SU1272414A1 - Вентильный электродвигатель и способ его настройки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к эл.машинам. Целью изобретени   вл етс  повьшение энергетических показателей электродвигател , а также упрощение его настройки. Электродвигатель содержит транзисторные ключи 1-4 коммутатора. секции 5-8  корной обмотки синхронной машины, дроссель 9 о секционироваьгаыми обмотками 10 и М. Имеетс  линейный дроссель 12 с первичной обг моткой 13 и вторичной измерительной обмоткой 14, к которой подключен фильтр, состо щий из последовательно соединенных стабилитрона 15 и резистора 16. Настройка вентильного электродвигател  осуществл етс  поворотом статора датчика положени  ротора относительно статора синхронной машины и измерением напр жени  на элементах схемы электродвигател . Поворот статора осуществл ют до по влени  на изi мерительной обмотке периодических импульсов минимальной длительности. (Л Ток в коммутируемых секци х данного электродвигател  имеет пр моугольную форму, что позвол ет получить КПД, близкий к максимально возможному, 2 с.п. ф-Лы, 3 ил. to Nj to ( 4i

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и преимущественно может быть использовано при разработке и производстве вентильных электродвигателей ,питающихс  от источников ограниценной мощности.

Цель изобретени  - повышение энергетических показателей вентильного электродвигател  за счет исключени  пульсаций тока в  корных обмотках на межкоммутационном интервале, а также упрощение настройки на оптимальный угол опережающей коммутации, производимой на холостом ходу и исключающей реактивные токи, протекающиеп о  корной обмотке электродвигател  .

На фиг.1 представлена электрическа  схема вентильного электродвигател ; на фиг.2 - осциллограммы процессов в вентильном электродвигателе и осциллограмма сигнала вторичной измерительной обмотки; на фиг.З осциллограмма сигнала вторичной измерительной обмотки$ соответствующе- го оптимальному углу опережающей коммутации при холостом ходе вентильного электродвигател .

Вентильный электродвигатель содержит транзисторные ключи 1-4 коммутатора , секции 5-8  корной обмотки и дроссель 9 с секционированными обмотками 10 и 115 а также синхронную, машину и датчик положени  ротора (не показаны). Последовательно со средней точкой обмотки дроссел  9 в цепь питани  электродвигател  включен линейньй дроссель 12 с первичной обмоткой 13 и вторичной измерительной обмоткой 14 5 к которой подключен фильтр, состо щий из последовательно соединенных стабилитрона 15 и резистора 16. Параллельно стабилитрону 15 подключен конденсатор 17.

Вентильный электродвигатель рабо тает следующим образом.

При подаче напр жени  питани  от источника в соответствии с сигналами датчика положени  ротора транзисторные ключи 1-4 коммутатора коммут руют токи в секци х 5-8  корной обмотки , создава  во взаимодействии с .посто нным магнитом ротора электромагнитный момент 5 привод щий ротор электродвигател  во вращение.Зона , коммутации, секций обмотки  кор  такого вентильного электродвигател  составл ет не менее 180 эл.град.

4

Предположим, что в данный момент времени открыт ключ 1 и через секцию 5 протекает ток  кор . В момент времени , когда амплитуда противо-ЭДС, наводимой в секции 5, достигает максимальной величины, с помощью ключа 3 включаетс  секци  7, а работавша  секци  8 отключаетс .

В момент отключени  секции 8 реактивна  энерги , накопленна  в ней и обмотке 11 дроссел  9, вызьшает вплеск напр жени , величина которого определ етс  величиной суммарной индуктивности секций 8 и 11 и временем коммутации. Как правило, величина этого напр жени  превосходит величину напр жени  питани , и на момент коммутации секции 8  корной обмотки напр жение на секции 5  корной обмотки в отсутствие дроссел  12 упадет до нул  (фиг.2, напр жение U).

Ток в секции 5 в середине интервала коммутации соответственно имеет провал , который также может доходитьдо нул . После окончани  процессов перераспределени  реактивной энергии св занных с отключением секции 8, напр жение на средней точке дроссел  9 восстанавливаетс  и ток в секци 5 снова возрастает по экспоненте до величины, равной величине тока на момент.начала отключени  секции 8. Естественно, такие пульсации величины тока вызьгаают дополнительные потери в  корных обмотках вентильного электродвигател  и снижают его КПД.

Введение линейного дроссел  12 позвол ет исключить пульсации тока  кор  на коммутационном интервале. Это достигаетс  тем, что в момент отключени  какой-либо секции  кор  импульсна  энерги  запасаетс  на линейном дросселе I2, что приводит к по влению на обмотке 13 линейного дроссел  12 напр жени , равного по величине напр жению коммутируемой сеции плюс напр жение на обмотке дроссел  9 с противоположной пол рностью Напр жение на средней точке дроссел  в этом случае остаетс  неизменным и пульсации тока  кор  (фиг.2,ток Ге) на коммутационном интервале практически исключаютс  Так как дроссель 12 работает в импульсном режиме, его габариты незначительны и не оказывают существенного вли ни  на мас согабаритные показатели вентильного электродвигател . По вление на об3 мотке 13 линейного дроссел  12 импульсного напр жени  с частотой, ра ной частоте коммутации  корных обмо ток, и, следовательноJ кратной частоте вращени  вентильного электродвигател , приводит к возникновению на вторичной измерительной обмо ке 14 линейного дроссел  12 импульс ных сигналов, длительность которых измен етс  в зависимости Ьт величины тока, протекающего по  корным обмоткам, а амплитуда зависит от ве личины напр жени  питани  вентильного электродвигател . Введение фильтра, состо щего из стабилитрона 15, резистора 16 и кон денсатора 17, позвол ет преобразова импульсы, возникающие во вторичной измерительной обмотке 14, в импульс посто нной амплитуды, гальванически не св занные с источником. Включени конденсатора 17 обеспечивает формирование устойчивых переднего и заднего фронтов импульсов, т.е. устранение их колебательного характера из-за возникновени  колебательного контура, обусловленного игздуктив-костью вторичной измерительной обмот ки 14 и наличием межвитковой емкости з.той обмотки (на фиг.2 представ- 1лена осциллограмма выходного сигнала измерительной обмотки 14). Возможность визуального наблюдени сигнала, параметры которого определ  ютс  процессом коммутации вентильного электродвигател ,позвол ет достаточно просто устанавливать опережающий угол коммутации вентильного элек родвигател , близкий к оптимальному, реализу  способ его настройки. Если в соответствии с данным способом настройки вентильного электродвигате л  сдвигать статор датчика положени  ротора относительно статора синхронного двигател , то коммутатор вентильного электродвигател  формирует напр жение с некоторым опережением относительно противо-ЭДС, наводимой в.  корных секци х. Величина опережени  строго св зана с геометрическим расположением статоров датчика положени  ротора и синхронной машины. Если на холостом ходу регулировать угол коммутации вентильного электродвигател  (сдвига  статор датчика положени  ротора относительно статора синхронной машины против направле ни  вращени  вала электродвигател ), 414 то длительность импульсов, снимаемых с вторичной измерительной обмотки 14, будет измен тьс . При большом угле опережающей коммутации импульсы вообще исчезают, так как величина противо-ЭДС, направленной встречно напр жению коммутируемой секции, компенсирует всплески напр жени  отключаемых секций и через линейныйдроссель 12 протекает посто нный ток. По вление на вторичной измерительной обмотке 14 импульсов минимальной длительности IJgbi :11((Фиг.З) при регулировании угла опережени  характеризует оптимальный коммутационный процесс, так как величина тока в момент отключени  секции в этом случае минимальна, а это означает, что дл  предлагаемого вентильного электродвигател  ток -в коммутируемой секции имеет пр моугольную форму (фиг.2, ток Те)«Пр моугольна  форма тока в секци х вентильного электродвигател  позвол ет получить КПД, близкий к максимально возможному. рмула изобрет е ни   1.Вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткдй  кор , общие точки сдвинутых на 180 эл.град.секций которой соединены с концами обмотки дроссел , средн   точка которой соединена с одним из зажимов цепипитани , вторые концы секций соединены с вторым зажимом цепи питани  через транзисторы коммутатора , управл ющие цепи которых соединены с выходными зажимами датчика положени  ротора, о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью повьшени  энергетических показателей и упрощени  настройки, он снабжен линейным дросселем с вторичной измерительной обмоткой и фильтром, состо щим из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, шунтированного конденсатором, фильтр подключен к измерительной обмотке линейного дроссел , а первична  обмотка дроссел  включена последовательно в цепь питани  электродвиг.ател . 2.Способ настройки вентильного электродвигател , ч соответствии с которьм поворачивают статор датчика положени  ротора относительно статора синхронной машины и измер ют напр жени  на элементах схемы электроS1272414 в

двигател , отличающийс  тора поворачивают до по влени  на тем,-- что, с целью упрощени  наст- измерительной обмотке периодических ройки, статор датчика положени  ро- импульсов минимальной длительности.

п п

%

гых

%/х лл

oJt

ulL

CJt

Фиг. 2

1U

uJt

Фиг.З

Claims (2)

1. Формула изобрет е ни я

   1. Вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткой^ якоря, общие точки сдвинутых на 180 эл.град.секций которой соединены 'с концами обмотки дросселя, средняя точка которой соединена с одним из зажимов цепипитания, вторые концы секций соединены с вторым зажимом цепи питания через транзисторы коммутатора, управляющие цепи которых соединены с выходными зажимами датчика положения ротора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей и упрощения настройки, он снабжен линейным дросселем с вторичной измерительной обмоткой и фильтром, состоящим из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, шунтированного конденсатором, фильтр подключен к измерительной обмотке линейного дросселя, а первичная обмотка дросселя включена последовательно в цепь питания электродвигателя.
2. 2. Способ настройки вентильного электродвигателя, в соответствии с которым поворачивают статор датчика положения ротора относительно статора синхронной машины и измеряют напряжения на элементах схемы электроJ двигателя, отличающийся тем,·- что, с целью упрощения настройки, статор датчика положения ро тора поворачивают до появления на измерительной обмотке периодических импульсов минимальной длительности.

   1 \ eJi Г Ί JL UJLLL^ * Фиг.2 1 li 4 шг.З —> cjt