Вентильный электродвигатель

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 663062 (Б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22} Заявлено23.06.76 (21) 2375224/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

{43) Опубликовзно15.04.78.Бюллетень № 14

{4Б) Дата опубликования описания 22.03.78 (51) М. Кл.

Н 02 К 29/02

Государственный комитет

Совета Иинистроа СССР оо делам изооретеннй и открытий (53) УДК 621.313. . 13.024! 62 1..382 . (088.8) (72) Авторы изобретения

B. M. Пожидаев и B. В. Омельченко

{71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электропривода.

Известны вентильные электродвигатели (ВД ), пары расположенных п од угл ом

180 эл. град. секций якорной обмотки которых, к

4 последовательно соединенные с транзисторами полупроводникового коммутатора, образуют две ячейки, причем, как минимум, одна из общих точек каждой ячейки непосредственно связана с одним из зажимов источника питания„О постоянного тока, а параллельно секциям обеих ячеек подключены устройства зашиты транзисторов от перенапряжений jl) 2) .

Известны также ВД, у которых ячейки еоединены между собой последовательно, а 15 в качестве устройства зашиты транзисторов каждой ячейки от перенапряжений использован стабилитрон, подключенный через диоды к обеим секциям ячейки (31 . Этот ВД по своей технической сущности и достигаемо-йй му результату является наиболее близким к предлагаемому изобретению.

Недостатки известных ВД с последовательным соединением ячеек состоят в том. ъ. о им свойственны повышенные потери энер- 25 гии н относительно невысокая надежность

IlpH использовании известных устройств за шиты. Объясняется это тем, что ток самоиндукции, протекающий в отключаемой секции и стабилитроне устройства защиты в момент коммутации транзисторов ячейки не создает полезного электромагнитного момен-.а (обусловливая только нагрев секции и элеменТоВ зашиты), а напряжение, прикладываемое в момент коммутации к запираемому транзистору, достигает большой величины.

Указан;юе напряжение представляет собой сумму напряжения источника питания ЭДС самоищ укции, наводимой в отключаемой секции, и ЭДС самоиндукцни, возникшощей всекции другой ячейки из-за снижения общего тока двигателя в момент коммутаций транзисторов любой ячейки.

С целью повышения надежности и улучшения энергетических показателей в предлагаемом вентильном электродвигателе стабилитрон зашиты транзисторов от перенапряжений подсоединен одним электродом к обшей точке секций ячейки, соединенной с одним из зажимов источника питания, дру603062 гам электродом — к анодам диодов, а ячейка, непосредственно соединенная. с другим зажимом источника питания, зашунтирована в обратном направлении диодом.

На фиг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы токов и напряжений в элементах схемы при работе описываемого устройства.

Описываемое устоойство содержит секции )О якорной обмотки электродвигателя 1-4, транзисторы полупроводникового коммутатора 5-8, диоды 9-13, стабилитрон 14, зажимы источника питания 15 и 16..

На фиг. 2 и фиг. 3 обозначены времен- у ные диаграммы состояний транзисторов ком,иутатора, е цифры обозначают номер транзисторов (см. фиг. 1), включенных в соответствующий отрезок времени; временные диаграммы ЭДО врашения секций (е, @ е, е, ец .. ), и ЭДС самоиндукции (8 6 e g )(g$), наводимые в секциях э 2 Зэ 4 > в момент запирания соединенных с ниМи г транзисторов, а также токи в секциях (1,, ), обусловленные действием со- 25

Я 3 ф ответствуюшей ЭДС самоиндукции.

Отрицательные значения ЭДС вращения соответствуют протеканию рабочего тока по секциям, т.е. ЭДС вращения в этот момент действует навстречу напряжению источника.

Пара секций 1 и 2 расположенных отР носительно друг друга под углом 180эл.град. и транзисторами 5 и 6 образуют первую ячейку ВД, а пара секций 3 и 4 также рас- З5 положенных относительно друг друга под углом 180 эл.град, совместно с транэисторамн 17 и 8 образуют вторую ячейку ВД.

Секции 3 и 4 смещены в пространстве относительно секций 1 и 2 на угол 90эл. град, "40

Обе ячейки соединены между собой последо вательно и подключены к зажимам 15 и 16 источника питания. Стабилитрон 14, соединенный одним электродом с зажимом,1б источника питания, а другим электродом—

45 через диоды 9-12 с коллекторами транзисторов обеих ячеек, обеспечивает защиту транзисторов коммутатора от перенапряжений. .Диод 13, шунтируюший в обратном направлении ячейку, образованную секциями 3 и

4 и транзисторами 7 и 8, повышает надежность работы указанной зашиты.

При подключении ВД к зажимам 15 и

16 источника питания, транзисторы 5-8 по 55 сигналам датчика положения ротора (на схеме не показан) начинают коммутировать ток в секциях ..1-4 якорной обмотки,электродвигателя. При этом транзисторы каждой пары

5 и 6 и 7 и 8 раоотаюг между собой впр -60 тивофазе, т.е. если один из транзисторов пары открыт, то другой закрыт и, наоборот.

В свою очередь, транзисторы разных пар переключаются относительно друг друга со о сдвигом по фазе иа 90 .

Таким образом, в каждый момент времени ток протекает последовательно по одной из секций первой и второй ячеек. В результате взаимодействия тока секций с полем индуктора, ротор двигателя приходит в непрерывное вращение, что поддерживается соответствующей поочередной коммутацией тока в секциях с помощью транзисторов то одной, то другой ячеек.

В момент переключения транзисторов второй ячейки, например тоанзистор 7 эакпывается, а транзистор Ы открывается, в секции 3 якорной обмотки возникает ЭДС самоиндукции с полярностью, обозначенной на фиг. 1, Если в этот момент открыт транзистор 5 первой ячейки, то за счет указанной ЭДС через открытый транзистор 5, секцию 1,: стабилитрон 14 (ЭДС самоиндукции превышает напряжение пробоя стабилитрона) диод 11, секцию 3 пройдет импульс электрического тока. Этот ток, протекая в секции 1, обеспечивает приращение вращающего момента электродвигателя, так как рассматриваемый момент времени соответствует середине интервала коммутации секции 1

Соответственно, при запирании транзистора 8 и отпирании транзистора 7 ЭДС самоиндукции, наводимая в секции 4, обуславливает аналогичное приращение вращающего момента эа счет протекания импульса тока также до одной из секций первой ячейки.

Таким образом, включение стабилитрона

14 предложенным способом обеспечивает определенное повышение вращающего момента.

Уровень напряжения (0 „) на эмиттерколлекторном переходе закрываемого транзистора второй ячейки определяет напряжение источника питания (U и ) и напряжения пробоя стабилитрона 14 (Ост ), т,еЛ ®"-0 +U т.Так как, обычно, Ucl

Е тах.секции* n экт,а и

При переключении транзисторов первой ячейки схема работает следующим образом.

Если транзистор 5 закрывается, то транзистор 6 открывается, а so второй ячейке открыт транзистор 7. B этом случае AC, самоиндукции, наводимая в секции 1„обуславливает протекание импульса тока только в этой секции (через стабилитрон 14 и диод

9/. Вследствие. того, что из-эа коммгтации транзисторов 5 и 6 имеет место просадка общего тока двигателя, в секции 3 возникает

ЭДС самоиндукции, в результате чего по

603602 секции 3 через диод 13 и открытый транзйстор 7 поойдет импульс тока, также создаюшчй прирашение вращаюшего момента. Аналогичное прирашение электромагиитного момента будет и при обратном переключении тоанзисторов - задирании транзистора 8 а отпирании тпанзистора 7.

Напряжение на эмиттер-коллекторном переходе закрываемого транзистора первой ячей ки также равно сумме напряжения источника щ питания (0 и ) и напряжечия пробоя стабилитрона 14 (Ост тл.U = 1 7 0п ° эх 5,б

Заметим, что в известном фД вЂ” напряжение на эмиттер-коллекторном переходе закрываемого транзистора любой ячейки равно

О„+ 20ст 2 4 U„. что превышает аналогичный йоказатель (1, 1 У„) предлага— мого двигателя, Если Вы диод 13 в схеме двигателя отсутствовал, то на эмиттер-коллекторном переходе закрываемого транзистора первой ячейки действовало бы напряжение, равноесумме0п+(+ U где0 ст снз,4 с 54

"ЭДС самсиндукции, наводимая в секциях 3 или 4 при коммутации транзисторов 5 и 6.

Указанное суммарное напряжение значитель- но превышает напряжение на эмиттер-коллекторном переходе закрываемого транзистора второй ячейки и, при отсутствии диода

13, является причиной резкого снижения надежности электродвигателя

Таким образом, предложенный электродвигатель, с одной стороны, обладает повышенной надежностью, так как транзисторы его коммутатора B процессе работы HcJlbITblBBIoT меньшие перенапряжения, чем транзисторы ° известных ВД, а, с другой, имеет лучшие энергетические показатели, так как неизбежные при коммутации транзисторов всплески токов в секциях в поедлагаемом двигателе

40 выполняют полезную оаботч — создают добавочное приращение электрох.агннтного момент и.

° Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, пары расположенных под углом 180 эл. град.секций якорной обмотки которого, имеюшие обшую точку соединения, последовательно соединенные с транзисторами коммутатора, образуют первую и вторую ячейки> подключенные последовательно друг другу, содержаший элементы зашиты транзисторов коммутатора от перенапряжений, например, на стабилитроне и диодах, соединенных катодами с коллекторами транзисторов, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения энергетических показателей, стабилитрон подсоединен одним электродом к обшей точке секций первой .ячейки. соединенной с одним из зажимов источника питания, другим электродом — к анодам диодов, а ячейка, непосредственно соединенная с другим зажимом источника питания, зашунтирована в обратном направлении диодом.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе:

1. Овчинников И. Е. и Лебедев Н, И, Бесконтактные двигатели постоянного токо автоматических устройств. М., Наука", 1966, с. 49-55.

2. Овчинников И. E. Двигатели постоянного тока с полупроводниковыми коммутаторами, М., "Наука", 1972.

3. Овчинников И. Е. и Лебедев Н. И, Бесконтактные двигатели постоянн ого тока автоматических устройств. М., "Наука", Л., 1966,.с. 81. с. 126

803082

Составитель А. Санталов

Редактор И. Пиринов Текред Н. Бабурка Корректор Е. Папп

Заказ 1870/52 Тираж 892 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент», г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4