SU758416A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Description

(.54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно к электродвигател м с бесконтактной коммутацией.

Известны вентильные электродвигатели с питанием от сети однофазного переменного тока, содержащие реверсивный вентильный преобразователь частоты и числа фаз и электрическую мащину с обмоткой  кор  на статоре 1. Бесконтактное возбуждение ротора подобных машин может осуществл тьс  с использованием специальных возбудителей трансформаторного типа или, например , за счет применени  посто нных магнитов . Эти электродвигатели имеют невысокие энергетические показатели.

Известен также электродвигатель, на роторе которого помещена основна  обмотка возбуждени  и две вспомогательные обмотки , св занные с основной через выпр мители . Оси вспомогательных обмоток смещены относительно оси основной обмотки возбуждени  на угол, обеспечивающий возникновение трансформаторной магнитной св зи этих обмоток с обмоткой  кор , причем ЭДС во вспомогательных обмотках индуктируютс  переменной составл ющей потока реакции  кор  2.

Этот электродвигатель наиболее близкий к изобретению по технической сущности и получаемому результату. Кроме своей основной функции - возбуждени  ротора - дополнительные обмотки частично компенсируют также поток реакции  кор  и тем самым позвол ют существенно повысить качество и надежность коммутационных процессов, особенно при высокой частоте вращени , а также увеличить коэффициент мощности.

Целью изобретени   вл етс  улучшение

10 энергетических и регулировочных характеристик .

Это достигаетс  тем, что в роторе электродвигател  выполнены диаметрально расположенные вырезы, в которых помещены

15 посто нные магниты,имеющие центральный и два симметрично расположенных боковых паза, причем в центральных пазах двух посто нных магнитов помещена вспомогательна  обмотка ротора, а основна  обмотка 20 возбуждени  образована последовательным и согласным соединением двух катушек, причем в боковых пазах каждого посто нного магнита размещена одна катущка основной обмотки возбуждени .

На фиг. 1 представлен поперечный разрез электродвигател ; на фиг. 2 приведена схема коммутатора и схема соединени  обмоток ротора; на фиг. 3 - распределение магнитных полей электродвигател  при заданных мгновенных направлени х токов в его обмотках .

В пазах магнитопровода статора 1 помен .ена обмотка  кор  2, состо ща  из отдельных секций. Ротор электродвигател  выполнен в виде закрепленного на валу ферромагнитного пакета 3, собранного из листов магнитом гкого материала с двум  диаметрально расположенными вырезами. В вырезах помещены посто нные магниты 4, 5, намагниченные в радиальном направлении и образующие переменно-полюсную систему. Каждый посто нный магнит имеет центральный наз и два симметрично расположенных но кра м боковых паза. В центральных пазах -двух посто нных .магнитов помещена вспомогательна  обмотка 6 ротора. Основна  обмотка возбу/к |.еми  образована после;и )1 ательным и сог.лагным соединением .,чвух катушек 7 и 8. Кажда  из этих двух обмоток размс1цена в боковых пазах одного из посто нных магнитов. Ось катушек обмотки возбуждени  7, 8 и ось вспомогательной обмоткм б сдвинуты в пространстве на угол, равный половине по.люсного делени  ма ниH1I , т.е. при двухполюсном исполнении на 90 градусов. Обмотка 6 св зана с обмотками во;5буждени  через выпр мительный мост.

Кажда  секци  обмотки  кор  намотана днойны.м проводом с inaroM, равным нолюсно .му делению, и состоит из двух одинаковых f)6MOTOK, напри.мер, 9 и К), по.мещенных в одних и тех же пазах. Полусекции подключаютс  к источнику гштани  неременного гока через нару встречно-наралле;1ьных тиристоров, например, 11 и 12, 13 и 14. Каждой паре об.моток, составл ющих данную секцию, соответствует одна выходна  обмотка датчика углового ноложени  ротора. Начала нолусскций нодключены к различным зажи.мам источника. Таки.м образом, напр жени  питани  оказываютс  дл  них в противофазе, если отсчитЕ вать их относительно одноименных зажимов этих об.моток .

Электродвигатель работает следующим образом.

Кажда  секци  обмотки  кор , соответствующий ей управл емые вентили и датчик ноложени  ротора образуют враодающийс  управл емый фазочувствительный выпр митель , дл  которого опорным нанр жением  вл етс  неременное напр жение питани  обмотки  кор , а сигнальным - напр жение соответствуюп1,ей выходной обмотки датчика положени  ротора. Дл  коммутации тока в секци х  кор  используетс   вление опрокидывани  фазы переменных ЭДС, наводимых в выходных обмотках трансформаторного датчика в процессе вращени  ротора.

Принцип действи  вентильного коммутатора заключаетс  в следующем. Магнитные оси обмоток секции  кор  и соответствующей выходной обмотки датчика положени  ротора ориентированы в пространстве таким

образом, чтобы оцрокидывание фазы ЭДС выходной обмотки происходило в моменты времени, когда активные проводники соответствующей секции обмотки  кор  наход тс  на линии геометрической нейтрали, т.е. между полюсами возбуждени . Напр жение

каждой выходной обмотки датчика положени  используетс  дл  формировани  двух последовательностей импульсов управлени , синхронизированных с напр жением питани  и сдвинутых одна относительно другой на половину периода. Одна последовательность импульсов подаетс , например, одновременно на тиристоры 11, 12, регулирующие ток в обмотке 9, друга  - на тиристоры 13. 14, регулирующие ток в обмотке 10. Аналогично управл ютс  тиристоры остальных секНИИ .

Дл  каждой из двух обмоток, составл юН1ИХ данную секцию, совпадение во времени положительной полуволны напр жени  питани  и импульса на управл ющем электроде обеспечиваетс  лишь дл  одного из двух

тиристоров, относ щихс  к данной обмотке. Поэтому в каждой обмотке протекает выпр мленный пульсирующий ток. Так как и.мнульсы управлени  двум  обмотками каждой секции сдвинуты во времени на половину

д периода напр жени  1итани , то соответственно сдвинуты во времени п и.мнульсы тока в этих об.мотках. Поэтому суммарна  намагничивающа  сила каждой секции  кор  получаетс  такой же, как если бы она создавалась одной обмоткой, питаемой токо.м,

J нолученным в результате двухполуперподного выпр млени . Из.менение пол рности импульсов тока в обеих обмотках секции осуществл етс  в момент нахождени  секции на линии нейтрали.

Регулирование величины тока в секци х об.мотки  кор , а следовательно, и скорости вращени  построено на принципе широтноимнульсного управлени . Бесконтактный реверс двигател , а также торможение противовключением обеспечиваетс  онрокидыва5 нием по фазе напр жени , поступающего на первичную обмотку датчика положени  ротора , что приводит к смене последовательностей управл ющих импульсов.

В данной конструкции применен нрин цип смещанного возбуждени  ротора. Независимое возбуждение обеспечиваетс  применением посто нных магнитов 4, 5. а поток возбуждени , завис щий от тока  кор , создаетс  катущками обмотки возбуждени  7, 8, j питаемыми через выпр митель от вспомогательной обмотки 6 ротора. Особенностью вентильного электродвигател   вл етс  сохранение в процессе работы взаимного пространственного положени  магнитной оси обмотки 1К)збу/к,1е и  и оси Mai-нитносо пол , создаваемого токами в обмотке статора. Поток реакции  кор  по отношению к потоку возбуждени  - поперечный, содержит значительную переменную составл ющую, перва  гармоника которой измен етс  с двойной частотой по сравнению с частотой питани . Эта пере.менна  составл юща  потока реакции  кор  и используетс  дл  дополнительного возбуждени  ротора, поскольку сцепл етс  с вспомогательной обмоткой 6 ротора и наводит в ней переменную ЭДС.

Посто нные магниты 4, 5 могут быть изготовлены , например, из сравнительно дещевой стали с содержанием хрома или вольфрама . Как материал лл  изготовлени  посто нных магнитов, така  сталь отличаетс  высоким значением остаточной индукции (до i,l Т) и с)авнителько низкой коэрцитивной силой {0X0по 5000 А/м). Двигатель, возбужчаемый го;:ь о эти.ми посто нными магнитами , -оо.здал бы низкими эксплуатационными качествгу:и ИЗ-ЗЕ их постепенного размагни4HBaf Hf; . Олцако в .оанной конструкции посго 1ные У1агн.чты кодмагкичиваютс  потоком обмогок возбуждени  7, 8, ток в которых зависит в конечном счете от тока  кор . Дл  снижени  потерь от вихревых токов в теле посто нных магнитов в конструкции предусмотрен ферромагнитный пакет 3 из магнитом гкого материале, прелставлиющий собой CHoeic магнитный шунт, обладающий в сотни раз меньшим магнитны.м сопротивлением внешнему потоку по сравнению с магнитным сопротивлением материала посто нных магнитов. Поэтому поток реакции  кор  замыкаетс  главны образом через гакет 3. Кроме того, он частично компенсируетс  за счет размагничивающего действи  обмотки 6. Уменьшению величины потока реакции siKOpj; в челе посто нных магнитов способствует таклче 1аличие центральКых назов с об.моткой б,  в.п ющихс  немагнитным , зазором на пути этого потока.

Основна  обмотка возбуждени  в данной конструкции представл ет собой последовательное ii согласное соединение двух катушек 7 и 8, помещенных в боковых пазах посто нных MaiHHioB. В этом случае основна  обмотка возбуждени  создает магнитный поток, замыкающийс  по телу посто нных магнитов или, другими словами, намагничивающа  сила этой обмотки суммируетс  с внутренней намагничивающей силой посто нных магнитов.

По сравнению с электродвигателем, возбуждаемым только посто нными магнитами, данна  конструкци  обладает преимуществами , состо щими в уменьшении потерь в роторе от вихревых токов, в возможности применени  дл  возбуждени  сравнительно дещевых посто нных магнитов без риска и постепенного размагничивани , в увеличеНИИ сумматорного потока возбуждени , улучшении пускового момента вследствие зависимости потока возбуждени  от тока  кор , в существенном улучшении качества и надежности коммутационных процессов, особенно при больших скорост х вращени  ротора . По сравнению с электродвигателем, возбуждаемым только переменной составл ющей потока реакции  кор , данна  конструкци  обладает преимуществами, состо щими в увеличении потока возбуждени  за счет введени  составл ющей, не завис щей от тока  кор , и вследствие этого в увеличении жесткости механических характеристик , быстродействи  и энергетических показателей электродвигател .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 48778, кл. Н 02 К 29/04, 1935.

2.Электропромышленность, сер. «Электрические машины, № 10(80), 1977,

с. 15-17.