SU738060A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Description

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1 .

Изобретение относитс  к электротехнике .

Известен вентильный электродвигатель , содержащий синхронную электри- 5 ческую машину с  корем, имеющим обмотку с 2п секци ми, секции каждой из п иар которой подключены к источнику посто нного тока в противофазе, а пары секций - с фазовым сдвигом 10 между собой в (180/п):.. и 2 .

Недостатком этого электродвигател   вл етс  больша  г1мплитуда пульсаций электромагнитного момент.а вентильного двигател , так как число 15. секций в обмотке  кор  электрической машины таких двигателей обычно мало (чаще всего 4). Пульсации момента пр1йвод т к неравномерности вращени  ротора/ т.е. - к колебани м скорости,20 особенно значительным при малой инерционности нагрузки.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности .и достигаемому результату вентильный электро- 25 дв игатель, содержащий ротор, статор, обмотка  кор  которого, подсоединенна  через коммутатор к источнику по сто нного тока, состоит из п пар , причем секции в каждой паре 30

сдвинуты относительно друг друга на 1180°, а пары - относительно друг ЯРУ. га на (180/п), и дополнительный источник , имеющий п элементов (обмоток) с переменной ЭДС, частота которой в ,2 раза больше частоты коммутации то;ка в- каждой секции двигател , элементы дополнительного источника по отдельности включены последовательно с парами секций так, что амплитуда ЭДС элемента находитс  в противофазе , с амплитудой ЭДС секций, |наход щейс  . под напр жением источника посто нного тока 2 .

Однако и у него компенсаци  пульсаций вращающего момента осуществл етс  не во всех режимах работы, в частности.в режимах, близких к режиму холостого хода и режимах, близких . короткому замыканию.

Цель изобретени  - снижение пульсаций вращающегос  момента.

Поставленна  ц1ель достигаетс  тем, что двигатель снабжен дополнительно измерителем скорости вращени  и регул торс л величины ЭДС дополнительного источника, причем вход регул тора соединен с.выходил ;датчика скорости вращени , а сам регул тор выполнен в виде преобразовател  электрического сигнала, пропорционального Ькорости вращени , в электрический сигнал, обратно пропорциональный ско рости. На фиг. 1 изображена схема устрой ства; на фиг. 2-11 -.кривые, по сн ю щие его работу. Устройство содержит пары 1,2 и 3,-4 секций  корной обмотки синхронной машины, транзисторы 5-8, подключающие секции к источнику питани , источники 9, 10 дополнительных ЭДС удвоенной частоты, регул тор 11, измеритель 12 среднего значени  скорос ти, источник 13 посто нного тока Вентильный электродвигатель рабо тает следующим образом. Секции в парах 1, 2 и 3, 4 подклю чаютс  к источнику посто нного тока 13 в противофазе, т.е. если одна из секций пары подклкиена к источнику , то друга  секци  отклю чена от него и наоборот. В свою оче редь подключение к источнику 13 сек ций разных пар осуществл етс  со сдвигом в 90°. Последовательно с па рой секций 1, 2 введен дополнительный источник 9, а ic парой секций 3, 4 - источник 10. . При работе электродвигател , ротором электрической машины которого  вл етс  посто нный магнит,в секци  х индуктируетс  переменна  ЭДС, ча тота которой определ етс  частотой вращени  ротора. Форма этой ЭДС может быть синусоидальной или треугол ной , Форма дополнительной ЭДС удвоенной частоты, вводимой в цепи обмотки электрической машины, также .может быть синусоидальной или треугольной . . , Дл  оценки вли ни  дополнительно ЭДС удвоенной частоты на свойства двигател  пользуютс  аналитическими выражени ми дл  его электромагнитного момента при отсутствии и при наличии указанной ЭДС. Пример. ЭДС удвоенной ча тоты отсутствует. , Мгновенное значение электромагни момента ш электродвигател  выражают отношением V (1) где PJ -мгновенное значение элект ромагнитной мощности, IU - среднее значение угловой скорости ротора. , Пусть в рассматриваемый момент времени ток протекает по секци м 1 и 3, тогда где - ЭДС. секции 1 и 3, причем E5 siJiX;e2, E cosoC( ij fij токи секции 1 и 3, приче i V t 4 V - е ,., Ч -. is -р-а-(4) EJ, - амплитудное значение ЭДС секций; г -сопротивление цепи, секций

738060 Л - текущее значение угла между вектором ЭДС статора и вектором пол  ротора; . V - напр жение источника посто нного тока. Здесь и далее индуктивностью секий обмотки  кор  машины пренебрегают . С учетом выражений (3) и (4) у -ЕС sine. P,,. + Опуска  промежуточные преобразовани  , получают ( sindk - cbsoi) Так как Ej,, С, где С - посто нный коэффициент, завис щий от конструктивных параметров электрической машины , то выражение. (5) имеет вид СЕ-СО-ЭП,. ( COSA)-(g) где У . - - значение тока секции при пуске двигател ., Известно (1), что среднее значение пускового момента четырехсекционного двигател  с параллельным включением секций равно Тогда выражение дл  мгновенного значени  электромагнитного момента в относительных единицах имеет вид -эм toMp.cp з (sinot-f coS)- где м- относительное значение средней скорости; скорость идеального холостого хода (1) . На фиг. 2 дл  paзличньix значений., скорости ш (0; 0,4; 0,6; 0,8) приведены кривые, зависимости и f (rf.) , период изменени  которой составл ет 90 Видно, что при любой средней -скорости амплитуд .пульсации электрЬмагнитHorQ момента- очень велика и состав;1 ет 9,325 . причем с ростом скорости относительное значение пульсаций момента возрастает. Естественно, что такие пульсации момента обусловливают значительную неравномерность вращени  роторадвигател . Пример 2. ЭДС удвоенной частоты введена в схему. ЭДС источников 9 и 10 обозначена соответственно ед к 2о, е -KE.cos 2с где К -.коэффициент, показывающий какую часть от амплитуды ЭДС секции составл ет амплитуда ЭДС удвоенной частоты. Пользу сь выражени ми (1), (2) с четом того, что теперь токи ± E,..cos 2оС. . у-E,,cos- + K EfCOS 2ck. 3 - r . наход т выражение дл  мгновенного :значени  электромагнитного момента двигател  m -55: (sin + cosci.) - - О) 1-К cos 2(,-sinA.) (8) На фиг. 3-5- представлены кривые зависимости m f () , построенные ;по выражению (8) дл  различных значений скорости ш и различных значе;ний К: К 0,45 (фиг. 3), К 0,5 (фиг. 4) , К 0,55 (фиг. 5). Анализ, указанных зависимостей показывает , что введение в цепь пита1НИЯ двигател  добавочной ЭДС удвоен НОй частоты существенно снижает пуль сации электромагнитного момента и по вышает равномерность вращени  ротора каждому значению коэффициента К со-ответствует определенное значение скорости, при которой указанные пуль сации минимальны. На фиг. 9 представлена крива , по казывающа ,как должен корректироватьс  коэффициент- К, чтобы при иэменении средней скорости (ш) пульсации мгновенного значени  момента оставались минимальными (дл  данного случа  - в пределах 5-6% от среднего значени  момента). Пульсации электромагнитного момен та вентильного электродвигател , ЭДС секций которого имеет синусоидальную форму, снижаютс  еще в большей стерени , если ЭДС удвоенной частоты име ет треугольную форму. Дл  этого случа  выражение мгно;венного значени  электромагнитного момента двигател  имеет вид -f: ()-Ktofc sin2) (В

На фиг. б, 7, 8 изображены семейства кривых зависимости m f () , построенные по выражению (9) дл  разньк значений скорости UJ и разных значений К, а именно-дл  К О,45(фиг.б) К а 0,5 (фиг. 7), К 0,55 (фИГ. 8).

Анализ этих кривых, а такж обработка вычислений, произведен ых с помощью ЭВМ, показывают, что при опре деленных средних скорост х (to) пульсации электромагнитного момента не превышают 2 %.

Из зависимости, приведеннойна фиг. 9 вытекает вывод, что дл  обеспечени  минимума пульсаций электромагнитного момента (а следовательно, р пульсаций скорости) при изменении рреднаго значени  скорости,-вызванном , например изменением нагрузки,;

738060

Claims (2)

1. йентильный электродв.игатель, родержащий ротор, статор, обмотка  кор  которого подсоединенна  через коммутатор к зажимам дл  подключени  .к источнику посто нного тока, состоит из п пар секци1Е1, причем секции в каждой паре сдвинуты относительно друг друга на 180° а пары - относительно друг друга на (i80/n), и дополнительный источник, имеющий п элементов с переменной ЭДС, частота кото рой в два раза больше частоты комму тации тока в каждой секции двигател , а элементы дополнительного источника по отдельности включены последовательно спарами секций обмотки  кор . необходимо соответственно измен ть реличину К. При реализации устройс.Т ра эту функцию выполн ет регул тор 11, воздействующий на амплитуду ЭДС источников 9 и 10 по сигналу измерител  12 среднего значени  скорости. Если ЭДС секций обмотки  кор  электродвигател  треугольную . форму, то выражение дл  электромагнитного момента имеет вид m ).. Пульсации Электромагнитного момента (фиг. 10) воздействуют с увеличеf иeм скорости (при и О пульсации отсутствуют). При введении в цепь питани  облотки двигател  дополнительной ЭДС -двоенной частоты и треугольной фориы (К 0,5) выражение дл  электромагнитного момента приобретает вид 5h 1 - jn „ ,0,. Т.е. пульсацииМомента полностью ot-. сутствуют при любом значении скорости (фиг. 11). Таким образом введение в цепи питани  вентильного электродвигател  ЭДС удвоенной частоты по 6тнЬшёнйю : к частот,е ЭДС, индуктируемой в обмотке  кор , существенно снижает пульсации электромагнитного момента, а следовательно, повышает равномер- . ность вращени  ротора. Источником ЭДС удвоенной частота может быть, например, синхронный генератор , выполненный в одном корпусе с вентильным электродвигателем, или сид щий на валу.последнего. Соединение валов двигател  и генератора должно обеспечивать требуемый фазовый сдвиг ЭДС основной и удвоенной частот. Применение синхронного генератора дает возможность осуществить требуемое регулирование величины ЭДС удвоенной частоты, обеспечивающее минимальные пульсации электромагнитного момента при различных -значени х скорости.

отличающийс  тем, что, с целью сйижени  пульсаций вращающего момента, двигатель снабжен лополнительно измерителем скорости вращени  и регул тором величины ЭДС дополнительного источника, причем вход регул тора соединен с выходом датчика скорости вращени .

2.Электродвигатель по п. 1, о т .л и ч а ю щ и и с   тем, что регул тор выполнен в виде преобразовател  электрического сигнала, пропорционального скорости вращени , в электрический сигнал, обратно пропорциональный скорости.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели посто нного тока автоматических устройств,Наука , 1966, с. 18-22.

2.Авторское свидетельство СССР № 550734, кл. Н 02 К 29/02, 1975.

2.Q

ho 60 80 т

Ф(1г.2.

,гро.д

20 ifO 60 80 100

оС, град Фи.г.

4 ро.

60 Ш Ж

Фи.г.

738060

20 iffi 6a

о

Фаа. S /

20 4fi «30 - Фиг.д

u)0,i

,гра.д

kj- W«,«

tL, град

flt,

к

0.6 0,5

0.

(DmQ

eC,

....

; ..i..

k .

о20 ifO60 80 100

Фи.г. Н