SU1065981A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Abstract

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор с устройством возбуждени , статор, на котором расположена многосекционна  обмотка  кор , с N выводами которой св заны 2 N тиристоров инвертора, образующих анодную и катодную группы, состо щие кажда  из двух подгрупп, оДна из которых образована тиристорами, св занными с четными, а друга  - тиристорами , св занными с нечетными выводами обмотки  кор , общие точки тиристоров подгрупп соединены с цепью питани  через тиристоры соответственно анодного и катодного коммутирующих устройств и св заны с конденсатором , а также схему управлени  тиристорами от датчика положени  ротора, отличающийс  тем, что, с цельк) расширени  области применени , он снабжен шестью шунтирующими диодами и дросселем, подключенным последовательно с конденсатором, диоды подключены встречно-параллельно тиристорам коммутирующих устройств, анод каждого из тиристоров коммутирующего катодного устройства соеди нен с катодом одного из тиристоров анодного коммутирующего устройства через диод, причем тирис1торы н диоды соединены одноименными электродами .

Description

а:

СП

СО

00 Изобретение относитс  к электротехнике j, в частности к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией осуществл емой с помощью полупроводниковых приборов. Известны вентильные электродвигатели (ВД), содержащие расположеннуга на роторе обмотку. возбуждени  и неподвижную многосекционную обмот ку  кор . Между каждой парой смежных секций имеетс  точка отвода, к которой подключены полупроводниковые переключаюпдие устройства, св зывающие точку отвода с разнопол рными зажимами источника питани  и устройства дл  искусственной комму тации тиристоров инвертора l. Недостатком данного ВД  вл етс  сложность инвертора и коммутирующих устройств. Наиболее бгиэок к предлагаемому по технической сущности вентильный электродвигатель, содержащий ротор |С устройством возбуждени , статор, |на котором расположена многосекцион на  обмотка  кор  с N выводами которой св заны 2 N тиристоров инвертора , образующих анодную и катодную группы, состо щие из двух частей (подгрупп ) кажда , тиристоры одной из которых св заны с четными, а ти ристоры другой - с нечетными вывода ми обмотки  кор ( общие точки тирис торов подгрупп соединены с цепью пи тани  через тиристоры соответственн анодного и катодного коммутирующих устройств, и св заны с конденсатором а также схему управлени тиристорами , например, от датчика положени ротора 12, Недостатком известного ВД  вл ет с  невозможность его применени  в устройствах, требующих регулировани скорости вращени .. Цель изобретени  - расширение области применени  вд. Поставленна  цель достигаетс  тем, что вентильный электродвигатель , содержащий ротор с устройство возбуждени , статор, на котором рас положена много,секционна  обмотка  кор ,с N выводами которой св заны 2N тиристоров инвертора, образующих анодную и катодную группы, состо щие кажда , из двух подгрупп, одна из которых образована тиристораг-ш, св занными с четными, а дЕ:)уга  - ти ристорами, св занными с нечетныгли выводами обмотки  кор , общие точки тиристоров подгрупп соединены с цепью питани  через тиристоры соответственно анодного и катодного ком мутирующих устройств и св заны с ко денсатором, а также схему управлени тиристорами от датчика положени  ро тора, снабжен щестью шyнтиpyющи ш диодами и дросселем, подключенным последовательно с конденсатором, ди ды подключены встречно-параллельно тиристорам коммутирующих устройств, анод каждоЕО из тиристоров коммутирующего катодного устройства соединен с катодом одного из тиристоров анодного коммутирующего устройства через диод, причем тиристоры и диоды соединены одноименными электродами . На фиг. 1 приведена принципиальна  электрическа  схема ВД; на фиг. 2 - упрощенные диаграмглы токов и напр жений разгличных элементов схемы ВД, в частности на фиг. 2а - изменение коммутирующих тиристоров за врем  одного коммутирующего цикла; на фиг. 26 - ток в шунтирующих диодах| на фиг. 2В - ток и напр жение коммутирующего конденсатора;; на фиг. 2г - мгновенное напр жевние на обмотке  кор  за врем  коммутационЕ ого цикла. Машина содержит неподвижьгую многосекционную обмотку 1  кор , с выводами которой св заны тиристоры анодной 2 - 7 и катодной 8-13 групп инвертора. Кажда  группа состоит из двух подгрупп и подключаетс  объединенными в точки 14-17 однопол рными электродами ключевых тиристоров К соответствующим зажимам источника питани  через анодное 18 и катодное 19 коммутирующие устройства. Необходима  последовательность выключени  тиристоров обеспечиваетс  схемой 20 управлени . Анодное комг утирующее устройство содержит контур из последовательно соединенных конденсатора 21 и дроссел  22, включенный между опорными электродами анодных подгрупп тиристоров, которые подключены к катодам двух коммутирующих тиристоров 23 и 24, зашунтированных обратными диодами 25 и 26 и подключенных анодами к положительному зажиму источника питани . Точки 14 и 15 св заны с катодами двух шунтирующих диодов 27 и 28, аноды которых подключены к однопол рным электродам катодных подгрупп тиристоров (точки 16 и 17.) и к анодам двух коммутирующих тиристоров 29 и 30, зашунтированных обратными диодами 31 и 32, Катодное коммутирующее устройство 19 содержит контур из последовательно соединенных конденсатора 33 и дроссел  34, включенных между однопол pны Ш электродами катодных подгрупп тиристоров (точки 16 и 17), которые подключены к анодам двух коммутирующих ти;ристоров 29 и 30, катоды которых св заны с отрицательным зажимом источника питани . работе ВД S установившемс  режиме намагничивающа  сила обмотки  кор  вращаетс  с той же угловой скоростью, что и основное магнит-ное поле, причем они всегда расположены в пространстве взаимно перпендикул рно . Ток в обмотке  кор  двухполюсной машины всегда протекает через две диаметрально расположенные отпайки, а коммутаци  тока осуществл етс  только в секци х, наход щихс  в нейтральных зонах между главными полюсами. Особенность схемы заключаетс  в том, что дл  осуществлени  коммутации тока в секци х за счет напр жени  источника питани  электродвижуща  сила  кор  должна быть меньше напр жени  источника во всех режимах работы машины.

Допустим, ток  кор  во всех коммутационных интервалах остаетс  без изменений. До момента i. коммутирующие тиристоры 23, 24 и 29, 30 закрыты , а расположение секции обмотки таково, что от датчика положени  ротора поступают управл ющие сигналы на ключевые тиристоры 2 и 11.и, следовательно , они открыты. Поэтому ток  кор  Ig замыкаетс  по контуру: тиристор 2 - секции обмотки 1 - тиристор 11 - шунтирующий диод 28 и тиристор 2.

Дл  регулировани  тока в секции обмотки 1, пока секции не вошли в нейтральную зону, необходимо осуществить поочередное включение коммутирующих тиристоров 23, 29 и 24, 30. При подаче управл ющих импульсов на тиристоры 23 и 29 ток Dg от источника питани  протекает по контуру: + Up, - тиристор 23 - комму тирую щий конденсатор 21 - дроссель 22. тиристор 2 - секции обмотки 1 - тиристор 11 - коммутирующий конденсатор 33 - дроссель 34 - тиристор 29 и -Uf. После зар дки конденсаторов 21 и 33 ток прекращаетс  и схема готова к работе. От системы управлени  последующий управл ющий импульс подаетс  одновременно на тиристоры 24 и 30 и образуетс  новый контур протека ни   корного тока: тиристор 24 - тиристор 2 - секции обмотки 1 - тиристор 11 - тиристор 30.

Одновременно с отпиранием тиристоров 24 и 30 образуютс  цепи дл  перезар да коммутирующих конденсаторов 21 и 33. В анодном коммутирующем устройстве 18 перезар д конденсатора 21 производитс  по контуру: + конденсатор 21 - диод 25 - тирис тор 24 - дроссель 22 и - конденсатор .а 21, а в катодном коммутирующем устройстве 19 перезар д конденсатора 33 производитс  по контуру: + конденсатора 33 - тиристор 30 - диод 31 - дроссель 34 и - конденсатора 33. Вследствие колебательного разр да конденсаторов 21 и 33 на . дроссели 23 и 34 конденсаторы оказываютс  перезар женными с обратной

пол рностью. Как только от системы

20управлени  поступ т управ  ю 1ше импульсы на тиристоры 23 и 29, начинаетс  процесс коммутации тока в тиристорах 24 и 30. При этом отрицательное напр жение конденсаторе®

21и 33 прикладываетс  к тиристорам 24 и 30. Одновременно производитс  разр д конденсаторов 21 и 33 дл  анодного коммутирующего устройства по цепи: + конденсатора 21 - дроссель 22 - диод 26 - тиристор 23 конденсатора 21, а дл  катодного коммутирующего блока 19 по цепи:

+ конденсатора 33 - дроссель 34 тиристор 29 - диод 32 - конденсатора 33, Конденсаторы 21 и 33 перезар жаютс , а их дозар дка производитс  от питающей сети по контуру + (J - тиристор 23 - конденсатор 21 дроссель 22 - тиристор 2 - секции обмотки 1 - тиристор 11 - конденсатор 33 - дроссель 34 - тиристор 29 и -Up. После дозар да конденсаторов токи 1 33 станов тс  равными нулю, следовательно, тиристоры 23 и 29 закрываютс , а  корный ток за счет электромагнитной энергии замыкаетс  по контуру: тиристор 2 - секции обмотки 1 - тиристор 11 - диод 28. Таким образом, пока секции обмотки 1 еще не во1чпи в нейтральну зону между главными полюсами регулирование величины  корного тока производитс  путем . изменени  длитель - ности отпирани  и частоты включени  тиристоров 24, 30 и 23, 29.

В момент времени t секции обмотки 1, св занные тиристорами 2, 3 и 5, б вход т в нейтральные зоны. При этом от датчика расположени  ротора управл ющие импульсы посредством системы 20 управлени  снимаютс  с тристоров 2 и 11 и подаютс  на тиристоры 3 и 12. После подачи управл ющих импульсов на тиристоры 23 и 29 начинаетс  процесс коммутации тока в тиристорах 2, 3 и 11, 12 и, соответственно , в секци х обмотки 1.

Приведенные на фиг.2.временные диаграммы мгновенных значений токов и напр жений в отдельных элементах схемы соответствуют процессу ком тации тока в секции обмотки 1. В момент времени t пр мой ток тиристоров 23, 3, 12 и 29 достигает значе .ни  Og , Якорный ток протекает по контуру: тиристор 23 - тиристор 3, секци  обмотки 1 - тиристор 12 - тиристор 29. Одновременно нарастающее отрицательное напр жение конденсатора 21 прикладываетс  к секции обмотки 1 по цепи: + конденсатора 21 - тиристор 3 - секци  обмотки 1 тиристор 2 - дроссель 22 и - конденсатора 21 и одновременно с коммутацией тока в тиристоре 24 способствует спаду тока в тиристоре„2. Аналогично отрицательное напр жение конденсатора 22 прикладываетс  к се ции обмотки 1 по цепи: конденса тора 33 - тиристор 11 - секци  обмо ки 1 - тиристор 12 - дроссель 34 и - конденсатора 33 и одновременно с коммутацией тока в тиристоре 30 способствует спаду тока в тиристоре 11. В момент времени t заканчиваетс процесс перезар да коммутирующих конденсаторов 21 и 33,. тиристоры 2 и 11 выключаютс , а в коммутирующих секци х обмотки 1 заканчиваетс  реверсирование тока. Направление тока в секци х после коммутации показано пунктиром. К обмотке  кор  прикладыв етс  полное напр жение источниtca питани , в момент времени 2 зак чиваетс  перезар д коммутирующих конденсаторов 21 и 33. в момент времени t, со схемы управлени  подаетс  сигнал на включение тиристоров 24 и 30 и конденсаторы 21 и 33 начинают перезар жатьс  по вышеописанной цепи. В момент времени t. тиристоры 23 и 29 выключаютс ,а разр дный ток конденсаторов 21 и 33 замыкаетс  соответственно через обратные диоды 25 и 31. Б момент времени i разр дный то конденсаторов становитс  равным Jg и дальнейший дозар д его производитс  от источника питани  по контуру: + Un - тиристор 24 - дроссель 22 - конденсатор 21 - тиристор 3 секции обмотки 1 - тиристор 12 дроссель 34 - конденсатор 33 - тиристор 30 и -Un« В момент времени t зар д конден catopa оканчиваетс , напр жение на обМотке становитс  равным нулю, а ток - кор  замыкаетс  по цепи: тирис тор 3 - секции обмотки 1 - тиристор 12 - шунтирующий диод 27 - тиристор 3. В момент времени t; в нейтральную зону между главными полюсами вход т секции обмотки 1, св занные с тиристорами 3, 4 и б, 7, и начинаетс  очередной коммутационный цикл, аналогичный описанному выше. За полное врем  цикла Т напр жение Un подаетс  на обмотку в течение интервала Напр жение на  коре двигател  регулируетс  путем изменени  времени открытого состо ни  коммутирующих тиристоров 23 и 24 с помощью схемы 20 управлени  или изменением соотношени ; ( Чем меньше разность (1), тем ниже скорость вращени  ВД. Предлагаема  схема способна обеспечить работу машины не только в режиме двигател , но и в режиме генераторного торможени  с отдачей энергии в питающую сеть. На принципиальной схеме (фиг.1) необходима  коммутационна  аппаратура не показана. Однако дл  перевода машин в режим рекуперативного торможени  необходимо изменить направление тока в обмотке возбуждени  ротора. Кроме того, общую точку катодов коммутирующих тиристоров 29 и 30 и анодов диодов 31 и 32 необходимо отсоединить от отрицательного зажима и подключить к положительному зажиму источника питани , а аноды шунтирующих диодов 27 и 28 надо подключить к минусу источника питани , предварительно отключив их от анодов тиристоров 29 и 30. Ток рекуперации регулируетс  с помощью тиристоров анодного и катодного устройств так же, как и в двигательном режимо.

Составитель А.Санталов Редактор Л.Пчолинска  Техред О.Чеце , Корректор л.Патай

Заказ 11055/56 Тираж 672Подписное

ВНИИПН Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (2)

1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор с устройством возбуждения, статор, на котором расположена многосекционная обмотка якоря, с N выводами которой связаны
2. 2 N тиристоров инвертора, образующих анодную и катодную группы, состоящие каждая из двух подгрупп, одна из которых образована тиристорами, связанными с четными, а’ другая - тирис торами, связанными с нечетными выводами обмотки якоря, общие точки тиристоров подгрупп соединены с цепью питания через тиристоры соответственно анодного и катодного коммутирующих устройств и связаны с конден сатором, а также схему управления тиристорами от датчика положения ротора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он снабжен шестью шунтирующими диодами и дросселем, подключенным последовательно с конденсатором, диоды подключены встречно-параллельно тиристорам коммутирующих устройств.

   анод каждого из тиристоров коммутирующего катодного устройства соединен с катодом одного из тиристоров анодного коммутирующего устройства через диод, причем тиристоры и диоды соединены одноименными электродами .

   >