предварительного транзистора 37 первого ключа 36, причем анод диода 45 соединен с коллектором транзистора 37.

Между коллекторами транзисторов 37 и 38 ключа 36 включен пятый диод 46 катодом к коллекторному выводу транзистора 38.

На вход ключа 36 подается управляющее напряжение от широтно-импульсного модулятора (ШИМ) устройства управления ВД (не показано) .

Для расширения функциональных возможностей в цепь двухполупериодного выпрямителя между общей точкой анодов диодов 42, 43 и фильтром 44 подключен второй ключ 47, управляемый через пороговое устройство 48 внешним сигналом U. от устройства определения частоты вращения ВД

lO

25 зо

55 (не показано). Надежность повышается там, что на секциях 40 и 41 дополнительной обмотки дросселя 9 выполнены отводы, которые через диоды 49 и 50, включенные в прямом направлении, подключены к входу второго фильтра 51, выход которого подключен к базе предварительного транзистора 37 ключа 36.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При подаче напряжения питания и управляющего сигнала от ШИМ на вход ключа 36 двигатель начинает вращаться. Величина напряжения на двигателе определяется значением скважности управляющего, сигнала, Ток якоря двигателя при этом непрерывен.

Для улучшения формы якорного тока возможно подключение по известной схеме дополнительного дросселя последовательно с ключом 36 и конденсатора между средней точкой дросселя 9 и минусовой шиной питания. Напряжение на обмотках дросселя имеет форму близкую к треугольной с амплитудой, пропорциональной частоте вращения ВД и частотой в два раза большей частоты естественой коммутации тока секций ВД. Выпрямленное диодами 42 и 43 и отфильтрованное напряжение с секций 40 и 41 дросселя прикладывается между. коллекторами предварительного транзистора 37 ключа 36 и эмиттером выходного транзистора 38.

Таким образом, секции 40, 41 и диоды 42, 43 образуют дополнительный источник напряжения. При этом статические потери на ключе 36 в открытом состоянии предельно снижаются. Учитывая, что ключ 36 в схеме

ВД является наиболее напряженным узлом, определяющим надежность всей схемы ВД, снижение рассеиваемой мошности í" проходном ключе дает реальный выигрыш в надежности и КПД. Наибольшая эффективность достигается в ВД, имеющих нагрузку вентиляторного типа, где нагрузочный Момент растет с увеличением частоты вращения.

При этом выбором числа витков дополнительной обмотки дросселя и параметров фильтра 44 можно осуществить пропорциональное току нагрузки ВД регулирование величины насыщенного базового тока выходного транзистора 38. Величина насыщающего напряжения может регулироваться с помощью ключа 47, управляемого через пороговое устройство 48 от устройства определения частоты вращения.

Изобретение целесообразно использовать в ВД следяющего привода систем автоматического регулирования, где с уве;и;чением частоты вращения ВД ток нагрузки падает. В этом случае число витков секций 40 и 41 дополнительной обмотки дросселя 9 выбирается из условий поддержания ключа 36 в насыщенном состоянии при минимальной заданной частоте вращения ВД.

С увеличением частоты вращения ток на1293799

Формула изобретения

Составитель A. Санталов

Редактор A. Лисина Текред И. Верес Корректор A. Знмокосов

Заказ 393j57 Тираж бб! Подписное

ВНИИПИ асударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4,5

Произгодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 грузки ВД падает и необходимое напряжение для насы!цения проходного ключа 36 должно или падать, или оставаться неизменным. Сигнал обратной связи 0 ., пропорциональный частоте вращения, подается на пороговое устройство 48 и в зависимости от заданного порогового уровня вырабатывает импульсные команды на управление ключом 47, что приводит к изменению тока управления проходного ключа 36.

Введение дополнительной обмотки дросселя с отводами, соединенными через диоды, включенные в прямом направлении последовательно с вторым фильтром, выход которого соединен с базой предварительного транзистора проходного ключа, позволяет создать источник активного запирающего напряжения, необходимого для надежной работы транзисторов 37 и 38 проходного ключа 36 в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды. Пассивные элементы защиты ключа (резисторы или диоды, шунтирующие базо-эмиттерные переходы транзисторов 37 и 38, не показаны).

1. Вентильный электродвигатель по авт. св. № 1228192, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, он снабжен первым транзисторным ключом, выполненным по схеме составного транзистора, содержащего предварительный и выходные транзисторы, дополнительной секционированной обмоткой на дросселе, фильтром и пятью диодами, причем этот ключ подключен между плюсовой шиной источника питания и средней точкой дросселя, первый диод подключен анодом к минусовой шине источника питания, а катодом — к средней точке дросселя, средняя точка дополнительной секционированной обмотки дросселя соединена с плюсовой шиной источника питания, выходные концы дополнительной обмотки дроселя через второй и третий диоды подсоединены к фильтру, выход фильтра соединен с катодом четвертого диода, анод которого подключен к коллектору предварительного транзистора, соединенного с коллектором выходного транзистора ключа через пятый диод, включенный в прямом направлении, а управляющий вход проходного ключа связан с выходом широтноимпульсного модулятора.

2. Злектродвигатель по п. 1, от.шчающий20 ся тем, что в него введены пороговое устройство, устройство определения частоты вращения и второй ключ на входе первого филь",ра, причем управляющие цепи второго ключа связаны через пороговое устройство с выходом устройства определения частоты вращения.

3. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен вторым фильтром, дополнительная обмотка дросселя снабжена отводами, соединенными через диоды и второй фильтр с базой предварительного транзистора первого ключа.