Вентильный электродвигатель — SU 1422318 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 2 02 2 К 29/06, Н 02 ИЗОБРЕТЕТЕЛЬСТВУ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИ Н АВТОРСКОМУ(53) 621.313.13,014.2.621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 9 1228192, кл . Н 02 К 29/06, 1986. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электро.технике. Целью изобретения является. повыщение надежности. Указанная цель достигается введением в вентильный электродвигатель второго дросселя 32 с пусковой обмоткой в виде двух секций 33,34, рабочей обмоткой с секциями 35,36 и тремя обмотками управления с секциями 37-41 Первый дроссель снабжен одной рабочей обмоткой с секциями 64,65 и тремя обмотками управления с секциями 66-70 соответственно. Средние выводы 71,72 пусковых обмоток дросселей 31,32 через размыкающие контакты 42,43 соединены с плюсовым зажимом источника питания,а выводы указанных обмоток " с эмит"терами ключей 50,5 и 52,53 соответственно. Коллекторы указанных ключейсвязаны с выводами рабочих обмотокдросселей. 31,32, а их базы через обмотки введенных линейных дросселей44 и 45 и диоды 56-59, 60,61 и 62,63 - с выводами соответственно вторыи третьих обмоток управления дросселей. Первые обмотки управления с секциями 66, 37 подключены к входам пороговых узлов 54,55, объединенныевыходы которых соединены с управляющими входами контактов 42, 43, В результате в электродвигателе с дросселями 31,32 в цепи питания его обмото1-4 и 13-16 обеспечивается горячеерезервирование мех силовых цепей. исохраняются неизменными входные характеристики даже при воэникновейиик.з. в одной из указанных секцийдросселей 31, 32. За счет параллельной работы секций дросселей 31, 32электродвигатель защищен от обрывав любой из секций обмоток дросселей31, 32. 1 ил,,Дополнительно, вентильный электродвигатель содержит второй дроссель 32 с пусковой обмоткой с секциями 33 и 34, с рабочей обмоткой с секция ми 35 и 36 и тремя обмотками управления соответственно с секциями 37-41 В электродвигатель введены два . размыкающих контакта 42 и 43, два линейных дросселя 44 и 45 с секциями 46 и 47, 48 и 49 соответственно, четыре транзисторных ключа 50-53, два пороговых узла 54 и 55 и восемь диодов 56-63, Первый дроссель 31 с рабочей обмоткой с секциями 64 и 65 дополнительно снабжен тремя обмотками управления с секциями 66-70. 50 55 Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. 9 1228192.Целью изобретения является повыше ние надежности за счетгорячего" резервирования дросселя в цепи питания секции якорной обмотки электродвигателя, 10На чертеже изображена функциональная схема вентильного электродвигателя.Вентильный электродвигатель (ВД) содержит секции 1-4 основной якорной обмотки, сдвинутые между собой на 180 эл.град. и подключенные к кол- лекторам основных транзисторных клю" чей 5-8. Эмиттеры основных транзисторных ключей 5-8 подсоединены к минусу источника питания через плавкие предохранители 9-12. Секции 13-16 дополнительной якорной обмотки ВЛ также сдвинуты между собой на 180 элград. подключены к коллекторам допол)нительных транзисторных. ключей 17-20, а их.эмиттеры через плавкие предохранители 21-24 подключены к минусу источника питания. Резисторы 25-28 первым выводом соответственно подсоединены к базам дополнительных транзисторных ключей 17 - 20, а другим выводом - к точке соединения дополнительной секции 13-16, сдвинутой на 180 эл.град., и дополнительного транзисторного ключа 17-20.соответственно. Точки соединения секций 1, 2 и 13, 14, а также 3, 4 и 15,16 объединены и подключены соответственно к началу и концу пусковой обмотки с секциями 29 и 30 первого дросселя 31. 40 В каждом из двух дросселей 31,32 средняя точка 71(72) пусковой обмотки подключена к положительному выводу источника питания. через соответствующий размыкающий контакт реле 42 (43), а управляющие входы каждого из этих контактов 42, 43 подключены к объединенным выходам пороговых узлов 54 и 55. Вход каждого порогового узла 54.,55 подключен к первой обмотке 66, 37 управления соответствующего дросселя 31,32. Начало и конец пусковой обмотки второгодросселя секции 33 и 34 соединены с одноименными выводами пусковой обмотки первого дросселя 31 (секции 29 и 30). Средние точки рабочей обмотки первого дросселя 31,(секции 64 и 65) и рабочей обмотки второго дросселя 32 (секции 335 и 36) подключены к положительному выводу источника питания, а начало и конец секций 64 и 65 рабочей обмотки первого дросселя 31 подклкчены соответственно к коллекторам первого 50 и второго 51 транзисторных ключей. Начало и конец секций 35 и 36 рабочей обмотки второго дросселя подключены соответственно к коллекторам третьего 52 и четвертого 53 транзисторных ключей. Эмиттеры первого 50 и третьего 52 транзисторных ключей объединены и подключены к началам секций 29 и 33 пусковых обмоток. Эмиттеры второго 51 и четвертого 53 транзисторных ключей объединены и подключены к концам секций 30 и 34 пусковых обмоток.Средние точки вторых обмоток управ" ления с секциями 67 и 68 первого дросселя 31 и с секциями 38 и 39 второго дросселя 32 подключены к эмиттерам первого 50 и третьего 52 транзисторных ключей соответственно. Средние точки третьих обмоток управления с секциями 69 и 70 первого дросселя 31 и с секциями 40 и 41 второго дросселя 32 подключены к эмиттерам второго 51 и четвертого 53 транзисторных ключей соответственноНачало и конец секции 67 и 68 второй обмотки управления первого дросселя 31 через первый 56 и второй 57 диоды в прямом направлении и первую обмотку 46 первого линейного дросселя 44 подключены к базе первого транзисторного ключа 50. Начало и конец секций 69 и 70 третьей обмотки управлекия первого дросселя 31 через третий 58 и четвертый 59 диоды в прямом направлении и вторую3 1422обмотку 47 первого линейного дросселяподключены к базе транзисторного ключа 51, Начало и конец секций 38 и 39второй обмотки управления второгодросселя 32 через пятый 60 и шестой61 диоды в прямом направлении и первую обмотку 48 второго линейного дросселя 45 подключены к базе третьего транзисторного ключа 52. Начало и конец секций 40 и 41 третьей обмогки уйравления второго дросселя 32 через седьмой 62 и восьмой 63 диодыв прямом направлении и,вторую обмотку49 второго линейного дросселя 45подключены к базе четвертого транзисторного ключа 53.Электродвигатель работает следующим образом;При подаче постоянного напряжения 20 У на вход коммутатора через размыкающие контакты 42 и 43 секций 29 и 30 пусковой обмотки первого дросселя 31 и секции 33 и 34 пусковой обмотки второго дросселя 32 напряжение пос тупает на общие точки секций 1-4 и 13-16 основной и дополнительной якорных обмоток, Одновременно начинает работать датчик положения рото ра (ДПР, не показан), и через базо вые переходы основные транзисторные ключи 5-8 начинают коммутировать секции 1-4 основной якорной обмотки. При протекании тока по якорным секциям ВД .возникает электромагнитный момент, и вал электродвигателя начинает вращаться. Зона коммутации якорных секций от ДПР составляет 180 эл.град. Ток якоря ограничивается собственным сопротивлением одновременно работаю щих двух секций, например 1,3 (далее 2,4 в соответствии с сигналами ДПР и т.д.) и активным сопротивлением параллельно включенных секций 29,34 и 33,34 пусковых обмоток дросселей 45 31 и 32. Изменяя величину активного сопротивления секций 29, 30 и 33, 34 пусковых обмоток, можно ограничивать бросок пускового тока на заданной величине. Далее по мере разгона электродвигателя в якорных секциях появляется противо-ЭДС вращения, которая начинает открывать через резисторы 25-28 дополнительные транзисторные .ключи 17-20, что подключает н работу секции 13-16 дополнительной якор 55 ной обмотки. Одновременно при вращении вала ВД на обмотках между началом секции 29 и концом секции 30, а так 3184же между началом секции 33 и концом секции 34 пусковых обмоток появляется напряжение, близкое к треугольной форме, с амплитудой, равной ЭДС вращения (на холостом ходу равное Б при установке ДПР в нейтральное положение) и двойной частоты по сравнению с частотой коммутации тока в якорных секциях.Так как все обмотки, расположен" ные на каждом из дросселей 31 и 32 индуктивно связаны, то в них по закону электромагнитной индукции такженаводится напряжение.Дроссели 31 и 32 полностью идентичны и включены всеми обмотками согласно. Следовательно, по мере разгона вала ВД на всех секциях 66-70 трех управляющих обмоток дросселя 31 и 37-41, 62, 63 дросселя 32 начинает увеличиваться напряжение. С помощью диодов 56-59 переменное напряжение с секций второй и третьей управляющих обмоток первого дросселя 31 выпрямляется, фильтруется линейным дросселем 14 с обмотками 46 и 47 и прикладывается к базовым переходам первого 50 и второго 5 1 транзисторных ключей. Ключи начинают приоткрываться, причем строго в те моменты времени, когда противо-ЭДС в коммутируемых якорных секциях по амплитуде максимальна, и подключать секции 64 и 65 рабочей обмотки, имеющей малое активное сопротивление, а число витковнаправление намотки соответственно равное и совпадающее с числом витков и направляющим йамотки секции 29 и 30 пусковой обмотки.Введенное последовательно с коммутируемыми секциями суммарное активное сопротивление секций 29, 30 и 64,65 начинает уменьшаться, и процесс раз- гона электродвигателя становится эффективнее. Соответственно, возрастает и напряжение, наводимое в секциях 67 ,68 и 67, 70, что приводит к глубокому насыщению первого 50 и второго 51 транзисторных ключей, и секции 64.и 65 рабочей обмотки с малым сопротивлением подключены последовательно с якорными секциями 1.-4 и 13-16 ВД. Этап разгона заканчивается, и двигатель работает в номинальном режиме работы. Напряжение на первой управляющей обмотке 66 поступает на вход первого порогового узла 54 и при достижении.величины Г , соответствую 1422318щему включенному состоянию секции 64,65, на его выходе появляется сигналдостаточного уровня, поступающий науправляющий вход реле, Контакт 42отключает пусковую обмотку с секциями 29 и 30. Этот же сигнал поступаетна управляющий вход второго размыкающего контакта 43. Срабатывая, второйконтакт 43 отключает пусковую обмот."10ку второго дросселя 32 с секциями 33и 34. Работа второго дросселя 32 приразгоне до номинальной частоты, вращения аналогична работе первого дросселя 31, т,е. появившееся при враще нии вала ВД напряжение на секциях38 и 39 второй управляющей обмоткии секций 40 и 41 третьей управляющейобйоткивыпрямляется диодами 60-63фильтруется первой 48 и второй 49обмотками второго линейного дросселяи по базовым цепям открывает третий52 и четвертый 53 транзисторные ключи. Ключи 52 и 53 подключают рабочуюнизкоомную обмотку второго дросселя32 с секциями 35 и 36. Напряжение стретьей управляющей обмотки 37 поступает на вход второго порогового узла55, и при достижении напряжения,равного 0с его ввхода поступаетсигнал достаточного уровня на входыпервого 42 и второго 43 контактов и,секции 29, 30 и 33, 34 пусковых обмо"ток в номинальном режиме отключены. В случае возникновения неисправности в работающем электродвигателе, например в первом дросселе 31, заключающимся в межвитковом коротком замы-, кании в любой иэ его секций, на его управляющих обмотках с секциями 67, 40 68 и 69, 70 исчезает управляющее напряжение и первый 50 и второй 51 транзисторные ключи закрываютсяи отключают секции 64 и 65 рабочей обмотки. Секции 29 и 30 пусковой обмот" 45 ки по-прежнему отключены сигналом с выхода второго порогового узла 55, Дроссель 31 выключен из цепи якорных обмоток, и ВД сохраняет неизменными свои выходные характеристики, продолжая нормальное функционирование с дросселем 32 в цепи питания якорных обмоток.Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность ВД с дросселем в цепи питания якорных обмоток путем "горячего" резервирования всех силовых цепей электродвигателя и сохранить неизменными выходные характеристики даже при возникновении короткого замыкания в одной из секций обмоток дросселя, От обрыва какой-либо цепи в любом дросселе схемы защищена за счет параллельной работы обмоток дросселей 31 и 32.Формула изобретенияВентильный электродвигатель по авт. св. В 1228192, о т л и ч а ю -. щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены второй дроссель с пусковой, рабочей и тремя обмотками управления, два размыкающих контакта, два линейных дросселя, четыре .транзисторных ключа, два пороговых узла и восемь диодов, а первый дроссель дополни-: тельно снабжен рабочей й тремя обмотками управления, причем в каждом из двух дросселей средняя точка пусковой обмотки подключена к положительному выводу источника питания через соответствующий размыкающий контакт, управляющий вход каждого размыкающего контакта подключен к объединенным выходам пороговых узлов, вход каждого иэ которых соединен с первой обмоткой управления соответствующего дросселя, начало и конец пусковой обмотки второго дросселя соединены с одноименными вывода- ми пусковой обмотки первого дросселя, средняя точка рабочей обмотки каждого .дросселя подключена к положительному выводу источника питания, а начало и конец секций рабочей обмотки цервого дросселя подключены соответственно к коллекторам первого и второго транзисторных ключей, а начало и конец секций рабочей обмотки второ-. го дросселя подключены соответственнок коллекторам третьего и четвертого транзисторных ключей, эмиттеры первого и третьего транзисторных ключей объединены и подключены к началам . секций пусковых обмоток, эмиттеры второго и четвертого транзисторных ключей объединены и подключены к концам секций пусковых обмоток средниеточки вторых обмоток управления первого и второго дросселей подключенык эмиттерам первого и третьего транзисторных ключей соответственно,средние точки третьих обмоток управпения первого и второго дросселя в подключены к эмиттерам второго и чет" вертого транзисторных ключей соответ1422318 Составитель А.ИвановРедактор О.Головач Техред М.Ходанич Корректор Л,Пилипенко Заказ 4437/53 Тираж 665 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4.ственно, начало и конец секций второй обмотки управления первого дросселя через первый и второй диодыв прямом направлении и первую обмотку переОго линейного дросселя подключены к базе первого транзисторного ключа, начало и конец секций третьей обмотки уиравления первого дросселя через третий и четвертый диоды в прямом направлении и вторую обмотку первого линейФного дросселя подключены к базе второго транзисторного ключа, начало и конец секций второй обмотки управле"ния второго дросселя через пятый ишестой диоды в прямом направлении и Япервую обмотку второго линейногодросселя подключены к базе третьеготранзисторного ключа, начаао и конецсекций третьей обмотки уиравлениавторого дросселя через седьмой и 10 восьмой диоды в прямом направлениии вторую обмотку второго линейногодросселя подключены к базе четвертого транзисторного ключа.