RU200924U1 - Universal semiconductor switch for starting and speed control of low power three-phase electric motor - Google Patents
Universal semiconductor switch for starting and speed control of low power three-phase electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU200924U1 RU200924U1 RU2020125894U RU2020125894U RU200924U1 RU 200924 U1 RU200924 U1 RU 200924U1 RU 2020125894 U RU2020125894 U RU 2020125894U RU 2020125894 U RU2020125894 U RU 2020125894U RU 200924 U1 RU200924 U1 RU 200924U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- electric motor
- stator windings
- voltage
- stator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/26—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/10—Direct field-oriented control; Rotor flux feed-back control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам запуска, реверса и регулирования скорости трехфазных электродвигателей при питании от однофазной сети переменного напряжения или от источника постоянного тока и может быть использована для запуска и управления скоростью трехфазного электродвигателя, статорные обмотки которого соединены в «звезду». Технический результат заключается в повышении надежности за счет исключения вероятности пробоя транзисторов, возникающей при выключении транзисторов. Технический результат достигается тем, что в первом реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор первого транзистора соединен с эмиттером второго, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором второго, и их общий вывод соединен с началом первой обмотки. Во втором коммутаторе коллектор третьего транзистора соединен с эмиттером четвертого, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, эмиттер третьего транзистора соединен с коллектором четвертого, и их общий вывод соединен с началом второй обмотки. В третьем коммутаторе коллектор пятого транзистора соединен с эмиттером шестого, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, эмиттер пятого транзистора соединен с коллектором шестого, и их общий вывод соединен с началом третьей обмотки. Общая точка соединения концов обмоток подключена ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, катоды трех диодов соединены с началами обмоток, а их аноды соединены в общую точку. Первый рубильник подсоединен одним концом к фазе питающей сети переменного напряжения и с другой стороны к первой общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, а второй - одним концом к нулю питающей сети переменного напряжения и другим концом ко второй общей второй точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Третий рубильник одним концом подсоединен к плюсу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом к первой общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, а четвертый - одним концом к минусу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом - ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Пятый рубильник подсоединен одним концом к общей точке соединения концов обмоток и вторым концом к общей точке соединения анодов диодов. Первый и второй рубильники замкнуты при питании от сети переменного напряжения и разомкнуты при питании от сети постоянного напряжения. Рубильник третий, четвертый и пятый замкнуты при питании от сети постоянного напряжения и разомкнуты при питании от сети переменного напряжения. 10 ил.The utility model relates to devices for starting, reverse and speed control of three-phase electric motors when powered from a single-phase AC voltage network or from a direct current source and can be used to start and control the speed of a three-phase electric motor, the stator windings of which are connected to a "star". The technical result consists in increasing reliability by eliminating the likelihood of breakdown of transistors that occurs when the transistors are turned off. The technical result is achieved by the fact that in the first reversible semiconductor switch, the collector of the first transistor is connected to the emitter of the second, and their common terminal is connected to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, the emitter of the first transistor is connected to the collector of the second, and their common terminal is connected to the beginning of the first windings. In the second switch, the collector of the third transistor is connected to the emitter of the fourth, and their common terminal is connected to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, the emitter of the third transistor is connected to the collector of the fourth, and their common terminal is connected to the beginning of the second winding. In the third switch, the collector of the fifth transistor is connected to the emitter of the sixth, and their common terminal is connected to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, the emitter of the fifth transistor is connected to the collector of the sixth, and their common terminal is connected to the beginning of the third winding. The common point of connection of the ends of the windings is connected to the second common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, the cathodes of the three diodes are connected to the beginning of the windings, and their anodes are connected to a common point. The first switch is connected at one end to the phase of the AC supply mains and on the other hand to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, and the second - at one end to zero of the AC supply network and the other end to the second common second point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor. The third switch is connected at one end to the plus of the DC voltage supply network and at the second end to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, and the fourth is connected at one end to the minus of the DC supply network and at the second end to the second common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor. The fifth switch is connected at one end to the common point of connection of the ends of the windings and the other end to the common point of connection of the anodes of the diodes. The first and second switches are closed when powered from an alternating voltage network and open when powered from a direct voltage network. The third, fourth and fifth switches are closed when powered from a DC voltage network and open when powered from an AC voltage network. 10 ill.
Description
Полезная модель относится к устройствам запуска и регулирования скорости трехфазных асинхронных электродвигателей при питании от однофазной сети или источника постоянного тока и может быть использована в электроприводе для запуска и управления скоростью асинхронного трехфазного электродвигателя, статорные обмотки которого соединены по схеме «звезда».The utility model relates to devices for starting and controlling the speed of three-phase asynchronous electric motors when powered from a single-phase network or a direct current source and can be used in an electric drive to start and control the speed of an asynchronous three-phase electric motor, the stator windings of which are connected according to the "star" scheme.
Известно устройство пуска трехфазного асинхронного электродвигателя при соединении обмоток по схеме «звезда» от однофазной сети переменного тока, в котором в качестве фазосмещающего элемента для создания вращающегося магнитного поля статора при пуске использован бумажный конденсатор, который включен последовательно со второй статорной обмоткой электродвигателя и одновременно подключен к одному из проводов питающей сети, при этом первая и третья статорные обмотки остаются подключенными напрямую к сети (Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. - М.: Энергия, 1974. - С. 612, рис. 30-7».)A device for starting a three-phase asynchronous electric motor is known when the windings are connected according to the "star" scheme from a single-phase AC network, in which a paper capacitor is used as a phase-shifting element to create a rotating magnetic field of the stator during start-up, which is connected in series with the second stator winding of the electric motor and is simultaneously connected to one of the wires of the supply network, while the first and third stator windings remain connected directly to the network (Voldek A.I. Electric machines / A.I. Voldek. - M .: Energiya, 1974. - S. 612, Fig. 30- 7 ".)
Однако описанное устройство пуска трехфазного асинхронного электродвигателя при соединении обмоток по схеме звезда от однофазной сети с использованием конденсаторного сдвига имеет следующие недостатки: отсутствие возможности регулирования скорости и реверса электродвигателя; необходимость использования бумажных конденсаторов большой емкости для пуска и как следствие повышенные габариты.However, the described device for starting a three-phase asynchronous electric motor when connecting the windings according to the star scheme from a single-phase network using a capacitor shift has the following disadvantages: the inability to control the speed and reverse of the electric motor; the need to use large-capacity paper capacitors for starting and, as a result, increased dimensions.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является однофазно-трехфазный широкополосный транзисторный преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью переменного напряжения, предназначенный для запуска трехфазных асинхронных электродвигателей, статорные обмотки которых соединены по схеме «звезда». Данное устройство снабжено соединенными с однофазной питающей сетью переменного напряжения реверсивными полупроводниковыми коммутаторами, каждый из которых содержит соединенные встречно-параллельно полевые транзисторы n-типа, предназначенные для питания статорных обмоток электродвигателя при соединении статорных обмоток по схеме «звезда». В первом реверсивном полупроводниковом коммутаторе сток первого полевого транзистора соединен с фазой питающей сети, сток второго полевого транзистора соединен с нулем питающей сети, истоки первого и второго полевых транзисторов соединены, и их общий вывод соединен с началом первой статорной обмотки. Во втором реверсивном полупроводниковом коммутаторе сток третьего полевого транзистора соединен с фазой питающей сети, сток четвертого полевого транзистора соединен с нулем питающей сети, истоки третьего и четвертого полевых транзисторов соединены, и их общий вывод соединен с началом второй статорной обмотки. В третьем реверсивном полупроводниковом коммутаторе сток пятого полевого транзистора соединен с фазой питающей сети, сток шестого полевого транзистора соединен с нулем питающей сети, истоки пятого и шестого полевых транзисторов соединены, и их общий вывод соединен с началом третьей статорной обмотки (патент RU 151766, МПК Н02М 5/297 (2006.01)).The closest to the proposed utility model in technical essence and the achieved result (prototype) is a single-phase-three-phase broadband transistor frequency converter driven by a single-phase AC voltage network, designed to start three-phase asynchronous electric motors, the stator windings of which are connected according to the "star" scheme. This device is equipped with reversible semiconductor switches connected to a single-phase AC voltage supply, each of which contains n-type anti-parallel field-effect transistors designed to power the stator windings of an electric motor when the stator windings are connected in a "star" scheme. In the first reversible semiconductor switch, the drain of the first field-effect transistor is connected to the phase of the supply network, the drain of the second field-effect transistor is connected to zero of the supply network, the sources of the first and second field-effect transistors are connected, and their common terminal is connected to the beginning of the first stator winding. In the second reversible semiconductor switch, the drain of the third field-effect transistor is connected to the phase of the supply network, the drain of the fourth field-effect transistor is connected to the zero of the supply network, the sources of the third and fourth field-effect transistors are connected, and their common terminal is connected to the beginning of the second stator winding. In the third reversible semiconductor switch, the drain of the fifth field-effect transistor is connected to the phase of the supply network, the drain of the sixth field-effect transistor is connected to the zero of the supply network, the sources of the fifth and sixth field-effect transistors are connected, and their common terminal is connected to the beginning of the third stator winding (patent RU 151766, IPC Н02М 5/297 (2006.01)).
Основным недостатком этого однофазно-трехфазного широкополосного транзисторного преобразователя частоты, ведомого однофазной сетью, является пониженная надежность вследствие повышенной вероятности возникновения пробоя полевых транзисторов вследствие наведения ЭДС самоиндукции в статорных обмотках электродвигателя при коммутации транзисторов, а также вследствие повышенной вероятности короткого замыкания между транзисторами в каждом из отдельных коммутаторов.The main disadvantage of this single-phase-three-phase broadband transistor frequency converter driven by a single-phase network is reduced reliability due to the increased probability of breakdown of field-effect transistors due to induction of self-induction EMF in the stator windings of an electric motor when switching transistors, as well as due to an increased probability of a short circuit between transistors in each of the individual switches.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, заключается в создании универсального полупроводникового коммутатора для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности с повышенной надежностью.The technical problem, the solution of which is provided by the implementation of the utility model, is to create a universal semiconductor switch for starting and controlling the speed of a three-phase low-power electric motor with increased reliability.
Решение названной технической проблемы достигается тем, что в универсальном полупроводниковом коммутаторе для запуска, реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности, содержащем соединенные с питающей сетью реверсивные полупроводниковые коммутаторы, каждый из которых содержит два соединенных встречно-параллельно транзистора, предназначенные для питания статорных обмоток двигателя при соединении статорных обмоток по схеме «звезда», причем каждый из коммутаторов общим выводом подключен к началу соответствующей статорной обмотки, согласно полезной модели в первом реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя; эмиттер первого транзистора соединен с коллектором второго транзистора, и их общий вывод соединен с началом первой статорной обмотки, во втором реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор третьего транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя; эмиттер третьего транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора, и их общий вывод соединен с началом второй статорной обмотки, в третьем реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор пятого транзистора соединен с эмиттером шестого транзистора, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя; эмиттер пятого транзистора соединен с коллектором шестого транзистора, и их общий вывод соединен с началом третьей статорной обмотки. Общая точка соединения концов всех статорных обмоток подключена ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Устройство дополнительно снабжено тремя диодами, у которых катоды соединены с началами соответствующих статорных обмоток, а аноды соединены в общую точку, а также снабжено первым рубильником, одним концом подсоединенным к фазе питающей сети переменного напряжения и вторым концом подсоединенным к первой общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, и вторым рубильником, подсоединенным одним концом к нулю питающей сети переменного напряжения и вторым концом подсоединенным ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, замкнутыми при питании от сети переменного напряжения и разомкнутыми при питании от сети постоянного напряжения, третьим рубильником, подсоединенным одним концом к плюсу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом подключенным к первой общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, и четвертым рубильником, одним концом подсоединенным к минусу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом подключенным ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, замкнутыми при питании от сети постоянного напряжения и разомкнутыми при питании от сети переменного напряжения, и пятым рубильником, одним концом подсоединенным к общей точке соединения концов всех статорных обмоток, а другим концом подсоединенным к общей точке соединения анодов диодов, замкнутым при питании от сети постоянного напряжения и разомкнутым при питании от сети переменного напряжения.The solution to this technical problem is achieved by the fact that in a universal semiconductor switch for starting, reversing and regulating the speed of a three-phase low-power electric motor, containing reversible semiconductor switches connected to the supply network, each of which contains two anti-parallel connected transistors designed to power the stator windings of the motor when connecting the stator windings according to the "star" scheme, and each of the switches is connected with a common terminal to the beginning of the corresponding stator winding, according to the utility model in the first reversible semiconductor switch, the collector of the first transistor is connected to the emitter of the second transistor, and their common terminal is connected to the first common point of the supply voltage of stator windings of the electric motor; the emitter of the first transistor is connected to the collector of the second transistor, and their common terminal is connected to the beginning of the first stator winding, in the second reversible semiconductor switch, the collector of the third transistor is connected to the emitter of the fourth transistor, and their common terminal is connected to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor; the emitter of the third transistor is connected to the collector of the fourth transistor, and their common terminal is connected to the beginning of the second stator winding, in the third reversible semiconductor switch, the collector of the fifth transistor is connected to the emitter of the sixth transistor, and their common terminal is connected to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor; the emitter of the fifth transistor is connected to the collector of the sixth transistor, and their common terminal is connected to the beginning of the third stator winding. The common point of connection of the ends of all stator windings is connected to the second common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor. The device is additionally equipped with three diodes, in which the cathodes are connected to the beginning of the corresponding stator windings, and the anodes are connected to a common point, and is also equipped with a first switch, one end connected to the phase of the AC voltage supply network and the second end connected to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, and a second switch connected at one end to zero of the AC voltage supply network and at the second end connected to the second common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, closed when powered from an AC voltage network and open when powered from a DC voltage network, a third switch connected by one the end to the plus of the DC voltage supply network and the second end connected to the first common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, and the fourth switch, one end connected to the minus of the DC voltage supply network and the second to end connected to the second common point of the supply voltage of the stator windings of the electric motor, closed when powered from the DC voltage network and open when powered from the AC voltage network, and by the fifth switch, one end connected to the common point of connection of the ends of all stator windings, and the other end connected to the common the connection point of the anodes of the diodes, closed when powered from a DC voltage network and open when powered from an AC voltage network.
Обеспечение повышения надежности универсального полупроводникового коммутатора для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности осуществляется исключением возникновения пробоя транзисторов на переменном токе при их выключении от наведения ЭДС самоиндукции путем естественной коммутации, при прохождении напряжения через ноль при питании от однофазной сети переменного напряжения, а при питании от источника постоянного напряжения созданием контура, замыкающего ЭДС самоиндукции, возникающей при отключении транзисторов, через соответствующие диоды.Ensuring an increase in the reliability of a universal semiconductor switch for starting and controlling the speed of a three-phase electric motor of low power is carried out by eliminating the occurrence of breakdown of transistors on alternating current when they are turned off from the induction EMF by natural commutation, when the voltage passes through zero when powered from a single-phase AC voltage network, and when powered from a constant voltage source by creating a circuit that closes the EMF of self-induction that occurs when the transistors are turned off, through the corresponding diodes.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого универсального полупроводникового коммутатора для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности; на фиг. 2 изображена векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящая из шести фиксированных положений магнитного потока статора; на фиг. 3 изображена векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящая из четырех фиксированных положений магнитного потока статора; на фиг. 4 изображена векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящая из трех фиксированных положений магнитного потока статора; на фиг. 5 показаны переменное напряжение питающей сети Uсети, тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2; на фиг. 6 показаны переменное напряжение питающей сети Uсети, тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 3; на фиг. 7 показаны переменное напряжение питающей сети Uсети, тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 4; на фиг. 8 показаны питающиеся от сети постоянного напряжения тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2; на фиг. 9 показаны питающиеся от сети постоянного напряжения тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 3; на фиг. 10 показаны питающиеся от сети постоянного напряжения тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока 1, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 4.The proposed utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a schematic diagram of the proposed universal semiconductor switch for starting and speed control of a three-phase low-power electric motor; in fig. 2 shows a vector diagram of the rotation of the stator magnetic flux, consisting of six fixed positions of the stator magnetic flux; in fig. 3 shows a vector diagram of the rotation of the stator magnetic flux, consisting of four fixed positions of the stator magnetic flux; in fig. 4 shows a vector diagram of the rotation of the stator magnetic flux, consisting of three fixed positions of the stator magnetic flux; in fig. 5 shows the alternating voltage of the supply network U of the network , the clock diagram of switching on the transistors, as well as the direction of the magnetic flux vector Ψ of the stator field and current I flowing through the stator windings of the electric motor, in accordance with the vector diagram shown in FIG. 2; in fig. 6 shows the alternating voltage of the supply network U of the network , the switching diagram of the transistors, as well as the direction of the magnetic flux vector Ψ of the stator field and current I flowing through the stator windings of the electric motor, in accordance with the vector diagram shown in FIG. 3; in fig. 7 shows the alternating voltage of the supply network U of the network , the switching diagram of the transistors, as well as the direction of the magnetic flux vector Ψ of the stator field and current I flowing through the stator windings of the electric motor, in accordance with the vector diagram shown in FIG. 4; in fig. 8 shows a clock diagram of the switching on of transistors powered from a DC voltage network, as well as the direction of the magnetic flux vector Ψ of the stator field and current I flowing through the stator windings of the electric motor, in accordance with the vector diagram shown in FIG. 2; in fig. 9 shows a clock diagram of the switching on of transistors powered from a DC voltage network, as well as the directions of the magnetic flux vector Ψ of the stator field and current I flowing through the stator windings of the electric motor in accordance with the vector diagram shown in FIG. 3; in fig. 10 shows a clock diagram of the switching on of transistors powered from a DC voltage network, as well as the direction of the magnetic flux vector Ψ of the stator field and
Кроме того, на чертежах используются следующие обозначения:In addition, the following symbols are used in the drawings:
- Ф - фаза;- Ф - phase;
- 0 - ноль;- 0 - zero;
- «-» - минус источника постоянного напряжения;- "-" - minus the constant voltage source;
- «+» - плюс источника постоянного напряжения;- "+" - plus a constant voltage source;
- Р1-Р5 - рубильники;- Р1-Р5 - circuit breakers;
- VT1-VT6 - биполярные транзисторы n-p-п типа;- VT1-VT6 - bipolar transistors n-p-n type;
- VD1-VD3- диоды;- VD1-VD3- diodes;
- А, В, С - статорные обмотки электродвигателя;- A, B, C - stator windings of the electric motor;
- I, II, III, IV, V, VI - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора трехфазного асинхронного электродвигателя;- I, II, III, IV, V, VI - consecutive fixed positions of the magnetic flux vector of the circular rotating field of the stator of a three-phase asynchronous electric motor;
- С1-С3 - точки начала статорных обмоток трехфазного асинхронного электродвигателя;- C1-C3 - start points of the stator windings of a three-phase asynchronous electric motor;
- t1, t2…t6 - моменты времени коммутации транзисторов;- t1, t2 ... t6 - transistor switching times;
- Uсети - напряжение питающей сети; - Umains - supply voltage;
- K1-K3 - реверсивные полупроводниковые коммутаторы;- K1-K3 - reversible semiconductor switches;
- прямые линии со стрелками - направления магнитного потока в соответствующих статорных обмотках;- straight lines with arrows - the direction of the magnetic flux in the corresponding stator windings;
- дугообразные линии со стрелками - направления вращения магнитного поля статора.- arched lines with arrows - directions of rotation of the stator magnetic field.
Универсальный полупроводниковый коммутатор для запуска, реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности снабжен тремя реверсивными полупроводниковыми коммутаторами, каждый из которых содержит два встречно-параллельно соединенных транзистора, предназначенных для питания статорных обмоток двигателя при соединении статорных обмоток по схеме «звезда». Каждый из коммутаторов общим выводом подключен к началу соответствующей статорной обмотки.A universal semiconductor switch for starting, reversing and speed control of a three-phase low-power electric motor is equipped with three reversible semiconductor switches, each of which contains two anti-parallel connected transistors, designed to power the stator windings of the motor when the stator windings are connected in a "star" circuit. Each of the commutators is connected by a common terminal to the beginning of the corresponding stator winding.
Первый реверсивный полупроводниковый коммутатор 1 (K1) содержит первый n-p-n биполярный транзистор 2 (VT1) и второй n-p-n биполярный транзистор 3 (VT2). Коллектор транзистора 2 (VT1) и эмиттер транзистора 3 (VT2) соединены в точке 4, и эта общая точка соединения 4 подключена к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Эмиттер транзистора 2 (VT1) и коллектор транзистора 3 (VT2) соединены в точке 6, и эта общая точка 6 предназначена для подключения к точке 7 (О) начала первой статорной обмотки 8 (А), одновременно являющейся точкой соединения с катодом первого диода 9 (VD1).The first reversible semiconductor switch 1 (K1) contains the first n-p-n bipolar transistor 2 (VT1) and the second n-p-n bipolar transistor 3 (VT2). The collector of transistor 2 (VT1) and the emitter of transistor 3 (VT2) are connected at
Второй реверсивный полупроводниковый коммутатор 10 (K2) содержит третий n-р-n биполярный транзистор 11 (VT3) и четвертый n-p-n биполярный транзистор 12 (VT4). Коллектор транзистора 11 (VT3) и эмиттер транзистора 12 (VT4) соединены в точке 13, и эта общая точка соединения 13 подключена к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Эмиттер транзистора 11 (VT3) и коллектор транзистора 12 (VT4) соединены в точке 14, и эта общая точка 14 предназначена для подключения к точке 15 (С2) начала второй статорной обмотки 16 (В), одновременно являющейся точкой соединения с катодом второго диода 17 (VD2).The second reversible semiconductor switch 10 (K2) contains a third npn bipolar transistor 11 (VT3) and a fourth npn bipolar transistor 12 (VT4). The collector of the transistor 11 (VT3) and the emitter of the transistor 12 (VT4) are connected at
Третий реверсивный полупроводниковый коммутатор 18 (K3) содержит пятый n-p-n биполярный транзистор 19 (VT5) и шестой n-p-n биполярный транзистор 20 (VT6). Коллектор транзистора 19 (VT5) и эмиттер транзистора 20 (VT6) соединены в точке 21, являющейся их общим выводом, и эта общая точка соединения 21 подключена к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Эмиттер транзистора 19 (VT5) и коллектор транзистора 20 (VT6) соединены в точке 22, и эта общая точка 22 предназначена для подключения к точке 23 (С3) начала третьей статорной обмотки 24 (С), одновременно являющейся точкой соединения с катодом третьего диода 25 (VD3).The third reversible semiconductor switch 18 (K3) contains the fifth n-p-n bipolar transistor 19 (VT5) and the sixth n-p-n bipolar transistor 20 (VT6). The collector of the transistor 19 (VT5) and the emitter of the transistor 20 (VT6) are connected at
Первый рубильник 26 (Р1) одним концом подсоединен к фазе питающей сети переменного напряжения и вторым концом подсоединен к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Второй рубильник 27 (Р2) подсоединен одним концом к нулю питающей сети переменного напряжения и вторым концом подсоединен к второй общей второй точке 28 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Рубильник 26 (Р1) и рубильник 27 (Р2) являются замкнутыми при питании от сети переменного напряжения и являются разомкнутыми при питании от сети постоянного напряжения.The first switch 26 (P1) is connected at one end to the phase of the AC voltage supply network and at the other end is connected to the first
Третий рубильник 29 (Р3) подсоединен одним концом к плюсу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом подключен к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Четвертый рубильник 30 (Р4), одним концом подсоединен к минусу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом подключен ко второй общей точке 28 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Рубильник 29 (Р3) и рубильник 30 (Р4) являются замкнутыми при питании от сети постоянного напряжения и являются разомкнутыми при питании от сети переменного напряжения.The third switch 29 (P3) is connected at one end to the positive of the DC voltage supply network and at the second end is connected to the first
Пятый рубильник 31 (Р5) одним концом подсоединен к общей точке 32 соединения концов всех статорных обмоток, а другим концом подсоединен к общей точке 33 соединения анодов всех диодов. Рубильник 31 (Р5) является замкнутым при питании от сети постоянного напряжения и является разомкнутым при питании от сети переменного напряжения.The fifth switch 31 (P5) is connected at one end to a
Замкнутые рубильники 26 (Р1) и 27 (Р2) подают на схему переменное напряжение, причем рубильник 26 (Р1) подключает фазу к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, а рубильник 27 (Р2) подключает нуль ко второй общей точке 28 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Питание от источника постоянного напряжения осуществляется путем замыкания рубильников 29 (Р3) и 30 (Р4), причем рубильник 29 (Р3) подключает плюс источника постоянного напряжения к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, а рубильник 30 (Р4) подключает минус источника постоянного напряжения ко второй общей точке 28 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, и одновременно с этим замыкается пятый рубильник 31 (Р5), который предназначен для соединения общей точки соединения 32 концов всех статорных обмоток с общей точкой 33 соединения анодов всех диодов. На переменном токе рубильники 29 (Р3), 30 (Р4) и 31 (Р5) - разомкнуты.Closed switches 26 (P1) and 27 (P2) supply an alternating voltage to the circuit, and the switch 26 (P1) connects the phase to the first
А. Работа универсального полупроводникового коммутатора для запуска, реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности при питании от сети переменного однофазного напряжения осуществляется следующим образом.A. The operation of a universal semiconductor switch for starting, reversing and regulating the speed of a three-phase low-power electric motor when powered from an alternating single-phase voltage network is carried out as follows.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока Ψ кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от однофазной сети переменного напряжения в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо замкнуть рубильники 26 (Р1) и 27 (Р2) и разомкнуть рубильники 29 (Р3), 30 (Р4) и 31 (Р5), и открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5), 21 (VT6) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 5:To ensure the rotation of the magnetic flux vector Ψ of the circular rotating field of the stator of the electric motor when powered from a single-phase AC voltage network in accordance with the vector diagram shown in FIG. 2, in the sequence I-II-III-IV-V-VI, it is necessary to close switches 26 (P1) and 27 (P2) and open switches 29 (P3), 30 (P4) and 31 (P5), and open transistors 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5), 21 (VT6) in the following sequence shown in FIG. five:
- в начальный момент времени t0, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, открывается транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 2);- at the initial moment of time t0, when the positive half-wave of the supply voltage passes, transistor 2 (VT1) opens, as a result of which the current passes through the first stator winding 8 (A) - the first (I) position of the stator magnetic flux vector is formed (Fig. 2 );
- в момент времени t1, при отрицательной полуволне питающего напряжения, закрывается транзистор 2 (VT1), открывается транзистор 20 (VT6) в результате чего ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t1, with a negative half-wave of the supply voltage, transistor 2 (VT1) closes, transistor 20 (VT6) opens, as a result of which the current flows through the third stator winding 24 (C) - the second (II) position of the stator magnetic flux vector is formed ;
- в момент времени t2, при положительной полуволне питающего напряжения, закрывается транзистор 20 (VT6) и открывается транзистор 11 (VT3), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t2, with a positive half-wave of the supply voltage, transistor 20 (VT6) closes and transistor 11 (VT3) opens, current flows through the second stator winding 16 (B) - the third (III) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t3, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 11 (VT3) и открывается транзистор 3 (VT2), ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется четвертое (IV) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t3, when the negative half-wave of the supply voltage passes, transistor 11 (VT3) closes and transistor 3 (VT2) opens, current flows through the first stator winding 8 (A) - the fourth (IV) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t4, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 3 (VT2) и открывается транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется пятое (V) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t4, when the positive half-wave of the supply voltage passes, transistor 3 (VT2) closes and transistor 19 (VT5) opens, current flows through the third stator winding 24 (C) - the fifth (V) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t5, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 19 (VT5) и открывается транзистор 12 (VT4), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется шестое (VI) положение вектора магнитной индукции поля статора.- at time t5, when the negative half-wave of the supply voltage passes, transistor 19 (VT5) closes and transistor 12 (VT4) opens, current flows through the second stator winding 16 (B) - the sixth (VI) position of the stator magnetic induction vector is formed.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t6 цикл повторяется.The stator field turns out to be rotating, circular, spatial, changing in time. When the next positive half-wave passes at time t6, the cycle is repeated.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от однофазной сети в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 3, в последовательности I-II-III-IV, необходимо замкнуть рубильники 26 (Р1) и 27 (Р2) открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5), 21 (VT6) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 6:To ensure the rotation of the magnetic flux vector of the circular rotating field of the stator of the electric motor when powered from a single-phase network in accordance with the vector diagram shown in FIG. 3, in the sequence I-II-III-IV, it is necessary to close switches 26 (P1) and 27 (P2) open transistors 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5) , 21 (VT6) in the following sequence shown in FIG. 6:
- в начальный момент времени t0, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, открываются транзисторы 2 (VT1) и 11 (VT3), в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 16 (В) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 3);- at the initial moment of time t0, when the positive half-wave of the supply voltage passes, transistors 2 (VT1) and 11 (VT3) open, as a result of which the current passes through the stator windings 8 (A) and 16 (B) - the first (I) position is formed the vector of the magnetic flux of the stator field (Fig. 3);
- в момент времени t1, при отрицательной полуволне питающего напряжения, закрываются транзисторы 2 (VT1) и 11 (VT3), открываются транзисторы 3 (VT2) и 20 (VT6), в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 24 (С) - образуется второе (11) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t1, with a negative half-wave of the supply voltage, transistors 2 (VT1) and 11 (VT3) close, transistors 3 (VT2) and 20 (VT6) open, as a result of which the current passes through the stator windings 8 (A) and 24 (C) - the second (11) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t2, при положительной полуволне питающего напряжения закрываются транзисторы 3 (VT2) и 20 (VT6), открываются транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t2, with a positive half-wave of the supply voltage, transistors 3 (VT2) and 20 (VT6) close, transistor 19 (VT5) opens, the current flows through the third stator winding 24 (C) - the third (III) position of the magnetic flux vector is formed stator fields;
- в момент времени t3, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 19 (VT5), открывается транзистор 12 (VT4), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется четвертое (IV) положение вектора магнитного потока поля статора.- at time t3, when the negative half-wave of the supply voltage passes, transistor 19 (VT5) closes, transistor 12 (VT4) opens, current flows through the second stator winding 16 (B) - the fourth (IV) position of the stator magnetic flux vector is formed.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t4 цикл повторяется.The stator field turns out to be rotating, circular, spatial, changing in time. When the next positive half-wave passes at time t4, the cycle is repeated.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока Ч кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от однофазной сети в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 4, в последовательности I-II-III, необходимо замкнуть рубильники 26 (Р1) и 27 (Р2) открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5), 21 (VT6) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 7:To ensure the rotation of the magnetic flux vector H of the circular rotating field of the stator of the electric motor when powered from a single-phase network in accordance with the vector diagram shown in FIG. 4, in the sequence I-II-III, it is necessary to close switches 26 (P1) and 27 (P2) open transistors 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5), 21 (VT6) in the following sequence shown in FIG. 7:
- в начальный момент времени t0, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, открывается транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 4);- at the initial moment of time t0, when the positive half-wave of the supply voltage passes, transistor 2 (VT1) opens, as a result of which the current passes through the first stator winding 8 (A) - the first (I) position of the stator magnetic flux vector is formed (Fig. 4 );
- в момент времени t1, при отрицательной полуволне питающего напряжения, закрывается транзистор 2 (VT1), открываются транзисторы 3 (VT2) и 20 (VT6) в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 24 (С) - образуется второе (11) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t1, with a negative half-wave of the supply voltage, transistor 2 (VT1) closes, transistors 3 (VT2) and 20 (VT6) open, as a result of which the current passes through the stator windings 8 (A) and 24 (C) - a second (11) the position of the stator magnetic flux vector;
- в момент времени t2, при положительной полуволне питающего напряжения закрываются транзисторы 3 (VT2) и 20 (VT6), открывается транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t2, with a positive half-wave of the supply voltage, transistors 3 (VT2) and 20 (VT6) close, transistor 19 (VT5) opens, current flows through the third stator winding 24 (C) - the third (III) position of the magnetic flux vector is formed stator fields;
- в момент времени t3, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 19 (VT5), открываются транзисторы 12 (VT4) и 20 (VT6), ток проходит по статорным обмоткам 16 (В) и 24 (С) - образуется первое (1) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t3, when the negative half-wave of the supply voltage passes, transistor 19 (VT5) closes, transistors 12 (VT4) and 20 (VT6) open, the current passes through the stator windings 16 (B) and 24 (C) - the first ( 1) the position of the magnetic flux vector of the stator field;
- в момент времени t4, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, закрываются транзисторы 12 (VT4) и 20 (VT6), открывается транзистор 11 (VT3), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t4, when the positive half-wave of the supply voltage passes, transistors 12 (VT4) and 20 (VT6) close, transistor 11 (VT3) opens, current flows through the second stator winding 16 (B) - the second (II) position of the vector is formed magnetic flux of the stator field;
- в момент времени t5, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 11 (VT3), открываются транзисторы 3 (VT2) и 12 (VT4), ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 16 (В) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора.- at time t5, when the negative half-wave of the supply voltage passes, transistor 11 (VT3) closes, transistors 3 (VT2) and 12 (VT4) open, the current passes through the stator windings 8 (A) and 16 (B) - the third is formed ( III) position of the stator magnetic flux vector.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t6 цикл повторяется.The stator field turns out to be rotating, circular, spatial, changing in time. When the next positive half-wave passes at time t6, the cycle is repeated.
Регулирование скорости при работе электродвигателя в порядке, описанным выше, происходит путем использования различного числа векторов на один оборот магнитного поля статора. Чем меньше векторов используется на один оборот магнитного поля статора, тем выше частота вращения электродвигателя.Speed control during operation of the electric motor in the manner described above occurs by using a different number of vectors per revolution of the stator magnetic field. The fewer vectors are used per revolution of the stator magnetic field, the higher the rotational speed of the electric motor.
Б. Работа универсального полупроводникового коммутатора для запуска, реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности при питании от сети постоянного напряжения осуществляется следующим образом.B. The operation of a universal semiconductor switch for starting, reversing and regulating the speed of a three-phase low-power electric motor when powered from a DC voltage network is carried out as follows.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от источника постоянного напряжения в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо замкнуть рубильники 29 (Р3), 30 (Р4), 31 (Р5) и открывать транзисторы 2 (VT1), 11 (VT3), 20 (VT5) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 8, при разомкнутых рубильниках 26 (Р1) и 27 (Р2):To ensure the rotation of the magnetic flux vector of the circular rotating field of the stator of the electric motor when powered from a constant voltage source in accordance with the vector diagram shown in FIG. 2, in the sequence I-II-III-IV-V-VI, it is necessary to close switches 29 (P3), 30 (P4), 31 (P5) and open transistors 2 (VT1), 11 (VT3), 20 (VT5) in the following sequence shown in FIG. 8, with open circuit breakers 26 (P1) and 27 (P2):
- в начальный момент времени t0 открывается транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 2);- at the initial moment of time t0, transistor 2 (VT1) opens, as a result of which the current passes through the first stator winding 8 (A) - the first (I) position of the stator magnetic flux vector is formed (Fig. 2);
- в момент времени t1 открывается транзистор 11 (VT3), при этом остается открытым транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 16 (В) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t1, transistor 11 (VT3) opens, while transistor 2 (VT1) remains open, as a result of which the current passes through the stator windings 8 (A) and 16 (B) - the second (II) position of the magnetic flux vector of the field is formed stator;
- в момент времени t2 закрывается транзистор 2 (VT1), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в первой статорной обмотке 8 (А), замыкается через диод 9 (VD1), а транзистор 11 (VT3) остается открытым, ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется третье (111) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t2, transistor 2 (VT1) closes, while the EMF of self-induction that occurs in the first stator winding 8 (A) is closed through diode 9 (VD1), and transistor 11 (VT3) remains open, the current passes through the second stator winding 16 (B) - the third (111) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t3 открывается транзистор 19 (VT5), при этом остается открытым транзистор 11 (VT3), ток проходит по статорным обмоткам 16 (В) и 24 (С) - образуется четвертое (IV) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t3, transistor 19 (VT5) opens, while transistor 11 (VT3) remains open, current flows through the stator windings 16 (B) and 24 (C) - the fourth (IV) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t4 закрывается транзистор 11 (VT3), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая во второй статорной обмотке 16 (В), замыкается через диод 17 (VD2), а транзистор 19 (VT5) остается открытым, ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется пятое (V) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t4, transistor 11 (VT3) closes, while the EMF of self-induction arising in the second stator winding 16 (V) is closed through diode 17 (VD2), and transistor 19 (VT5) remains open, current passes through the third stator winding 24 (C) - the fifth (V) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t5 открывается транзистор 2 (VT1), при этом остается открытым транзистор 19 (VT5), ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 24 (С) - образуется шестое (VI) положение вектора магнитного потока поля статора.- at time t5, transistor 2 (VT1) opens, while transistor 19 (VT5) remains open, current flows through the stator windings 8 (A) and 24 (C) - the sixth (VI) position of the stator magnetic flux vector is formed.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. В момент времени t6 закрывается транзистор 19 (VT5), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в третьей статорной обмотке 24 (С), замыкается через диод 25 (VD3), а транзистор 2 (VT1) остается открытым, цикл повторяется.The stator field turns out to be rotating, circular, spatial, changing in time. At the time t6, transistor 19 (VT5) closes, while the self-induction EMF arising in the third stator winding 24 (C) is closed through diode 25 (VD3), and transistor 2 (VT1) remains open, the cycle repeats.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока Ψ кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от источника постоянного напряжения в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 3, в последовательности I-II-III-IV, необходимо замкнуть рубильники 29 (Р3), 30 (Р4), 31 (Р5) и открывать транзисторы 2 (VT1), 11 (VT3), 20 (VT5) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 9:To ensure the rotation of the magnetic flux vector Ψ of the circular rotating field of the stator of the electric motor when powered from a constant voltage source in accordance with the vector diagram shown in FIG. 3, in the sequence I-II-III-IV, it is necessary to close circuit breakers 29 (P3), 30 (P4), 31 (P5) and open transistors 2 (VT1), 11 (VT3), 20 (VT5) in the following sequence, shown in FIG. nine:
- в начальный момент времени t0 открываются транзисторы 2 (VTI) и 11 (VT3), в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 16 (В) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. З);- at the initial moment of time t0, transistors 2 (VTI) and 11 (VT3) open, as a result of which the current flows through the stator windings 8 (A) and 16 (B) - the first (I) position of the stator magnetic flux vector is formed (Fig. H);
- в момент времени t1 закрывается транзистор 2 (VT1), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в первой статорной обмотке 8 (А), замыкается через диод 9 (VD1), а транзистор 11 (VT3) остается открытым, ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t1, transistor 2 (VT1) closes, while the self-induction EMF arising in the first stator winding 8 (A) is closed through diode 9 (VD1), and transistor 11 (VT3) remains open, the current passes through the second stator winding 16 (B) - the second (II) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t2 закрывается транзистор 11 (VT3), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая во второй статорной обмотке 16 (В), замыкается через диод 17 (VD2), открывается транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t2, transistor 11 (VT3) closes, while the self-induction EMF arising in the second stator winding 16 (V) is closed through diode 17 (VD2), transistor 19 (VT5) opens, current passes through the third stator winding 24 ( C) - the third (III) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t3 открывается транзистор 2 (VT1), при этом остается открытым транзистор 19 (VT5), ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 24 (С) -образуется четвертое (IV) положение вектора магнитного потока поля статора.- at time t3, transistor 2 (VT1) opens, while transistor 19 (VT5) remains open, current flows through the stator windings 8 (A) and 24 (C) - the fourth (IV) position of the stator magnetic flux vector is formed.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. В момент времени t4 закрывается транзистор 19 (VT5), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в третьей статорной обмотке 24 (С), замыкается через диод 25 (VD3), транзистор 2 (VT1) остается открытым и открывается транзистор 11 (VT3), цикл повторяется.The stator field turns out to be rotating, circular, spatial, changing in time. At time t4, transistor 19 (VT5) closes, while the EMF of self-induction that occurs in the third stator winding 24 (C) is closed through diode 25 (VD3), transistor 2 (VT1) remains open and transistor 11 (VT3) opens, cycle repeats.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока Ψ кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от источника постоянного напряжения в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 4, в последовательности I-II-III, необходимо замкнуть рубильники 29 (Р3), 30 (Р4), 31 (Р5) и открывать транзисторы 2 (VTI), 11 (VT3), 20 (VT5) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 10:To ensure the rotation of the magnetic flux vector Ψ of the circular rotating field of the stator of the electric motor when powered from a constant voltage source in accordance with the vector diagram shown in FIG. 4, in the sequence I-II-III, it is necessary to close circuit breakers 29 (P3), 30 (P4), 31 (P5) and open transistors 2 (VTI), 11 (VT3), 20 (VT5) in the following sequence shown on fig. ten:
- в начальный момент времени t0 открывается транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 4);- at the initial moment of time t0, transistor 2 (VT1) opens, as a result of which the current flows through the first stator winding 8 (A) - the first (I) position of the stator magnetic flux vector is formed (Fig. 4);
- в момент времени t1 закрывается транзистор 2 (VT1), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в первой статорной обмотке 8 (А), замыкается через диод 9 (VD1), открывается транзистор 11 (VT3), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;- at time t1, transistor 2 (VT1) closes, while the EMF of self-induction that occurs in the first stator winding 8 (A) is closed through diode 9 (VD1), transistor 11 (VT3) opens, current passes through the second stator winding 16 ( B) - the second (II) position of the stator magnetic flux vector is formed;
- в момент времени t2 закрывается транзистор 11 (VT3), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая во второй статорной обмотке 16 (В), замыкается через диод 17 (VD2), открывается транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора.- at time t2, transistor 11 (VT3) closes, while the self-induction EMF arising in the second stator winding 16 (V) is closed through diode 17 (VD2), transistor 19 (VT5) opens, current passes through the third stator winding 24 ( C) - the third (III) position of the stator magnetic flux vector is formed.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. В момент времени t3 закрывается транзистор 19 (VT5), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в третьей статорной обмотке 24 (С), замыкается через диод 25 (VD3), открывается транзистор 2 (VT1), цикл повторяется.The stator field turns out to be rotating, circular, spatial, changing in time. At the time t3, transistor 19 (VT5) closes, while the self-induction EMF arising in the third stator winding 24 (C) is closed through diode 25 (VD3), transistor 2 (VT1) opens, the cycle repeats.
Для плавного регулирования частоты вращения электродвигателя в широком диапазоне при питании от источника постоянного напряжения используется изменение частоты тактирования для любого варианта векторной диаграммы, для дискретного регулирования частоты вращения электродвигателя используется изменение числа векторов на один оборот магнитного поля статора при неизменной частоте тактирования, причем чем меньше число векторов, используемых на один оборот магнитного поля статора, тем выше частота вращения электродвигателя.For smooth regulation of the speed of rotation of the electric motor in a wide range when powered from a constant voltage source, a change in the clock frequency is used for any variant of the vector diagram; for discrete control of the speed of rotation of the electric motor, a change in the number of vectors per one revolution of the stator magnetic field is used at a constant clock frequency, and the smaller the number vectors used per revolution of the stator magnetic field, the higher the motor speed.
Таким образом, предложенное устройство позволяет обеспечивать высокие показатели надежности при вращении вектора магнитного потока поля статора трехфазного асинхронного электродвигателя.Thus, the proposed device makes it possible to provide high reliability indicators during rotation of the magnetic flux vector of the stator field of a three-phase asynchronous electric motor.
Для обеспечения реверса двигателя используется обратный порядок включения ключевых транзисторов.To ensure the reverse of the motor, the reverse order of switching on the key transistors is used.
Таким образом, использование предлагаемого универсального полупроводникового коммутатора для запуска реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности обеспечивает повышение надежности работы.Thus, the use of the proposed universal semiconductor switch for starting the reverse and controlling the speed of a three-phase low-power electric motor provides an increase in the reliability of operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020125894U RU200924U1 (en) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Universal semiconductor switch for starting and speed control of low power three-phase electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020125894U RU200924U1 (en) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Universal semiconductor switch for starting and speed control of low power three-phase electric motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU200924U1 true RU200924U1 (en) | 2020-11-19 |
Family
ID=73455939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020125894U RU200924U1 (en) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Universal semiconductor switch for starting and speed control of low power three-phase electric motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU200924U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU216425U1 (en) * | 2022-08-23 | 2023-02-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГАОУ ВО "МГТУ") | Electronic switch |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU95198U1 (en) * | 2009-07-27 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет им. И.И. Ползунова" (АлтгТУ) | ADJUSTABLE SINGLE-PHASE-THREE-PHASE SEMICONDUCTOR FREQUENCY CONVERTER COMMUNICATED BY THE NETWORK |
| RU2470449C1 (en) * | 2011-10-21 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Three-phase reversible sign-changing frequency converter driven by network |
| CN102916626A (en) * | 2012-11-06 | 2013-02-06 | 陕西科技大学 | Three-phase chopper control soft starter |
| RU193358U1 (en) * | 2019-07-19 | 2019-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Reversible switching device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network |
| RU197318U1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-04-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Reversing device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network |
-
2020
- 2020-07-28 RU RU2020125894U patent/RU200924U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU95198U1 (en) * | 2009-07-27 | 2010-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет им. И.И. Ползунова" (АлтгТУ) | ADJUSTABLE SINGLE-PHASE-THREE-PHASE SEMICONDUCTOR FREQUENCY CONVERTER COMMUNICATED BY THE NETWORK |
| RU2470449C1 (en) * | 2011-10-21 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Three-phase reversible sign-changing frequency converter driven by network |
| CN102916626A (en) * | 2012-11-06 | 2013-02-06 | 陕西科技大学 | Three-phase chopper control soft starter |
| RU193358U1 (en) * | 2019-07-19 | 2019-10-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Reversible switching device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network |
| RU197318U1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-04-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Reversing device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU216425U1 (en) * | 2022-08-23 | 2023-02-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГАОУ ВО "МГТУ") | Electronic switch |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU193358U1 (en) | Reversible switching device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network | |
| RU162848U1 (en) | SEMICONDUCTOR REVERSE DEVICE FOR STARTING AND OPERATING A THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR SUPPLY FROM A SINGLE-PHASE AC NETWORK | |
| RU2420857C1 (en) | Semiconductor device to control speed of single-phase double-winding induction motor | |
| RU200924U1 (en) | Universal semiconductor switch for starting and speed control of low power three-phase electric motor | |
| RU2385527C1 (en) | Semiconductor device of capacitor-free start-up of three-phase electric motor from single-phase grid | |
| RU2662233C1 (en) | Induction electrical machine | |
| CN111769663B (en) | Dual-mode drive control system of switched reluctance motor and implementation method | |
| RU157687U1 (en) | REVERSE CONDENSOR-FREE DEVICE STARTING A SINGLE-PHASE TWO-WAY ASYNCHRONOUS MOTOR | |
| RU197318U1 (en) | Reversing device for starting a three-phase asynchronous squirrel-cage motor from a single-phase network | |
| RU215764U1 (en) | Reversible semiconductor device for capacitorless start of a single-phase two-winding asynchronous electric motor | |
| RU185924U1 (en) | Single-phase two-winding induction motor control device | |
| RU2403670C1 (en) | Network driven adjustable transistor reducer with explicit direct current link | |
| RU2402864C1 (en) | Adjustable transistor reducer of three-phase asynchronous motor supplied power to from single-phase mains | |
| RU207552U1 (en) | Semiconductor device for capacitor-free starting of a single-phase two-winding asynchronous motor | |
| RU193216U1 (en) | Semiconductor device for non-capacitor starting a three-phase asynchronous electric motor from a single-phase mains | |
| RU197064U1 (en) | Semiconductor power device for a low-power three-phase asynchronous electric motor from a single-phase network | |
| RU221498U1 (en) | Device for capacitorless starting of a single-phase two-winding asynchronous electric motor from a single-phase network | |
| RU2344540C2 (en) | One-phase-three-phase reversing switchboard | |
| RU95198U1 (en) | ADJUSTABLE SINGLE-PHASE-THREE-PHASE SEMICONDUCTOR FREQUENCY CONVERTER COMMUNICATED BY THE NETWORK | |
| RU2767754C1 (en) | Reversible device for speed control of single-phase asynchronous electric motor | |
| RU2507673C1 (en) | Single-phase-three-phase semiconductor reversible switchboard driven by single-phase ac circuit | |
| RU223291U1 (en) | Semiconductor device for powering a three-phase asynchronous electric motor from a single-phase alternating current network | |
| RU222375U1 (en) | Speed control device for single-phase two-winding asynchronous electric motor | |
| RU89789U1 (en) | A TRANSISTOR REDUCER FOR POWERING A THREE-PHASE SHORT-CIRCUITED MOTOR, STATOR WINDINGS WHICH ARE CONNECTED BY TYPE "STAR", FROM ONE-PHASE NETWORK | |
| RU109356U1 (en) | SINGLE-PHASE-THREE-PHASE TRANSISTOR REVERSE SWITCH LED BY A SINGLE-PHASE NETWORK |