SU1270845A2

SU1270845A2 - High-speed rectifier electric motor

Info

Publication number: SU1270845A2
Application number: SU833594214A
Authority: SU
Inventors: Николай Петрович Адволоткин; Игорь Евгеньевич Овчинников; Алексей Викторович Шабанов; Алексей Юрьевич Янковский
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электромашиностроения
Priority date: 1983-06-01
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1986-11-15

Abstract

1. ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ по авт. -св. № 1197018, отличающийс тем, что, с целью уменьшени потерь, цепь питани усилителей-формирователей снабжена коммутирующим элементом, управл ющий вход которого соединен с выходом устройства переключени режима работы. 2.Электродвигатель по п,1, о т личающийс тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде одноканального реле, а параллельно ему подключен резистор. 3.Электродвигатель по п.1, отличающий с тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде двухпозиционного реле, а источник питани выполнен с двум выходами на различное напр жение, которые соедис 5S нены с каналами указанного реле. (Л ГЧ)1. HIGH-SPEED VENTILATION ELECTRIC MOTOR according to ed. -sv. No. 1197018, characterized in that, in order to reduce losses, the power circuit of the driver amplifiers is provided with a switching element, the control input of which is connected to the output of the operating mode switching device. 2. Electric motor according to claim 1, which is characterized by the fact that the switching element is designed as a single-channel relay, and a resistor is connected in parallel with it. 3. An electric motor according to claim 1, characterized in that the switching element is designed as a two-position relay, and the power source is made with two outputs for different voltages that are connected to the channels of the specified relay. (L MS)

Description

Изобретение относитс к электротехники ,, а именно к высокоскоростньи вентильньпч электродвигател м, и может быть использовано в гфиводах высокооборотных механизмов, таких как компрессоры , насосы, центрифуги и другие устройства.The invention relates to electrical engineering, namely, to high-speed electric motors, and can be used in high-speed hydraulics mechanisms such as compressors, pumps, centrifuges and other devices.

По основному авт, ев, N 1197018 известен высокоскоростной вентильный электродвигатель содерзкащий индуктор , корь с многофазной обмоткой, от каждой фазы которой выполнены отводы , датчик положени ротора, тиристорный коммутатор, через который к источнику питани подключена корна обмотка., дополнительный коммутаторj через который к источнику питани подключены ОТВОДЕ корной обмотки и каждый ключ которого состоит из последовательно соединенных вспомога .тельного тиристора и транзистора. Двигатель содержит также систему управлени , включающую в себ усилители-формирователи , устройство переключени режима работы и распределители управл ющих импульсов, один вход которых соедине с выходом датчика полол ени ротора, другой - с устройством переключени режима работы, а выходы через усилители-формирователис управл ющи - и цеп ми силовых ключей обоих коммутаторов«According to the main auth, ev, N 1197018 a high-speed valve motor containing an inductor, measles with a multiphase winding, from each phase of which taps, a rotor position sensor, a thyristor switch through which the root winding is connected, which is an additional switch through which to the source is known. The power supply is connected to a BRANCH of the root winding and each key of which consists of a series-connected auxiliary thyristor and a transistor. The engine also contains a control system that includes amplifiers-formers, a device for switching the operating mode and distributors of control pulses, one input of which is connected to the output of the rotor polishing sensor, the other with a device for switching the operating mode and controllers - and chains of power switches of both switches "

Недостатком известного электродвигател вл ютс существенные потери в элементах коммутатора, обусловленные тем,, что после перехода на работу с основным, тиристорным, к.оммутатором в управл ющих цеп х силовых транзисторов рассеиваетс мощность требуема дл их работы с максимальным, коллекторным током. Поскольку основным режимом работы двигател вл етс режим работы с тиристорньш коммз татоРОМ , в у.правл 1ощ1сс цеп х силовьп;: тиристоров выдел ютс большие суммарные потерн что снижает эконокичносгь работы схемы и КПД электродвигател в целом„A disadvantage of the known electric motor is a significant loss in the switch elements, due to the fact that after switching to operation with the main thyristor switch. To the switch in the control circuits of the power transistors, the power required for their operation with the maximum collector current is dissipated. Since the main mode of operation of the engine is the mode of operation with thyristor commons, in the direction of power circuits ;: thyristors are allocated a large total loss, which reduces the efficiency of the circuit and the overall motor efficiency

Цель изобретени - снижение потерь в электродвигателе„The purpose of the invention is to reduce losses in the motor "

Указанна цель достигаетс тем, что в высокоскоростном вентильном электродвигателе цепь питани усили .талей-формирователей снабжена комм ТИРУЮЩ1-1М элементом., причем управл ющий вход коммутирующего элемента соединен с выходом устройства переключени режима работы.This goal is achieved by the fact that in a high-speed valve motor, the power supply circuit of the force-shaper unit is equipped with a TIR-1-1M switching element, and the control input of the switching element is connected to the output of the operating mode switching device.

Кро.ме того, коммутирующий элемент может быть выполнен в виде одноканальтшго реле, а параллельно ему подключен резистор.In addition, the switching element can be made as a single-channel relay, and a resistor is connected in parallel with it.

Коммутирующий элемент может быть выполнен в ввде двухпозиционного реле , а источник питани - с двум выходами на различные напр жени , соединенными с каналами реле.A switching element can be made in the input of a two-stage relay, and the power source with two outputs for different voltages connected to the relay channels.

На фиг,1 представлена принципиальна схема высокоскоростного вентильного электродвигател ; на фиг.2 и 3 - усилитель-формирователь, примеры исполнени ,Fig. 1 is a schematic diagram of a high speed valve motor; 2 and 3, an amplifier driver, exemplary embodiments,

Вентильный электродвигательValve motor

(фиг,1) содержит мостовой тиристорный коммутатор 1 с силовыми ключами 2-7, через которые соединены с источником 8 питани фазы 9-11 трехфазной статорной обмотки, имеющей отводы 12-14. Параллельно тиристорному коммутатору 1 подключен дополнительный коммутатор 15 с силовыми ключами 16-21, каждый из которых, например ключ 16, состоит(FIG. 1) contains a bridge thyristor switch 1 with power switches 2-7, through which they are connected to the power source 8 of the phase 9-11 three-phase stator winding having taps 12-14. Parallel to the thyristor switch 1, an additional switch 15 is connected with power switches 16-21, each of which, for example switch 16, consists

из последовательно соединенных тиристора 22 и транзистора 23, шунтированных в обратном направлении диодом 24. Через силовые ключ 16-21 коммутатора 15 соединены с источником 8 питани from series-connected thyristor 22 and transistor 23, shunted in the opposite direction by diode 24. Through power switch 16-21, switch 15 is connected to power supply 8

отводы 12-14 статорной обмотки. Силовые ключи ко:ммутаторов 1 и 15, через которые соединена с источником 8 питани одна и та же фаза статорной обмотки , своими управл ющими цеп миtaps 12-14 stator winding. Power switches co: mmutators 1 and 15, through which the same phase of the stator winding is connected to power supply 8, with their own control circuits

св заны с одними и теми же распределител ми управл ющих импульсов. Так, Силовые ключи 2 и 16, соединенные с фазой 9 и отводом 12, управл ющими цецеп ми своих элементов соединены через усилители-формирователи 25-27 с распределителем 28 управл ющих импульсов (распределители управл ющих импульсов с соответствующими усилител ми-формировател ми остальных ключейassociated with the same control pulse distributors. For example, Power switches 2 and 16, connected to phase 9 and branch 12, are controlled by the control circuits of their elements via amplifiers 25-27 to the distributor 28 of control pulses (the distributors of control pulses with the corresponding amplifiers forming other keys

не показаны). Каждый распределитель 28 управл ющих импульсов 28 соединен свош и входа У1и с датчиком 29 положени ротора и устройством 30 переключени режима работы.not shown). Each control pulley 28 of control pulses 28 is connected to its input V1i with a rotor position sensor 29 and an operation mode switching device 30.

Б отличие от прототипа усилительформирователь 27, соединенный своим входом 31 с распределителем 28 управл ющих импульсов и выходом 32 с упра55 вл ющей цепью транзистора 23, содержит дополнительно управл ющий вход 33, соединенный с устройством 30 переключени режима работы.Unlike the prototype, amplifier 27, connected by its input 31 to the distributor 28 of control pulses and output 32 to the control circuit of the transistor 23, additionally contains a control input 33 connected to the operating mode switching device 30.

Согласло схеме }ia фиг.2 усилительформирователь 27 содержит источник ЗА питани и усмлительный элемент 35, в качестве коюрого, например, может быть использован транзистор 36. Б отличие от прототипа дополнительно в цепь питани усилительного элемента 35 включен последовательно коммутирующий элемент 37, управл ющий вход 33 которого соединен с устройством 30 переключени режима работы. Параллельно коммутирующему элементу 37 подключен резистор 38.According to the diagram} ia of FIG. 2, amplifier 27 includes a power supply for power supply and a reducing element 35, for example, transistor 36 can be used as a coyote. In addition to the prototype, an additional switching element 37 is connected to the power supply circuit of amplifying element 35 33 which is connected to the operation mode switching device 30. Parallel to the switching element 37 is connected to the resistor 38.

В схеме усилител -формировател 27 по фиг.З источник 34 питани имеет два выхода 39 и.40, отличающиес друг от друга значением выходного напр жени . Коммутирующий элемент 37 выполнен в виде двухпозиционного реле с входами 41 и 42, подключенными к источнику 34 питани .In the amplifier maker circuit 27 of FIG. 3, the power supply 34 has two outputs 39 and 40 that differ from each other in the value of the output voltage. The switching element 37 is made in the form of a two-position relay with inputs 41 and 42 connected to the power supply 34.

Электродвигатель работает следующим образом.The motor works as follows.

Пуск электродвигател производитс при работе его в режиме искусственной коммутации на пониженном напр жении питани . При отсутствии сигнала с устройства 30 переключени режима работы 30 отпирающие сигналы с распределителей управл ющих импульсов, например с распределител 28 управл ющих импульсов, поступают только на транзистор 23 и тиристор 22. При этом тиристор 22 находитс в отпертом состо нии в течение всего периода работы двигател в режиме искусственной коммутации, а транзистор 23 отпираетс только при поступлении на вход распределител управл ющих импульсов сигнала с датчика 29 положени ротора . Таким образом, режим искусственной коммутации характеризуетс запертым состо нием силовых тиристоров коммутатора 1, отпертым состо нием {тиристоров коммутатора 15 и коммутацией части статорной обмотки, осуществл емой через отводы 12-14 с помощью транзисторов коммутатора 15. Значение напр жени питани , плавно возрастающего с повышением частоты вращени , не должно при этом превышать максимально допустимого дл транзисторов напр жени .The electric motor is started up when it is operated in the artificial switching mode at a lower supply voltage. In the absence of a signal from the mode switching device 30, the unlocking signals from the control pulse distributors, for example, the control pulse distributor 28, are sent only to the transistor 23 and the thyristor 22. In this case, the thyristor 22 is in the unlocked state during the entire motor operation period in the artificial switching mode, and the transistor 23 is opened only when the control pulses of the signal from the rotor position sensor 29 are received at the input of the distributor. Thus, the artificial switching mode is characterized by the locked state of the power thyristors of the switch 1, the unlocked state {of the thyristors of the switch 15 and the switching of a part of the stator winding carried out through the taps 12-14 using the transistors of the switch 15. The value of the supply voltage smoothly increasing with increasing rotational speed should not exceed the maximum voltage allowed by the transistors.

Параметры усилител -формировател 27 принимаютс такими, чтобы обеспечить требуемый ток в базовой цепи силового транзистора 23, который рассчитываетс исход из услови работыThe parameters of the amplifier-maker 27 are taken to provide the required current in the base circuit of the power transistor 23, which is calculated based on the operating condition

тра 1зистора 23 в режиме насыщени при максимальном коллекторном токе.Tra 1sistor 23 in saturation mode at maximum collector current.

По достижении двигателем частоты вращени , составл ющей 0,1-0,2 значени номинальной частоты, осуществл ет етс переход на режим работы с естественной коммутацией. Дл этого с устройства 30 переключени режима работы подаетс сигнал на распределители управл ющих импульсов, в результате чего запираютс тиристоры коммутатора 15, отпираютс на весь период работы в режиме естественной коммутации транзисторы коммутатора 15, а переключение обмотки осуществл етс силовыми тиристорами коммутатора 1, .отпираемыми при поступлении сигнала с датчика 29 положени ротора,When the engine reaches a rotational speed of 0.1-0.2 times the nominal frequency, it switches to the natural commutation mode. For this, a signal is sent from the operating mode switching device 30 to the control pulse distributors, whereby the thyristors of the switch 15 are locked, unlocked for the entire period of operation in the natural switching mode, the transistors of the switch 15, and the switching of the winding is performed by the power thyristors of the switch 1, which are triggered when signal from the rotor position sensor 29,

С целью уменьшени мощности, рассеиваемой в базовых цеп х транзисторов 23, при переходе двигател на режим работы с естественной коммутацией с помощью коммутирующих элементов 37 обеспечиваетс снижение выходной мощности усилителей-формирователей 27. В схеме по фиг.2 это достигаетс путем размыкани цепи коммутирующего элемента 37, переключающего по сигналу с устройства 30 переключени режима работы цепь питани усилительного элемента 35 на пониженное напр жение питани , например с выхода 40 на выход 39.In order to reduce the power dissipated in the base circuits of the transistors 23, when the motor switches to the natural commutation mode using the switching elements 37, the output power of the driver converters 27 is reduced. In the circuit of FIG. 2, this is achieved by opening the circuit of the switching element 37 switching over a signal from the operating mode switching device 30 to the power supply circuit of the amplifying element 35 to a lower supply voltage, for example, from output 40 to output 39.

Значение тока в базовой цепи транзисторов 23 при работе двигател в режиме естественной коммутации определ етс исход из услови работы транзисторов 23 в режиме насьвдени при токе коллектора, незначительно превосход щем ток утечки вспомогательного тиристора 22. Это необходимо дл исключени перенапр жений, которые имеют место при запертых транзисторах .,The current value in the base circuit of transistors 23 when the engine is operating in the natural switching mode is determined based on the operating condition of the transistors 23 in the on-off mode with a collector current slightly exceeding the leakage current of the auxiliary thyristor 22. This is necessary to eliminate the overvoltages that occur transistors.,

Учитыва , что ток утечки тиристоров обычно не превосходит 0,05-0,1 А, а коэффициент усилени по току мощных транзисторов, например TK-10G, равен примерно четырем, ток в базовой цепи транзисторов не превьщгает 0,025 А, т.е. мощность в цепи управлени -силовым транзистором 23 в соответствии с изобретением уменьшаетс примерно в 400-800 раз при переходе с режима искусственной коммутации на режим естес1:венной коммутации.Considering that the leakage current of the thyristors usually does not exceed 0.05-0.1 A, and the current gain of powerful transistors, for example TK-10G, is about four, the current in the base transistor circuit does not exceed 0.025 A, i.e. power in the control circuit of a power transistor 23 in accordance with the invention is reduced by about 400-800 times when switching from an artificial switching mode to a natural switching mode.

Технико-экономический эффект от внедрени предлагаемого вентильногоTechnical and economic effect from the implementation of the proposed valve

электродвигател заключаетс в уменьшении потерь в управл ющих цеп х силовых транзисторов при работе двигател в режиме естественной коммутации , что обеспечивает.экономию электроэнергии , повышение КГЩ двигател и надежность коммутатора за счет снижени тепловых нагрузок в управл ющих цеп х силовых тран5 зисторов.The motor consists in reducing the losses in the control circuits of the power transistors when the motor is operating in the natural switching mode, which provides energy savings, increasing the engine's headroom and switch reliability by reducing the thermal loads in the control circuits of the power transistors.

лl

J/J /

Фиг.ЗFig.Z

Claims

1. HIGH-SPEED VENTILY MOTOR by ed. St.

No. 1197018, characterized in that, in order to reduce losses, the power circuit of the amplifiers-shapers is equipped with a switching element, the control input of which is connected to the output of the mode switching device.

2. The electric motor according to claim 1, characterized in that the switching element is made in the form of a single-channel relay, and a resistor is connected in parallel to it.

3. The electric motor according to claim 1, characterized in that the switching element is made in the form of a two-position relay, and the power source is made with two outputs for different voltages, which are connected to the channels of the specified relay.

> K) "127 (