Бесконтактный электродвигатель постоянного тока

 

0 П И С А Н И Е (и) 535676

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г"

5 (61) Дополнительное к GiBT. свид-ву (22) Заявлено 08.10.74 (21) 2066071/07 с присоединением заявки Ке (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень )чг 42

Дата опубликования описания 02.12.76 (51) M. Кл г Н 02К 29/02

Государственный комнте1

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.313.13.014.2:

:721.382 (088.8) (72) Авторы изобретения В. М. Пожидаев, В. В. Омельченко, P. Н. Ковалев, В. А. Прозоров, В. В. Путников и Е. А. Петров (7l) Заявитель (54) ВЕСКОНТАКТНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЪ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией, Известны бесконтактные электродвигатели постоянного тока (БДПТ), па ры расположенных под углом 180 эл. град. секций якорной обмотки которых, последовательно соеди ненные с транзисторами полупроводникового коммутатора, образуют две ячейки,,причем одна из общих точек каждой ячейки непосредственно связана с одним из зажимов источника питания постоянного тока (1).

Известны также БДПТ, у которых ячейки соединены между собой последовательно (2).

Однако известные БДПТ не обеспечивают возможности получения .высоких энергетических показателей в широком диапазоне скоростей вращения.

Для повышения энергетических показателей в широком диапазоне скоростей вращения и расширения области применения предла|гаемый двигатель снабжен нормально разомкнутыми ключами, пороговыми устройствами, измерителями мгновенной э. д. с. и диодом, через который ячейки соединяются между собой, .причем положительный .полюс диода через один нормально разомкнутый ключ соединяется с отрицательным зажимом источника питания, а отрицательный через другой нормально разомкнутый ключ — с положительным зажимом источника питания, управляющая цепь перьвого ключа через пороговое устройство подключена к измерителю мгновенной э. д. с. второй ячейки, а управляющая цепь

5 второго ключа через второе пороговое устройство подключена к измерителю мгновенной э. д. с. первой ячейки.

На чертеже дана схема описываемого двигателя, где 1 — 4 — секции якорной обмотки

10 БДПТ; 5 — 8 — транзисторы полупроводникового коммутатора; 9 и 10 — нормально разомкнутые ключи; 11 — 15 — диоды; 16 и 17 — пороговые устройства; 18 — источник питания.

Двигатель может иметь также нормально

15 замкнутый ключ, включенный параллельно диоду 11 и упра вляемый одновременно с каждым нормально разомкнутым ключом 9 и 10.

Пара секций 1 и 2, расположенных относительно друг друга под углом 180 эл. град., и

20 транзисторы 5 и 6 образуют первую ячейку

БДПТ, а пара секций 3 и 4, также расположенных относительно друг друга под углом

180 эл. град., совместно с транзисторами 7 и

8 образуют вторую ячейку БДПТ. Эти ячейки

25 соединены между собой через диод 11 и подключены к источнику 18. Между анодом диода 11 и отрицательным зажимом источника питания 18 включен нормально разомкнутый ключ 9, а между катодом диода и положи30 тельным зажимом источника 18 включен нор535676

3 мально разомкнутый ключ 10. Управляющая цепь ключа 9 через пороговое устроиство iu u диоды l4 и 1б подключена к секциям 8 и 4. управляющая цепь ключа о через пороговое устроиство ii и диоды 12 и 18 подключена к секциям l и 2. (. общих точек секций I и 2 и диодов i4 и

18 так же, как и с общих точек секций 8 и 4 и диодов i4 и 1Й, снимаются выпрямленные э.д.с. секции, т. е. указанные пары секции совместно с соответствующими диодами ооразуют измерительные устроиства мгновенных значении э.д.с. секций.

i5 исходном состоянии ключи 9 и 1О разомкнуты. При подаче напряжения от источника 18 осуществляется пуск электродвигателя по схеме с последовательным соединением пар секций (ячеек). По мере разгона электродвигателя амплитуда э.д.с. секций возрастает и, как только она превысит уровень настройки пороговых устройств, на входы ключеи 9 и 10 начинают поступать сигналы, приводящие к замыканию,последних;на то время,:пока мгновенное значение э.д.с. превышает уровень напряжения настройки пороговых устройств. Так как э.д.с. секций одной и другои пар (ячеек) сдвинуты относительно друг друга по фазе на

90 эл. град., то вначале замыкание и размыкание ключей 9 и 10 происходит поочередно, а затем по мере увеличения скорости — одновременно. Каждое замыкание любого ключа приводит к запиранию диода 11 и изменению структуры схемы силовой части БДI IT, а имен но пары секций 1, 2 и 3, 4 начинают подключаться по отдельности параллельно источнику питания.

Таким образом, структура схемы подключения секций якорной обмотки БДТП к источнику питания существенно меняется в за висимости от изменения скорости вращения.

Такое выполнение БДПТ, с одной стороны, обеспечивает расширение области его применения, так как в определенном диапазоне скоростей и нагрузок он приобретает свойства электродвигателя с последовательным возбуждением (его механические характеристики становятся мягкими), а с другой стороны, позволяет расширить диапазон рабочих скоростей за счет переключения пар секций (ячеек) с последовательного соединения на параллельное и обратно и диапазон нагрузок, в котором к.п.д. достигает максимального значения, уменьшить броски тока в момент пуска двигателя, так как секции разных пар (ячеек) в этот период соединены между собой последовательно, повысить к.п.д. двигателя при малой нагрузке и большой скорости вращения, когда секции якорной обмотки соединены параллельно между собой; это обеспечивается за счет того, что благодаря пороговым устройствам секции в каждый полупериод коммутации включаются под напряжение источника питания лишь после того, как мгновенное значение их э.д.с. достигнет определенного уровня.

4

Нормально замкнутый ключ, включенный параллельно диоду и управляемый одновременно с каждым из ключей 9 и 10, используется для осуществления режима рекуперативного торможения двигателя при исчезновении сигналов с выходов обоих пороговых устроиств 1б и IJ, что также расширяет возможности применения электродвигателя.

Управление ключами 9 и 10 может осуществляться выпрямленной э.д.с., снимаемой с дополнительных (пассивных) секций якорной обмотки, с обмоток синхронного тахогенератора, сопряженного с электродвигателем или с, любого другого подобного измерителя мгновенной э.д.с.

Ы качестве ключей 9 и 10 могут быть использованы транзисторы, тиристоры, герконы, контакты быстродействующих электромагнитных реле и т. п.

Формула изобретения

1. Бесконтактный электродвигатель постоянного тока, пары расположенных под 180эл. град. секций обмотки якоря которого, последовательно соединенные с полностью управляемыми ключами полупроводникового коммутатора, например транзисторами, образуют первую и вторую ячейки, одна из общих точек первой ячеики непосредственно связана с отрицательным, а второй ячейки — с положительным зажимом источника питания, о тл ич а ю шийся тем, что, с целью, повышения энергетических показателей в широком диапазоне скоростей вращения и расширения области применения электродвигателя, он снабжен нормально разомкнутыми ключами, пороговыми устройствами и измерителями MIlHQвенной э. д. с., ячейки соединены между собой через диод в,проводящем направлении, положительный полюс которого соединен через нормально разомкнутый ключ с отрицательным зажимом источника пита ния, а отрицательный через другой нормально разомкнутый ключ — с положительным зажимом источника питания, причем управляющая цепь первого ключа через пороговое устройство подключена к измерителю мгновенной э.д. с. второй ячейки, а управляющая цепь второго ключа через второе:пороговое устройство подключена к измерителю мгновенной э.д.с. первой ячейки.

2. Электродвигатель по п. 1, отличаюшийся тем, что диод шунтирован нормально замкнутым ключом, управляющие цепи которого связаны с управляющими цепями каждого из нормально разомкнутых ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. И. E Овчинников, Н. И. Лебедев «Бесконтактные двигатели постоянного тока автоматических устройств», изд. «Наука», 1966, стр. 49 — 55.

2. И. E. Овчинников (ред.) «Двигатели постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами», изд. «Наука», 1972, стр. 144.

535676

Составитель А. Санталов

Техред A. Камышникова Корректор И. Позняковская

Редактор А. Пейсоченко

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2356/5 Изд. № 1746 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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