SU1095323A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Abstract

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор, статор с обмоткой  кор , один из зажимов калсдой из m секций которой соединен через силовой транзистор fn -канального однополупериодного коммутатора с одним из полюсов цепи питани  и через отсекающий диод - с другим полюсом цепи питани , схему преобразовани  энергии коммутации , содержащую конденсатор и m транзисторов , каждый из которых св зан с общей точкой секции и силового транзистора и датчик положени  ротора, чувствительные элементы которого св заны с управл ющими цеп ми силовых транзисторой своего канала, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и энергетических показателей, он снабжен дополнительными диодами и логическими схемами совпадени , причем диоды в каждом канале подключены между общей точкой силового транзистора и секции и первым из электродов транзистора схемы преобразовани , второй электрод каждого из транзисторов схемы преобразовани  соединен с общей точкой секции и отсекающего диода своего канала , управл ющий электрод соединен с выходом схемы совпадени , первый вход каждой из которых св зан с выходом чувствительного элемента свосл его канала, второй - с выходом чувствительного элемента канала, предыс: дущего по направлению вращени , общие точки дополнительных диодов и транзисторов цепи преобразовани  объединены и подключены к первой обкладке конденсатора , втора  обкладка которого о соединена с общей точкой цепочки из последовательно соединенных диодов, СП подключенной к цепи питани  встречно СО ls3 ее пол рности. СО

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к шаговым двигател м , работающим в режиме самокоммутации , и к вентильным электродвигател м .

Известны вентильные электродвигатели посто нного тока, секций  кор .ных обмоток которых подключены через однополупериодный транзисторный коммутатор к источнику питани , а дл  защиты транзисторов коммутатора от перенапр жений примен ютс  цепочки из последовательно соединенных диодов и стабилитрона f J«

Недостатком известных двигателей  вл етс  низкий КПД, так как на стабилитроне рассеиваетс  практически вс  .энерги , запасенна  fe индуктивности секции  корной обмотки.

Кроме того, дл  обеспечени  лучшего использовани  активных материалов двигател  и надежного его пуска, угол активной зоны сигнального сектора датчика положени  ротора при трехфазной обмотке  кор  должен быть больше 120 эл. град., что в данном двигателе приводит к значительным пульсаци м тока питани , что в свою очередь вызывает помехи дл  нормальной работы устройств, подключенных к общей питающей сети.

Наиболее близким к предлагаембму по технической сущности  вл етс  вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткой  кор , один из зажимов каждой из секций которой соединен через основной транзистор Im -канального однополупериодного коммутатора с одним из полюсов цепи питани  и через отсекающий диод ;d ДРУГИМ ее полюсом, схему преобразовани  при коммутации запасенной в секци х энергии, содержащую конденсатор и in транзисторов, каждьш из которых св зан с общей точкой секции силового транзистора и датчик положени  ротора, чувствительные элементы которого св заны с управл ющими цеп ми силовых транзисторов своего канаа 2 3.

Однако данное устройство характеризуетс  относительно низкой надежностью вследствие того, что энерги  агнитного пол , запасенна  в индуктивности секций  корной обмотки, выде етс  на резисторе разр дного устойства и в секци х при больших напр жени х , а также значительными ульсаци ми тока питани  вследствие

поочередного подключени  одной или двух фаз обмотки  кор  к источнику питани  при угле активной части сигнального сектора датчика положени  ротора большем 120 эл.град. при трехфазной обмотке  кор .

Целью изобретени   вл етс  повьте .ние надежности и энергетических показателей , -уменьшение пульсаций тока источника питани  вентильного реактивного двигател  посто нного тока.

Указанна  цель достигаетс  тем, что вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткой  кор , один из зажимов каждой из m секций которой соединен через силовой транзистор т -канального однополупериодного коммутатора с одним из полюсов цепи питани  и через отсекающий диод - с другим полюсом, цепи питани  схему преобразовани  энергии коммутации , содержащую Конденсатор и m транзисторов , каждый из которых св зан с общей точкой секции и силового транзистора , и датчик положени  ротора, чувствительные элементы которого св заны с управл ющими цеп ми силовых транзисторов своего канала, снабжен дополнительными диодами и двухвходовыми логическими схемами совпадени , причем диоды в каждом канале подключены между общей точкой силового транзистора и секции и первым из электродов транзистора схемы преобразовани , второй электрод каждого из транзисторов схемы преобразовани  соединен с общей точкой секции и отсекающего диодй своего канала, управл ющий электродрод соединен с выходом схемы совпадени , первьй вход каждой из которых св зан с выходом чувствительного элемента своего канала, второй с выходом чувствительного элемента канала, предьщущего по направлению вращени , общие точки дополнительных диодов итранзисторов схемы преобразовани  объединены и подключены к первой обкладке конденсатора, втора  обкладка которого соединена с общей точкой цепочки из последовательно соединенных диодов, подключенной к цепи питани  встречно ее пол рности.

На фиг. 1 приведена схема электродвигател ; на фиг. 2 - диаграмма работы транзисторных ключей (наличие положительного сигнала условно обозначает открытое состо ние соответствующего ключа). Вентильный реактивный электродвигатель посто нного тока содержит, на пример, пассивный  вно полюсный ротор , статор с трехфазной обмоткой  кор , кажда  из фаз 1, 2 и 3 которой соединена с одним из полюсов источника питани  через транзисторные лючи 4, 5 и 6 однополупериодного коммутатора, управл ющие цепи которьп подключены к выходу датчика положени  ротора 7 с углом активной зоны сигналь . ного сектора большим 120 эл.град,.об зу  три канала усилени  8,;9 и 10. С другим же полюсом источника фазы обмотки соединены через диоды 11, 12 и 13. Цепи защиты силовых ключей ком мутатора от перенапр жений содержат конденсатор 14, одна из обкладок которого соединена с общими точками ка дого из ключей 4, 5 и 6 и фаз обмот- ки  кор  1, 2 и 3 через диоды 15, 16 и 17 и с общими точками диодов 11, 1 и 13 и другого конца фаз обмотки  ко р  15 2 и 3 через силовые электроды .транзисторов 18, 19 и 20, управл ющи цепи которых подключены к логическим схемам попарного совпадени  21, 22 и 23 сигналов положени  ротора 7 через усилительные устройства 24, 25 и 26. Друга  обкладка конденсатора 14 подключена к полюсам источника пи тани  через диоды 27 и 28. Вентильный двигатель работает сле дующим образом. Предположим, что сигналом датчика положени  7 открыт силовой транзисторный ключ однополупериодного коммутатора . В фазе 1 обмотки  кор  протекает ток по цепи: источник питани  - диод 11, фаза 1, транзистор 4 Конденсатор 14 при этом зар жен до величины напр жени , больщей величины напр жени  источника питани , за счет отключени  тока в предьщущей фазе. При повороте ротора на определенныи угол сигнал, датчика положени  ротора 7 через усилитель 9 открывает транзисторный ключ 5, и одновременно сигнал логической схемы попарного совпадени  22 через усилитель 25 50 открывает транзистор 19. Напр жение конденсатора 14 прикладываетс  к фазе 2 обмотки  кор  и в последней начинает протекать ток по цепи: конденсатор 14, транзистор 19, фаза 2 об- 55 мотки  кор , транзисторный ключ 5, диод 27. Поскольку напр жение конденсатора 14 выше напр жени  источника 1

чаемой фазы 2 энергией пол  конденcaTotja 14 на интервале перекрыти  сигналов датчика положени  ротора (фиг. 2), и только фаза 1 подключена к источнику питани , а значит отсутствуют пульсации тока источника питани , обусловленные одновременным подключением к нему двух фаз. По окочании зар да конденсатора 14 ток фазы 1 прекращаетс . При дальнейшем повороте ротора открываетс  транзисторный ключ 6 и транзистор 20, и цикл повтор етс . 234 питани , то нарастание тока в фазе 2 происходит форсировано. Конденсатор 14 разр жаетс , и фаза 2 на интервале перекрыти  сигналов датчика положени  ротора 7 получает питание только за счет энергии электростатического пол , накопленной в конденсаторе. К источнику питани  подключена только фаза 1. При этом ротор продолжает вращатьс  и в некоторый момент времени сигнал датчика положени  ротора отключает транзисторный ключ 4, а сигнал с выхода схемы логического попарного совпадени  сигналов датчика положени  ротора 22 - транзистор 19. Конденсатор 14 прекращает свой разр д и ток через фазу Т. протекает под действием напр жени  источника гштани  по цепи: диод 12, фаза 2, транзисторньй ключ 5. Ток фазы 1 под действием ЭДС самоиндукции начинает протекать через диод 15, конденсатор 14, диод 28 и диод 11, зар жа  при этом конденсатор 14. Происходит форсированное спадание тока в фазе 1. Энерги  магнитного пол , накопленна  в индуктивности фазы 1j накапливаетс  в электростатическом поле конденсатора 14, зар жа  его до напр жени , большего напр жени  источника питани , которое сохран етс  до последующего изменени  структуры схемы. Одновременно осуществл етс  защита силовых ключей 4, 5 и 6 полупроводникового коммутатора от перенапр жени . Величина конденсатора 14 выбираетс  из услови , чтобы напр жение на нем не превышало допустимого напр жени  коллектор-эмиттерного перехода транзисторов 4, 5 и 6 коммутатора и чтобы он при номинальном режиме работы двигател  за врем  перекрыти  сигналов датчика положени  не успевал разр дитьс  до напр жени  источника питани . Этим самым обеспечиваетс  питание вклюИспользование вентильного реактив ного двигател  посто нного тока позвол ет значительно повысить его надежность и КДЦ по сравнению с извест ным, вследствие того, что практйчески вс  энерги  магнитного пол , запасенна  в индуктивности отключаемой фазы, накапливаетс  в электростатическом поле конденсатора, при этом ограничиваетс  перенапр жение на элементах полупроводникового коммутатора до допустимой величины, а при включении последующей фазы передаетс  в нее, выполн   таким образом полезную работу, в то врем  как с использованием в прототипе дл  защиты транзисторов коммутатора от перенапр жений разр дного устройства состо щего из последовательно соединенных транзистора и резистора, на последнем выдел етс  в виде тепла практически вс  энерги  магнитного пол  отключаемой фазы. Кроме того, цепи защиты электродвигател  обеспечивают отсутствие пульсаций тока питани , которые в прототипе возникают за счет одновременного подключени  двух фаз обмотки  кор  на интервале перекрыти  сигналов датчика положени  ротора к источнику питани , что вытекает из необходимости более лучшего использо- . вани  активных материалов в реактивгом двигателе и обеспечени  надежного пуска, благодар  тому, что вновь включенна  фаза на периоде перекрытий сигналов датчика положени  получает питание не от источника, а за счет.энергии, накопленной в конденсаторе при отключении предьщущей фазы, а к источнику питани  в любой момент времени подключена только одна фаза двигател . Наибольшее применение изобретение найдет в вентильных электродвигател х , электромеханический преобразователь которых выполнен в виде реактивной или индуктивной синхронной машины, поскольку они обладают повыщенным рассе нием и в секци х запасаетс  много энергии. В других типах вентильных электродвигателей, в частНости в электродвигател х с возбуждением от посто нных магнитов, целе .сообразно использовать изобретение с повышением их мощности.

Й

Фиг.

Claims (1)

1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор, статор с обмоткой якоря, один из зажимов каждой из m секций которой соединен через силовой транзистор m -канального однополупериодного коммутатора с одним из полюсов цепи питания и через отсекающий диод - с другим полюсом цепи питания, схему преобразования энергии коммутации, содержащую конденсатор и m транзисторов, каждый из которых связан с общей точкой секции и силового транзистора, и датчик положения ротора, чувствительные элементы которого связаны с управляющими цепями силовых транзисторов своего канала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и энергетических показателей, он снабжен дополнительными диодами и логическими схемами совпадения, причем диоды в каждом канале подключены между общей точкой силового транзистора и секции и первым из электродов транзистора схемы преобразования, второй электрод каждого из транзисторов схемы преобразования соединен с общей точкой сек ции и отсекающего диода своего кана ла, управляющий электрод соединен с выходом схемы совпадения, первый вход каждой из которых связан с выходом чувствительного элемента своего канала, второй - с выходом чувствительного элемента канала, предыдущего по направлению вращения, общие точки дополнительных диодов и транзисторов цепи преобразования объединены и подключены к первой обкладке кон денсатора, вторая обкладка которого соединена с общей точкой цепочки из последовательно соединенных диодов, подключенной к цепи питания встречно ее полярности.

   >