(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
1, Изобретение относитс к электротехнике . По основному ЕШт. св. № 55О734 известен вентильный электродвигатель (ВД), содержащий синхронную машину, секции обмотки которой, сдвинутые межд собой на 180 эл. град., соединены одними концами попарно и подключены к цепи питани через ключи коммутатора, управл емые сигналами датчика положе . ни ротора, и обмотки дроссел , вырабатьтаклцего ЭДС вольтодобавки. Дроссель обеспечивает практически пр моугольную форму результирукнцей противоЭДС-в подключаемой секции и-вольтодобавку к приложенному напр жению вклю ченной секции другой пары, сдвинутой относительно первой на фиксированный угол 1 . Недостатком известного ВД вл етс относительно низкие энергетические показатели из-за неудовлетворительной фор мы ЭДС вольтодобавк в области ее мак симума, соответствующего моменту переключени токов в паре секций, обусловленной наличием индуктивности секций корной обмотки, а также иэ-за ограничченной амплитуды ЭДС вольтодобавки в области ее максимума, соответствующего моменту перключени токов в паре секций , обусловленной наличием индуктивности секций корной: обмотки, а также из-за ограниченной амплитуды ЭДС вольтодо1бавки , котора при холостом ходе двигател не превышает 8О% от величины напр жени питани . Цель изобретени - повышение энергетических пвказателей ВД. Указанна цель достигаетс тем, что в ВД введены устройства временного сдвига управл ющих сигналов переключени работающих в противофазе полупроводниковых ключей коммутатора, подкточенные выходами к управл ющим входам указанных ключей, а входами - к выходам датчика положени ротора. При этом ВД датчиком тока, , устройства временного сдвига снабжены дополнительным входом, причем дополни тельные входы устройств временного сдвига соединены с выходом датчика . тока двигател . На фиг. 1 изображена электрическа . схема ВД, с транзисторными ключами; на фи.г. 2 - то же, с магнитотранзисторными ключами; на фиг. 3 - временные диаграммы токов и ЭДС. ВД содержит секции 1 - 4 корной обмотки двигател , транзисторные ключи коммутатора 5 - 12, секции 13 и 14 обмот1си вольтодобаночного дроссел 15, датчик 16 положени ротора (ППР} устройства 17 - 20 временного сдвига, датчик 21 тока, источник 22 посто нного напр жени . Пары секций 1 и 2 и 3 и 4, сдвинутые между собой в расточке статора на 90 эл. град., через транзисторы -5 - 7 и секции обмоток 13 и 14 дроссел 15 подключены к зажимам источника 22 питани . Сегахии 1 и 2, 3, и 4 сдвинуты между собой на 180 эл. град. Управление транзисторами 5-8 осущест вл етс по сигналам ДПР 16. Кроме того , сигналы ДПР подаютс на управл ющие входы транзисторов 5 и 8 через устройства временного сдвига 17 - 20, обеспечивающие временной сдвиг моментов переключени пар транзисторных 1шючей 5 и 6, 7 и 8. На фиг. 3 изображены: а - временные диаграммы сигналов Vдп ДПР, управл ю щих транзисторами 5 и 6 и временные диаграм7 1ы ЭДС БС са секци х 1 и 2, соответствующие моментам времени , когда открыт соответственно тран зистор 5 и 6; б - временна диаграмма ЭДС 6 л на обмотках 13 и 14 дроссел 15; ев - временна диаграмма тока i,j в секции 1; г - временна диграмма тока J2. в секции 2; д - временна диаграмма сигналов ДПР, управл ющих транзисторами 7 и 8. При подключении ВД к источнику. 22 питани транзисторы 5 - 8 по сигналам ДПР 16 начинают коммутировать токи в секци х 1-4 корной обмотки двигател . При этом транзисторы 5 и 6, 7 и 8 переключаютс в противофазе. Рассмотрим рначалЕ ра&ату двигател при отсутствии в нем устройств 1720 сдаига. Б этом случае ка аеый транзистор 5-8 находитс во включенном состо нии на прот жении полупериода Т/2 (18О эл. град.) выходного сигнала ДПР. Перключение транзисторов 5 и 6, 7и 8 происходит в моменты времени, когда измен етс пол рность сигналов ДПР (на фиг. 3 а, д,штриховые линии). Пусть, например, при UU-L 7t . происходит переключение транзисторов 7 и 8(запирание транзистора 7 и отпирание транзистора 8). Транзистор 5 другой пары секций при этом полностью открыт и по секции 1 протекает ток -f (фиг. 3 в), обусловленный напр жением питани и ЭДС вольтодобавки, котора в этот момент достигает максимума. При уменьшении сигнала ДПР до нул (фиг. 3 д при Cwi-тс/а ) транзистор 8 еще заперт, а ток коллектора транзистора 7 резко уменьшаетс . В секции 3 и обмотках 13 и 14 дроссел 15 по витс .ЭДС самоиндукции с пол рностью противоположной ЗДС вольтодобавки (фиг. 3 б дл Cy-t 7/ /t/Z- , штрихова лини ). Под действием ЭДС самоиндукции ток в секции 1, несмотр на то, что транзистор 5 насьпцен, уменьшитс до нул (фиг. 2 в, штрихова лини ), что приведет к уменьшению электромагнитного момента, :/1ощности и КПД вентильного двигател , т. е. к ухудшению его энергетических показателей. В дальнейшем при изменении пол рности напр жени ДПР (фиг. 3 д, при ifj-i 7 ТЕ/2. ) происходит отпирание транзистора. 8, измение пол рности ЭДС вольтодобавки и возрастание под ее действием тока в секции 1 . При наличии в схеме ВД устройств 17 - 2О временного сдвига под действием их сигналов (фиг. 3 д, при tl ir7t/2. обозначены непрерывной линией) после изменени пол рности напр жени ДПР выключаемый ключ, например транзистор 7, останетс открытым на врем сдвига Т. За это врем произдойдет отпирание транзистора 8 той же пары и нарастание тока в секции 4 под действием напр жени источника питани . ЭДС самоиндукции, противодействующа возрастанию ЭДС вол 5тодобавки, по этой причине не возникает и .амплитуда последней увеличиваетс практически до величины , равной напр жению питани ВД (фиг. .3 б, непрерывна хшни ). Ток в секции 1 под действием ЭДС вольтодобавки при u/i . достигает максимального значени и измен етс плавно без провалов (фиг. 3 в, непрерьтна лини ), что приводит к существенному Boapacrav нию электромагнитного момента и мощности двигател . На фиг. 2 приведена схема ВД, комм таци токов в секшиос 1-4 которого осуществл етс магнито- ранзисторными ключами (МТК), вьтопненными на тран зисторах 5 - 12 и токовых трансформат рах, использующихс в качестве ДПР. Функции устройств временного сдвига здесь выполн ют конденсаторы 17 - 2О, подключенные выводными концами к коллекторам транзисторов МТК, коммутирую щих токи в одной паре секций корной обмотки. При некотором повышении напр жени на коллектор-эмиттерных переходах транзисторов (например, 5,9) вьпшючаемого сигнальным элементом ДПР МТК происходит разр д конденсатора (например, 17) на обмотку трансформатора выклкьченного в это врем другого МТК, работающего с первым в противофазе. При этом выключенный МТК (софанный на транзисторах 6, 1О) возбуждаетс раньше , чем выключитс первый сигнальным элементом (например, посто нным маграитом ) ДПР и в течение некоторого времени (1) оба эти ключа открыты, предотвраща возникновение провалгэв в кривых ЭДС вольтодобавки и токов секций корных оймготок. Введение положительной обратной; св зи по току нагрузки от датчика 21