RU1075901C - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах, требующих высокой надежности и энергетических показателей, где необходимы двигатели с повышенной мощностью.

Известен трехсекционный вентильный электродвигатель (ВД) с реверсивным питанием, в котором используется мостовая схема инвертора. В схеме разгрузочные резисторы включены в коллекторы транзисторов основных каскадов усиления мощности, что приводит к неэкономичности схемы, т.к. на разгрузочных резисторах при больших токах нагрузки двигателя рассеивается значительная мощность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткой якоря, секции которого соединены с выходом мостового полупроводникового коммутатора, управляющие цепи ключей которого подключены к выходу датчика положения ротора, ключи выполнены на составных транзисторах, транзисторы, соединенные с различными шинами цепи питания, имеют различный тип проводимости.

При коммутации секций двигателей повышенной мощности возрастает мощность, рассеиваемая на транзисторах предварительных и основных каскадов усиления, которые построены по схеме трехкаскадного составного транзистора, не обеспечивающего, как известно, насыщения, указанных выше транзисторов. Мощность, рассеиваемая транзисторами предварительных и основных каскадов усиления, уменьшает КПД мостового инвентора, а, значит, и ВД в целом.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткой якоря, секции которого соединены с выходом мостового полупроводникового коммутатора, управляющие цепи ключей которого подключены к выходу датчика положения ротора, ключи выполнены на составных транзисторах, транзисторы соединенные с различными шинами цепи питания, имеют различный тип проводимости: электродвигатель снабжен дополнительной обмоткой якоря, схема которой аналогична схема основной обмотки, число витков в секции равно числу витков в секции основной обмотки, и диодами, причем коллекторы транзисторов предварительного каскада усиления каждой из ветвей коммутатора соединены между собой, точка их соединения подключена к одному из выводов дополнительной обмотки непосредственно, а к шинам цепи питания через диоды так, что с положительной шиной соединен катод одного из диодов, а с отрицательной анод другого.

Дополнительные силовые секции обеспечивают протекание тока через предварительные каскады усиления в базы транзисторов основных каскадов усиления, вводя эти транзисторы в режим глубокого насыщения и обеспечивая тем самым малую рассеиваемую мощность на этих транзисторах; кроме этого, ток, протекающий в предварительных каскадах усиления и определяемый сечением провода дополнительных силовых секций, обеспечивает создание добавочного электромагнитного момента на валу двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена электрическая принципиальная схема мостового инвертора для m-секционного ВД. Устройство содержит 2m идентичных узлов усиления мощности 1, 2, 3 для питания секций двигателя. Каждый узел содержит два р-n-p транзистора предварительного каскада усиления 4, 5 в верхних плечах каждой ветви мостового инвертора и два n-p-n транзистора предварительного каскада усиления 6, 7 в нижних плечах. Транзисторы предварительных каскадов соединены с транзисторами основных каскадов усиления 8 и 9 соответственно. Эмиттер базовые переходы всех шести транзисторов в каждом узле шунтированы резисторами 10-15. К шине питания "+" подключены катоды дополнительных 16 и основных диодов 17, аноды которых соединены с коллекторами транзисторов предварительных и основных каскадов усиления каждого верхнего плеча мостового инвентора. Другие дополнительные 18 и основные диоды 19 подключены катодами соответственно к коллекторам транзисторов предварительных и основных каскадов усиления каждого нижнего плеча мостового инвентора.

Эмиттеры транзисторов основных каскадов усиления нижних плеч соединены с измерительным резистором 20, который используется в качестве датчика тока, потребляемого двигателем, и предназначен для ограничения тока через транзисторы предварительных и основных каскадов усиления, которые нагружены на дополнительные 21, 22, 23 и основные 24, 25, 26 силовые секции обмотки двигателя соответственно. Эмиттеры р-n-p транзисторов основных каскадов усиления верхних плеч мостового инвертора соединены с шиной питания "+" (вывод 27). Сигналы управления верхними плечами мостового инвертора подаются в базы верхних транзисторов 4, 5, 8 предварительных каскадов усиления (выводы 28). Выходы основных 29 и предварительных 30 каскадов каждого узла усиления мощности соединены с концами основных и дополнительных силовых секций двигателя соответственно. Сигналы управления нижними плечами мостового инвертора подаются в базы нижних транзисторов 6, 7, 9 предварительных каскадов усиления (выводы 31). Эмиттеры n-p-n транзисторов основных каскадов усиления нижних плеч мостового инвертора соединены между собой (выводы 32) и с измерительным резистором 20.

Пусть, при наличии потенциала на шине питания "+", открыты транзисторы 6, 7 узла 1 и транзисторы 4, 5 узла 3, что обеспечивается подачей соответствующих потенциалов на входы 31 и 28 этих узлов. Тогда открываются транзистор 9 узла 1 и транзистор 8 узла 3, базовый ток которых протекает по цепи: шина питания "+" эмиттер базовый переход транзистора 8 узла 3 открытый транзистор 5 узла 3 дополнительные силовые секции 23, 21 открытый транзистор 7 узла 1 эмиттер базовый переход транзистора 9 узла 1 резистор 20 шина питания "-". Коллекторный ток транзисторов 8 узла 3 и 9 узла 1 протекает по цепи: шина питания "+" транзистор 8 узла 3 основные силовые секции 26, 24 транзистор 9 узла -резистор 20 шина питания "-". Аналогично проходят токи в дополнительных и основных секциях двигателя для других тактов коммутации инвентора. Поскольку секции 21 и 24, 22 и 25, 23 и 26 намотаны одинаково, то магнитные поля, создаваемые токами, протекающими через указанные выше дополнительные и основные секции складываются, увеличивая общий электромагнитный момент двигателя. Величина базового тока транзисторов 8, 9 основных каскадов усиления определяет глубину насыщения этих транзисторов и зависит, при постоянной скорости вращения двигателя рот активного сопротивления дополнительных секций двигателя 21, 22, 23. Практически, дополнительные и основные секции двигателя намотаны проводом одного сечения одновременно, имеют одинаковое число витков, но разное количество проводов в секциях (например, основные силовые секции намотаны в 5 проводов, а дополнительные в 2 провода), что обеспечивает соответствующее задание базовых и коллекторных токов транзисторов 8, 9 узлов 1, 2, 3.

Claims (1)

1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор, статор с обмоткой якоря, секции которого соединены с выходом мостового полупроводникового коммутатора, управляющие цепи ключей которого подключены к выходу датчика положения ротора, ключи выполнены на составных транзисторах, транзисторы, соединенные с различными шинами цепи питания, имеют различный тип проводимости, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, электродвигатель снабжен дополнительной обмоткой якоря, схема которой аналогична схеме основной обмотки, число витков в секции равно числу витков секции основной обмотки, и диодами, причем коллекторы транзисторов предварительного каскада усиления каждой из ветвей коммутатора соединены между собой, точка их соединения подключена к одному из выводов дополнительной обмотки непосредственно, а к шинам цепи питания через диоды так, что с положительной шиной соединен катод одного из диодов, а с отрицательной анод другого.