ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ
Главная Двигатель Двухобмоточный двигатель

Устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратнопоступательного движения. Двухобмоточный двигатель


Способ управления асинхронным двухобмоточным многоскоростным электродвигателем

 

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

256058 бова Советокия

Социалистическия

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21d2, 24/01

21с, 59/58

Заявлено 10.Х.1966 (№ 1106343/24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 04.XI.1969. Бюллетень ¹ 34

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете улинистрсв

СССР

МПК Н 02р

Н 02р

УДК 621.316.719.2 (088.8) Дата опубликования описания 19.П1.1970 ц 1-. jj,19 Яя АМ

Б. А. Кузнецов и Н, С. Сиунов IlATEtlTH0- ч тя

31k

ЕХНИЧЕС1: о

Уральский политехнический институт им. С. М. Кирикова 116ЛИ0ТЕКА

Авторы изобретения

Заявитель

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВУХОБМОТОЧНЫМ

МНОГОСКОРОСТНЫМ ЭЛ ЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Известен способ управления асинхронным двухобмоточным многоскоростным электродвигателем, обмотки которого включают последовательно при переводе с высшей скорости на низшую. Для устранения провала тормозного момента при скорости, близкой к высшей синхронной, параллельно быстроходной обмотке включают дополнительное трехфазное сопротивление.

Для -осуществления предлагаемого способа управления применяется более простая система управления и исключается добавочное сопротивление без угрозы провала тормозного момента вблизи высшей синхронной скорости.

Это достигается тем, что обмотку высшей скорости отключают от сети и подключают с обратным чередованием фаз к концам тихоходной обмотки, начала которой включают в сеть. Таким образом, двигатель переводится в режим встречного вращения, при котором магнитные поля двух обмоток будут вращаться встречно. На фиг. 1 показан один из вар иантов устройства для осуществления предложенного способа управления; на фиг. 2 — механические характеристики двигателя.

Устройство состоит из короткозамкнутого асинхронного двигателя с быстроходной 1 и тихоходной 2 обмотками, трех контакторов 3— б и реле минимального тока б. При работедвпгателя на высшеп скорости обмотка 1 включается контактором 3, а контакторы 4 и 5 отключены. Для перевода двигателя на низшую скорость контактор 8 отключается, а за5 мыканием контактора б создается цепь последовательного соедпнения обмоток 1 и 2, причем в оомотке 1 чередование фаз меняется на обратное.

Реле б контролирует в процессе торможе10 ния двигателя изменение тока в последовательной цепи двух обмоток. При достижении минимального значения тока на уровне нижней синхронной скорости реле б отключает контактор 5 и включает контактор 4. Это

15 переводит двигатель в режим работы на малой скорости, обусловленный обмоткой 2.

В описанном устройстве тихОходная ООмОтка 2 имеет схему открытой звезды, а обмотка

I может иметь любую схему, в том числе и

20 полюсопереключаемую. Это позволяет использовать предложенный способ управления при переводе двигателя с любой высшей или промежуточной скорости на самую низшую, обеспечивая уменьшение тормозных моментов и

25 снижение динамических нагрузок в приводе.

На фиг. 2 показаны механические характеристики двухскоростного двигателя, управляемого предложенным способом, при переводе с высшей скорости и> на низшую ско30 рость п, где а — характеристика быстроход256058

Фиг. 2

Составитель Б. Минц

Редактор Т. И. Гребенник Техред Т. П. Курилко Корректор Л. В. Юшина

Заказ 577/1 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ной обмотки, б — характеристика тихоходной обмотки, в — характеристика согласно-последовательного соединения при одновременном шунтирования быстроходной обмотки трехфазным сопротивлением (известный способ), г — характеристика встречно-последовательного соединения обмоток. Как видно из приведенных характеристик при торможении двигателя от скорости и> до скорости п выключением быстроходной обмотки и включением тихоходной обмотки (кривая б) тормозные моменты имеют наибольшую величину.

При согласно-последовательном соединении (кривая в) тормозные моменты уменьшаются, но не одинаково при различных значениях скоростей, причем вблизи высшей скорости п1 это уменьшение особенно заметно и имеет тенденцию к провалу тормозного момента до нуля при увеличении шунтирующего сопротивления. При-- встречно-последовательном соединении»- обмуок (кривая г) момент уменьшаетсРбоолее равномерное во всем диапазоне от,пт1 р 3Эа э Отсутствие провала повышает... надежнос ь перфода двигателя на низ% шую скорость при любом характере нагрузки на валу и исключает возможность застревания на скорости и> в начале торможения.

Предложенный способ управления улучшает топмозные характеристики двигателя при переходе с высших скоростей на низшую, снижает тормозные моменты, уменьшает динамические нагрузки в приводе и, позволяет упростить систему управления.

Способ может использоваться в приводе

10 механизмов подъема и перемещения подъемно-транспортных машин и в других приводах с многоскоростными электродвигателями.

Предмет изобретения

Способ управления асинхронным двухобмоточным многоскоростным электродвигателем, обмотки которого включают последовательно при переводе с высшей скорости на низшую, 20 отлнчаюгпийся тем, что, с целью его упрощения, обмотку высшей скорости отключают от сети и подсоединяют с обратным чередованием фаз к концам обмотки низшей скорости, начала которой с прямым чередованием фаз

25 подключают к сети.

Способ управления асинхронным двухобмоточным многоскоростным электродвигателем Способ управления асинхронным двухобмоточным многоскоростным электродвигателем 

www.findpatent.ru

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока

Предлагаемое изобретение относится к регулируемым полупроводниковым преобразователям для однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока и может быть использовано для плавного регулирования скорости электродвигателя.

Известен однофазный конденсаторный электродвигатель, у которого один вывод первой обмотки соединен с нулем питающей сети переменного тока, а другой вывод - с одним из выводов второй обмотки и с фазой питающей сети. Один вывод второй обмотки соединен с объединенными выводами параллельно соединенных пускового и рабочего конденсаторов, а другой вывод - с фазой питающей сети. Другие объединенные выводы пускового и рабочего конденсаторов соединены с нулем питающей сети (Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. Ленинград: «Энергия», 1978. - С. 608, рис. 30-6г).

Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности регулирования скорости вращения электродвигателя, трудности обеспечения реверса электродвигателя и большие габариты вследствие необходимости использования бумажных конденсаторов большой емкости.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), обеспечивающим плавное регулирование скорости вращения однофазного асинхронного электродвигателя, является регулируемый транзисторный редуктор с явно выраженным звеном постоянного тока, содержащий диодный мост, два однофазных автономных инвертора-преобразователя частоты, подсоединенных к питающей сети постоянного тока, каждый из которых выполнен на двух парах полупроводниковых ключей. К средним точкам последовательно соединенных полупроводниковых ключей в каждом инверторе-преобразователе частоты подключены обмотки статора. Эмиттеры одной пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы или p-n-р транзисторы, объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока, а коллекторы пары этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы или р-n-р транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора. Эмиттеры другой пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы или р-n-р транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора, а коллекторы пары этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы или р-n-р транзисторы, объединены и подключены к плюсу питающей сети постоянного тока. Один выход переменного напряжения диодного моста соединен с фазой питающей сети, другой выход переменного напряжения диодного моста подсоединен к нулю питающей сети. Положительный выход постоянного напряжения диодного моста соединен с коллекторами n-p-n транзисторов или p-n-р транзисторов, а отрицательный выход постоянного напряжения соединен с эмиттерами этих транзисторов (патент RU 2403670, МПК Н02Р 21/12 (2006.01), Н02Р 27/06 (2006.01)).

Основными недостатками описанного регулируемого транзисторного редуктора с явно выраженным звеном постоянного тока являются пониженная надежность работы из-за возможного пробоя транзисторов вследствие отсутствия защищенности от ЭДС самоиндукции, возникающей при коммутации обмоток статора электродвигателя, необходимость использования высоковольтных транзисторов высокой стоимости и не менее шести дополнительных изолированных источников питания для управления транзисторами, подключаемых к плюсу источника постоянного тока, а также повышенный расход электрической энергии на управление открытием и удержанием в рабочем состоянии транзисторов.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности работы устройства и, соответственно, однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, путем нейтрализации отрицательного действия ЭДС самоиндукции, возникающей при коммутации обмоток статора электродвигателя, обеспечения отсутствия необходимости использования большого количества источников питания для управления транзисторами при невысокой стоимости устройства и уменьшения расхода электрической энергии на поддержание открытого состояния транзисторов.

Для решения поставленной задачи в полупроводниковом устройстве регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока, содержащем два однофазных автономных инвертора-преобразователя частоты, подсоединенных к питающей сети постоянного тока, каждый из которых выполнен на двух парах полупроводниковых ключей, при этом к средним точкам последовательно соединенных полупроводниковых ключей в каждом инверторе-преобразователе частоты подключены обмотки статора, эмиттеры пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока, а коллекторы этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-р-n транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора, согласно изобретению в качестве двух полупроводниковых ключей другой пары каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты использованы тиристоры со встречно включенными диодами, причем в каждом из данных полупроводниковых ключей анод тиристора и катод диода объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока, а катод тиристора и анод диода объединены и подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора.

Нейтрализация отрицательного действия ЭДС самоиндукции, возникающая при закрытии полупроводниковых ключей, реализуется при использовании диодов, включенных параллельно тиристорам в обратном направлении, через которые замыкается ток ЭДС самоиндукции с уменьшением до нуля, что обеспечивает надежную работу однофазного двухобмоточного электродвигателя.

Отсутствие необходимости использования большого количества источников питания для управления транзисторами обусловлено применением всего двух изолированных источников питания для управления транзисторами.

Уменьшение расхода электрической энергии на поддержание открытого состояния транзисторов объясняется использованием меньшего числа транзисторов.

Кроме того, с помощью векторно-алгоритмической коммутации статорных обмоток электродвигателя можно создавать различные типы вращающихся магнитных полей, которые можно использовать для регулирования скорости электродвигателя, а также обеспечивать возможность реверса электродвигателя.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема полупроводникового устройства регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока, на фиг. 2 - векторная диаграмма вращающегося магнитного потока поля статора, состоящая из восьми фиксированных положений; на фиг. 3 - векторная диаграмма вращающегося магнитного потока поля статора, состоящая из шести фиксированных положений; на фиг. 4 - векторная диаграмма вращающегося магнитного потока поля статора, состоящая из четырех фиксированных положений; на фиг. 5 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фиг. 2; на фиг. 6 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фиг. 3; на фиг. 7 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фиг. 4.

Кроме того, на чертеже дополнительно изображено следующее:

- + - плюс питающей сети постоянного тока;

- - минус питающей сети постоянного тока;

- А - первая обмотка статора;

- В - вторая обмотка статора;

- VD1-VD4 - полупроводниковые диоды;

- VS1-VS4 - тиристоры;

- VT1-VT4 - транзисторы;

- П1 и П2 - первый и второй однофазные автономные инверторы-преобразователи частоты соответственно;

- К1-К8 - полупроводниковые ключи;

- А - анод;

- Кт - катод;

- Э - эмиттер;

- Кл - коллектор;

- t1-t4 - моменты времени коммутации полупроводниковых ключей;

- прямые линии со стрелками вдоль обмотки статора электродвигателя - положительное направление постоянного тока в обмотке статора электродвигателя;

- пунктирные линии со стрелками вдоль обмотки статора электродвигателя - отрицательное направление постоянного тока в обмотке статора электродвигателя;

- I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII - последовательные фиксированные положения магнитного потока статора электродвигателя.

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока содержит однофазные автономные инверторы-преобразователи частоты 1 и 2, подсоединенные к питающей сети постоянного тока, каждый из которых выполнен на двух парах полупроводниковых ключей.

Однофазный автономный инвертор-преобразователь частоты 1 выполнен на паре полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзистор 3 (VT1) и n-p-n транзистор 4 (VT2), и на паре полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы тиристор 5 (VS1) со встречно включенным диодом 6 (VD2) и тиристор 7 (VS2) со встречно включенным диодом 8 (VD1). Эмиттер транзистора 3 (VT1) и эмиттер транзистора 4 (VT2) объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока. Анод тиристора 7 (VS2) и катод диода 8 (VD1) объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока. Коллектор транзистора 3 (VT1) объединен с катодом тиристора 7 (VS2) и анодом диода 8 (VD1), которые, в свою очередь, объединены, и все они соединены с первым выводом 9 первой обмотки 10 (А) статора электродвигателя. Таким образом, первый вывод 9 первой обмотки 10 (А) статора электродвигателя связан со средней точкой последовательно соединенных полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 3 (VT1), и полупроводникового ключа, в качестве которого использованы тиристор 7 (VS2) со встречно включенным диодом 8 (VD1). Анод тиристора 5 (VS1) и катод диода 6 (VD2) объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока. Коллектор транзистора 4 (VT2) объединен с катодом тиристора 5 (VS1) и анодом диода 6 (VD2), которые, в свою очередь, объединены, и все они соединены со вторым выводом 11 первой обмотки 10 (А) статора электродвигателя. Таким образом, второй вывод 11 первой обмотки 10 (А) статора электродвигателя связан со средней точкой последовательно соединенных полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 4 (VT2), и полупроводникового ключа, в качестве которого использованы тиристор 5 (VS1) со встречно включенным диодом 6 (VD2).

Однофазный автономный инвертор-преобразователь частоты 2 выполнен на паре полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзистор 12 (VT3) и n-p-n транзистор 13 (VT4), и на паре полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы тиристор 14 (VS4) со встречно включенным диодом 15 (VD4) и тиристор 16 (VS3) со встречно включенным диодом 17 (VD3). Эмиттер транзистора 12 (VT3) и эмиттер транзистора 13 (VT4) объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока. Анод тиристора 14 (VS4) и катод диода 15 (VD4) объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока. Коллектор транзистора 12 (VT3) объединен с катодом тиристора 14 (VS4) и анодом диода 15 (VD4), которые, в свою очередь, объединены, и все они соединены с первым выводом 18 второй обмотки 19 (В) статора электродвигателя. Таким образом, первый вывод 18 первой обмотки 19 (В) статора электродвигателя связан со средней точкой последовательно соединенных полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 12 (VT3), и полупроводникового ключа, в качестве которого использованы тиристор 14 (VS4) со встречно включенным диодом 15 (VD4). Анод тиристора 16 (VS3) и катод диода 17 (VD3) объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока. Коллектор транзистора 13 (VT4) объединен с катодом тиристора 16 (VS3) и анодом диода 17 (VD3), которые, в свою очередь, объединены, и все они соединены со вторым выводом 20 второй обмотки 19 (В) статора электродвигателя. Таким образом, второй вывод 20 второй обмотки 19 (В) статора электродвигателя связан со средней точкой последовательно соединенных полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 13 (VT4), и полупроводникового ключа, в качестве которого использованы тиристор 16 (VS3) со встречно включенным диодом 17 (VD3).

Работа полупроводникового устройства регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока происходит следующим образом. В статорные обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя путем изменения частоты коммутации полупроводниковых ключей подается постоянное напряжение в последовательности, обеспечивающей получение вращающегося магнитного поля статора с требуемыми характеристиками.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока вращающегося поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фигуре 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI-VII-VIII необходимо подавать управляющие импульсы на базы транзисторов 3 (VT1), 4 (VT2), 12 (VT3), 13 (VT4) и на управляющие электроды тиристоров 5 (VS1), 7 (VS2), 16 (VS3), 14 (VS4) в нижеследующем порядке (фигура 5).

1. В промежуток времени t1 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 13 (VT4) и управляющий электрод тиристора 14 (VS4), что образует I положение магнитного потока (фигура 2). Ток протекает по второй обмотке 19 (В) статора электродвигателя.

2. В промежуток времени t2 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 13 (VT4) и 4 (VT2), управляющие электроды тиристоров 14 (VS4) и 7 (VS2), что образует II положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

По окончании промежутка времени t2 снимается управляющее напряжение с базы транзистора 13 (VT4) и протекание тока по второй обмотке 19 (В) статора прекращается, а возникающая при этом ЭДС самоиндукции замыкается через диод 17 (VD3) и тиристор 14 (VS4) на вторую обмотку 19 (В) до полного прекращения тока через тиристор 14 (VS4), в результате чего тиристор 14 (VS4) закрывается.

3. В промежуток времени t3 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 4 (VT2) и управляющий электрод тиристора 7 (VS2), что образует III положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) обмотке статора электродвигателя.

4. В промежуток времени t4 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 4 (VT2) и 12 (VT3), управляющие электроды тиристоров 7 (VS2) и 16 (VS3), что образует IV положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

По окончании промежутка времени t4 снимается управляющее напряжение с базы транзистора 4 (VT2) и протекание тока по первой обмотке 10 (А) статора прекращается, а возникающая при этом ЭДС самоиндукции замыкается через диод 6 (VD2) и тиристор 7 (VS2) на первую обмотку 10 (А) до полного прекращения тока через тиристор 7 (VS2), в результате чего тиристор 7 (VS2) закрывается.

5. В промежуток времени t5 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 12 (VT3) и управляющий электрод тиристора 16 (VS3), что образует V положение магнитного потока. Ток протекает по второй 19 (В) обмотке статора электродвигателя.

6. В промежуток времени t6 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 3 (VT1) и 12 (VT3), управляющие выводы тиристоров 5 (VS1) и 16 (VS3), что образует VI положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

По окончании промежутка времени t6 снимается управляющее напряжение с базы транзистора 12 (VT3) и протекание тока по второй обмотке 19 (В) статора прекращается, а возникающая при этом ЭДС самоиндукции замыкается через диод 15 (VD4) и тиристор 16 (VS3) на вторую обмотку 19 (В) до полного прекращения тока через тиристор 16 (VS3), в результате чего тиристор 16 (VS3) закрывается.

7. В промежуток времени t7 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 3 (VT1) и управляющий вывод тиристора 5 (VS1), что образует VII положение магнитного потока. Ток протекает по второй обмотке 19 (В) статора электродвигателя.

8. В промежуток времени t8 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 3 (VT1) и 13 (VT4), управляющие выводы тиристоров 5 (VS1) и 14 (VS4), что образует VIII положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

По окончании промежутка времени t8 снимается управляющее напряжение с базы транзистора 3 (VT1) и протекание тока по первой обмотке 10 (А) статора прекращается, а возникающая при этом ЭДС самоиндукции замыкается через диод 8 (VD1) и тиристор 5 (VS1) на первую обмотку 10 (А) до полного прекращения тока через тиристор 5 (VS1), в результате чего тиристор 5 (VS1) закрывается.

9. Далее процесс включения транзисторов и тиристоров повторяется, начиная с момента времени t1.

Изменяя частоту коммутации полупроводниковых ключей, можно обеспечить плавное регулирование скорости вращения электродвигателя. Изменяя степень открытия транзисторных ключей, можно изменять напряжение, подводимое к статорным обмоткам электродвигателя.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока вращающегося поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фигуре 3, в последовательности I-II-III-IV-V-VI необходимо подавать управляющие импульсы на базы транзисторов 3 (VT1), 4 (VT2), 12 (VT3), 13 (VT4) и управляющие электроды тиристоров 5 (VS1), 7 (VS2), 16 (VS3), 14 (VS4) в нижеследующем порядке (фигура 6). ЭДС самоиндукции, возникающая в обмотках статора при выключении транзисторов, будет замыкаться через соответствующие диоды и тиристоры.

1. В промежуток времени t1 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 3 (VT1) и управляющий электрод тиристора 5 (VS1), что образует VII положение магнитного потока. Ток протекает по первой обмотке 10 (А) статора электродвигателя.

2. В промежуток времени t2 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 3 (VT1) и 13 (VT4), управляющие электроды тиристоров 5 (VS1) и 14 (VS4), что образует VIII положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

3. В промежуток времени t3 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 13 (VT4) и 4 (VT2), управляющие электроды тиристоров 14 (VS4) и 7 (VS2), что образует II положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

4. В промежуток времени t4 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 4 (VT2) и управляющий электрод тиристора 7 (VS2), что образует III положение магнитного потока. Ток протекает по первой обмотке 10 (А) статора электродвигателя.

5. В промежуток времени t5 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 4 (VT2) и 12 (VT3), управляющие электроды тиристоров 7 (VS2) и 16 (VS3), что образует IV положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

6. В промежуток времени t6 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 3 (VT1) и 12 (VT3), управляющие электроды тиристоров 5 (VS1) и 16 (VS3), что образует VI положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

7. Далее процесс включения транзисторов и тиристоров повторяется, начиная с момента времени t1.

Изменяя частоту коммутации полупроводниковых ключей, можно обеспечить плавное регулирование скорости вращения электродвигателя. Изменяя степень открытия транзисторных ключей, можно изменять напряжение, подводимое к статорным обмоткам электродвигателя.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока вращающегося поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фигуре 4, в последовательности I-II-III-IV-V-VI необходимо подавать управляющие импульсы на базы транзисторов 3 (VT1), 4 (VT2), 12 (VT3), 13 (VT4) и управляющие электроды тиристоров 5 (VS1), 7 (VS2), 16 (VS3), 14 (VS4) в нижеследующем порядке (фигура 7). ЭДС самоиндукции, возникающая в обмотках статора при выключении транзисторов, будет замыкаться через соответствующие диоды и тиристоры.

1. В промежуток времени t1 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 13 (VT4) и управляющий электрод тиристора 14 (VS4), что образует I положение магнитного потока. Ток протекает по второй обмотке 19 (В) статора электродвигателя.

2. В промежуток времени t2 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 4 (VT2) и управляющий электрод тиристора 7 (VS2), что образует III положение магнитного потока. Ток протекает по первой обмотке 10 (А) статора электродвигателя.

3. В промежуток времени t3 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 12 (VT3) и управляющий электрод тиристора 16 (VS3), что образует V положение магнитного потока. Ток протекает по второй обмотке 19 (В) статора электродвигателя.

4. В промежуток времени t4 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 3 (VT1) и управляющий электрод тиристора 5 (VS1), что образует VII положение магнитного потока. Ток протекает по первой обмотке 10 (А) статора электродвигателя.

5. Далее процесс включения транзисторов и тиристоров повторяется, начиная с момента времени t1.

Изменяя частоту коммутации полупроводниковых ключей, можно обеспечить плавное регулирование скорости вращения электродвигателя. Изменяя степень открытия транзисторных ключей, можно изменять напряжение, подводимое к статорным обмоткам электродвигателя.

Таким образом, на основании изложенного, можно сделать вывод о том, что предлагаемое изобретение имеет преимущества по сравнению с известными за счет обеспечения надежной работы устройства и, соответственно, однофазного двухобмоточного электродвигателя, путем нейтрализации отрицательного действия ЭДС самоиндукции, возникающей при коммутации обмоток статора электродвигателя, а также уменьшения стоимости устройства за счет использования всего двух изолированных источников питания для управления транзисторами и уменьшения расхода электрической энергии на поддержание открытого состояния транзисторов.

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока, содержащее два однофазных автономных инвертора-преобразователя частоты, подсоединенных к питающей сети постоянного тока, каждый из которых выполнен на двух парах полупроводниковых ключей, при этом к средним точкам последовательно соединенных полупроводниковых ключей в каждом инверторе-преобразователе частоты подключены обмотки статора, эмиттеры пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока, а коллекторы этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора, отличающееся тем, что в качестве двух полупроводниковых ключей другой пары каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты использованы тиристоры со встречно включенными диодами, причем в каждом из данных полупроводниковых ключей анод тиристора и катод диода объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока, а катод тиристора и анод диода объединены и подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора.Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного токаПолупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного токаПолупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного токаПолупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного токаПолупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного токаПолупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока

edrid.ru

двухобмоточный — с русского

См. также в других словарях:

translate.academic.ru

Устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратнопоступательного движения

 

1 кксЕ(Щрдтт, аи. í À е

П И (i,1 495752

Саяз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.04.72 (21) 1776538/24-7 с присоединением заявки № (51) М. Кл. Н 02р 7 62

Совета Министров СССР по делам изобретениЙ и аткрытмЙ (53) УДК 621.314.58 (088.8) Опубликовано 15.12.75. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 05.03.76 (72) Авторы изобретения

Н. П. Ряшенцев, Е. М. Тимошенко и И. М. Королев

Институт горного дела Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХОБМОТОЧНЫМ

ДВИГАТЕЛЕМ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЪНОГО ДВИЖЕНИЯ

Ь УД Р твен" тим комитет (23) Приоритет

Известно устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратно-поступательного движения, содержащее два тиристора, соединенные с обмотками двигателя по схеме моста, к одной из диагоналей которого подключен источник питания постоянного тока, и коммутирующий контур из последовательно включенных дросселя и конденсатора.

В предложенном устройстве для коммутации обмоток двигателя с паузами между импульсами тока и повышения к.п.д. введены два дополнительных тиристора, включенные последовательно и согласно между собой в другую диагональ моста и связывающие разноименные электроды основных тиристоров, а коммутирующий контур соединен с одним из полюсов источника питания и общей точкой дополнительных тиристоров.

На фиг. 1 приведена электрическая схема силовой части описываемого устройства; на фиг. 2 — структурная схема цепей управления; на фиг. 3 — временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Основные тиристоры 1 и 2 (фиг. 1) связывают соответственно обмотки прямого 3 и обратного 4 хода двигателя с источником питания постоянного тока. Дополнительные коммутирующие тиристоры 5 и б связывают разноименные электроды основных тиристоров.

Между общей точкой тиристоров 5, 6 и одним из полюсов источника питания (на фиг. 1 положительным полюсом) включен коммутирующий контур, состоящий из дросселя 7 и конденсатора 8.

5 Цепи управления (фиг. 2) содержат одновибраторы 9, 10, 11, 12 и формирователи импульсов 13, 14, 15, 16, питание которых осуществляется от источника 17.

Устройство работает следующим образом.

10 После подачи питания и одиночного импуль са на вход «Пуск» одновпбратора 9 на выходах схемы управления появляется ряд сдвинутых друг относительно друга импульсов U,,», (фиг. 3). Порядковые номера импульсов U,„», 15 соответствуют номерам тирпсторов силовой части.

С формирователя 13 (фпг. 2) импульс поступает на управляющий электрод тиристора

6, последний отпирается и коммутирующий

20 конденсатор 8 заряжается по цепи: положительный полюс источника питания, дроссель 7, конденсатор 8, тиристор 6, обмотка 3, отрицательный полюс псточппка питания. Дроссель

7 и обмотка 3 обеспечивают заряд тсоттденса25 тора 8 до напряжения, превышающего напряжение источника питания, с полярностью, показанной на фиг. 1 без скобок. По окончании заряда тиристор 6 выключается. Очередной импульс управления с формирователя 14 по30 ступает на управляющий электрод тирпстора

495752

2, при этом напряжение источника прикладывается к обмотке 4, в которой формируется импульс тока i„-р (фиг. 3), и якорь двигателя совершает обратный ход. При подходе якоря к положению магнитного равновесия (относительно обмотки 4) на тиристор 5 поступает импульс управления с формирователя 15. Отрицательное напряжение коммутирующего конденсатора 8, превышающее напряжение ис точника питания, прикладывается через дроссель 7 и внутреннее сопротивление источника к тиристору 2, вызывая его запирание. Энергия, накопленная в магнитном поле обмотки

4, перезаряжает конденсатор 8 (цепь перезаряда: тиристор 5, конденсатор 8, дросссль 7, обмотка 3) до напряжения, полярность которого показана на фиг. 1 в скобках.

После спадания тока в обмотке 4 до нуля (или близкого к нулю значения) на управляющий электрод тиристора 1 с формирователя 15 приходит управляющий импульс. тиристор 1 отпирается и напряжение источника прикладывается к обмотке 3, в которой формируется импульс тока i„» (фнг. 3). Якорь совершает прямой ход.

При подходе якоря к положению магнитного равновесия (относительно обмотки 3 ttpBмого хода) на тиристор б вновь подается управляющий импульс (фиг. 3) с формирователя

13. Тиристор 1 запирается током разряда коммутпрующего конденсатора через тиристор б.

11ри этом перезаряжается конденсатор 8 по цепи: тпрпстор б, обмотка 3, источник питания, коммутирующий конденсатор 8. С приходом управляющего импульса на тиристор 2 с формирователя 14 отпирается тиристор 2 и описанные ранее процессы повторяются. Кольцевая связь одновибраторов 9, 10, 11, 12 обеспечивает автоколебательную работу устройства в рассмстренной последовательности.

Формула изобретения

1-> Устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратно-поступательного движения, содержащее два тиристора, соединенные с обмотками двигателя по схеме моста, к одной из диагоналей которого подключен источник гштапия постоянного тока, и коммутирующий контур из последовательно включенных дросселя и конденсатора, о т 7 и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения к.п.д., введены два дополнительных тиристора, включенные последовательно и согласно между собой в другую диагональ моста и связывающие разноименные электроды основных тиристоров, а коммутирующий контур соединен с одним из полюсов источника питания и общсй точкой

З® дополнительных тпристоров.

495752

%(((? Qynp

ГОДЯЙ

1 тi odd

Корректоры: М. Лейзерман и 3. Тарасова

Редактор Н. Коган

Заказ 305/15 Изд. № 2053 Тираж 782 Подписно(ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений п открытий

113035, Москва, К-35, Раушская паб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2

j(c(1р (- Ю

Р

Составитель 3. Горник

Техред Е. Митрофанова

1

Устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратнопоступательного движения Устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратнопоступательного движения Устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратнопоступательного движения 

www.findpatent.ru

Устройство для управления двухобмоточным двигателем

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень №26

Дата опубликования описания 1 7 . 07 .82 (5! )М. Кл.

Н 02 Р 7/62

3Ьеударстеениый комитет

СССР (5З) УЛК621. З1З..84(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения ина ВСРСОБЗБАЯ г -, 1т .1 и

П;. :БИ 1 ЕС ИЯ ут ЬИБЛЙОТЕКЛ

В.А. Каргин, Л.В. Никитин и В.П. Щер (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический инсти (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХОБМОТОЧНЫМ

ДВИГАТЕЛЕМ.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, предназначенным для питания электромагнитных двигателей возвратно-поступательного движения с частотой, 5 меньшей частоты источника питания, и

1 может быть использовано в качестве привода для горных и строительных машин. о

Известно устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратно" поступательного движения, содержащее два тиристора, подключенные встречно между собой к одной из шин источника питания переменного тока и клеммам обеих обмоток двигателя, и делитель частоты, связывающий источник питания с управляющим электродом одного из тиристоров (1). го

Недостатком этого устройства является отсутствие синхронизации между работой обмоток прямого и обратного хода, что приводит к неустойчивой работе двигателя. Кроме того> в этом устройстве не обеспечивается синхронизация по фазе между полупериодами напряжения источника питания и импульсами управления тиристором обмотки прямого хода, что снижает надежность работы двигателя и устойчи" вость его движения.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для управления двухобмоточным двигателем возвратно-поступательного движения, содержащее два тиристора, подключенных встречно между собой к одной из шин источника питания переменного тока и клеммам обеих обмоток двигателя, делитель частоты, связываю" щ .й источник питания с управляющим электродом первого тиристора и формирователь импульсов, подключенный сво-. им входом к силовому электроду первого тиристора, а выходом - к управляющему электроду второго тиристора.

3 9440

Формирователь управляющих импульсов указанного устройства управления содержит диод и трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первым тиристором, вторичная обмотка трансформатора подключена через диод к управляющему входу второго тиристора, делитель частоты содержит цепочку из последовательно соединенных дросселя, диода, сопро- !1в тивления и конденсатора, пороговый элемент и третий тиристор, связывающий своими силовыми электродами общую точку соединения дросселя и диода с управляющим электродом первого тиристора и подключенный управляющим электродом через пороговый элемент к конденсатору $2 3.

Недостатком этого устройства является отсутствие жесткой синхрониза- 20 ции импульсов управления, подаваемых на управляющий электрод первого тиристора с напряжением питания. Это ухудшает устойчивость и надежность работы двигателя. и

Цель изобретения " повышение устойчивости и надежности работы двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для управ- 3я ления двухобмоточным двигателем, содержащее два силовых тиристора, дели-тель частоты, подключенный своим выходом к управляющему электроду первого тиристора, формирователь импульсов, подключенный своим входом к силовому электроду первого тиристора, а выхо- дом " к управляющему электроду второго тиристора, при этом формирователь импульсов содержит диод и трансформа о тор, первичная обмотка которого вклю- чена последовательно с первым тиристором, вторичная обмотка подключена через диод к управляющему электроду второго тиристора, а делитель частоты содержит диод, сопротивление, конденсатор, пороговый элемент и третий тиристор, катод которого соединен с управляющим электродом первого тиристора, в делитель частоты введены ограничитель и дифференцирующая цепь, подключенная выходом к управляющему электроду третьего тиристора, соединенного анодом с конденсатором через пороговый элемент и резистор, а вход дифференцирующей цепи подключен к выходу ограничителя, связанного входом со входом делителя частоты.

50 ф

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Устройство состоит иэ тиристоров l, 2 и 3, диодов 4-7, динистора 8, стабилитрона 9, конденсаторов 10 и 11, трансформатора 12 и сопротивлений !3- 17. Через тиристо" ры 1 и 2 рабочие обмотки двигателя 18 и 19 подключены к источнику питания Оп переменного тока. Последовательно с тиристором 1 включена первичная обмотка трансформатора 12, один из выводов вторичной обмотки ко" торого подключен к катоду тиристора 2, а второй ее вывод через диод 4 подключен к управляющему электроду тиристора 2. Делитель частоты состоит из тиристора 3, диодов 5, 6 и 7,динистора 8, стабилитрона 9, конденсаторов 10, 1 1 резисторов 13-!7, Диод 5, резисторы 13, 14 и стабилитрон 9 образуют амплитудный ограничитель, а конденсатор 10 с резистором 15 и

1 диодом 7 - дифференцирующую цепь.

Устройство работает следующим о6раэом.

Напряжение Ue, снимаемое с анода тиристора 1 и выпрямленное диодом 5, подается на ограничитель, состоящий из резисторов 13 и,14 и стабилитрона 9. На стабилитроне 9 формируется последовательность прямоугольных импульсов Ц длительностью Ти

Ст — 10 мс (при частоте сети 50 Гц), иэ которых с помощью дифференцирующей

RC-цепи, состоящей из конденсатора 10, резистора 15 и диода 7, формируется последовательность импульсов положительной поля.рности 0„„длительностью (C T>. Одновремейно, через диод 6 и резистор 16 напряжением, снимаемым с анода тиристора 1, заряжается конденсатор 11. сопротивление резистора.lб и емкость конденсатора ll выбираются из условия обеспечения времени заряда конденсатора 11 до напряжения, при котором динистор 8 пробивается, большем, где fСЕти частота переменного тока сети (фиг.2).

При достижении напряжением на конденсаторе 11 значения, равного или большего напряжения пробоя динистора 8 (U> на фиг. 2) и подаче на управляющий электрод тиристора 3 управляющего импульса Uy1в силовой цепи тиристора 3 и в цепи управления тиристо94405

5 ра 1 течет, ток i> Импульс управления i

Тиристор 2 отпирается, и по обмотке обратного хода двигателя течет ток

Взаимосвязь импульсов управления обеспечивает жесткую синхронизацию 2ф работы обмоток прямого 18 и обратного 19 хода.

Открытие тиристора 3 определяется моментом перехода напряжения сети

U через нуль и не зависит от момента?5

С включения устройства в сеть и от:НВ» стабильности порога открывания динистора 8. Управляющий сигнал 1„„ на тиристор 1 подается всегда в один и тот же момент; по отношению к сете" зв вому напряжению, и только при положительных напряжениях на аноде тирисТора 1. Это обеспечивает, начиная с

hepsoro цикла, устойчивую и надежную работу двигателя независимо от мо- з мента включения в сеть.

Формула изобретения

Устройство для управления двухобмоточным двигателем, например элект0 6 рическим молотком, содержащее два тиристора, делитель частоты, подклю" ченный своим выходом к управляющему электроду первого тиристора, формиро" ватель импульсов, подключенный своим входом к силовому электроду первого тиристора, а выходом " к управляюще" му электроду второго тиристора, llpH этом формирователь импульсов содержит диод и трансформатор, первичная обмотка которого включена последовательно с первым тиристором, вторичная обмотка подключена через диод к управляющему электроду второго тиристора, а делитель частоты содержит диод, сопротивление, конденсатор, пороговый элемент и третий тиристор, катод которого-соединен с управляющим электродом первого тиристора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения устойчивости и надежности работы двигателя, в делитель частоты введены ограничитель и дифференцирующая цепь, подключенная выходом к управляющему электроду третьего тиристора, соединенного ано" дом с конденсатором через пороговый элемент и резистор, а вход диффервнцируацей цепи подключен к выходу ограничителя, связанного входом со входом делителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ И 902641, кл. 21с3 21э 1952

2. Авторское свидетельство СССР

N 655056, кл. H 02 P 7/62, 1975.

"Ус

Ук

Оп

1уЮ

4а

Утр

0 уа а

ВНИИПИ Заказ 5147/72 Тираж 721 Подписное

Фнпиап ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, с

Устройство для управления двухобмоточным двигателем Устройство для управления двухобмоточным двигателем Устройство для управления двухобмоточным двигателем Устройство для управления двухобмоточным двигателем 

www.findpatent.ru

двухобмоточный - это... Что такое двухобмоточный?

 двухобмоточный double-wound

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

Синонимы:

Смотреть что такое "двухобмоточный" в других словарях:

dic.academic.ru

полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя - патент РФ 2420857

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока при питании однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя от однофазной сети. Техническим результатом является упрощение системы управления коммутацией транзисторов и повышение надежности и экономичности устройства в целом. Полупроводниковое устройство регулирования скорости содержит реверсивные полупроводниковые коммутаторы, которые предназначены для соединения со статорными обмотками однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя. Каждый из реверсивных полупроводниковых коммутаторов содержит по два транзистора. Коллекторы нечетных транзисторов и эмиттеры четных транзисторов каждого полупроводникового коммутатора подключены к фазовому проводу питающей сети. Эмиттеры нечетных транзисторов соединены с коллекторами четных транзисторов. Общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу первой статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя. Общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу второй статорной обмотки двигателя. Объединенные вторые выходы статорных обмоток двигателя соединены с нулевым проводом питающей сети переменного тока. 13 ил. полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, патент № 2420857

Предлагаемое изобретение относится к преобразователям частоты и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока для питания от однофазной сети однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя.

Известен однофазный конденсаторный электродвигатель, содержащий бумажный конденсатор в качестве фазосмещающего элемента. Первый выход первой обмотки электродвигателя соединен с нулем питающей сети. Второй выход первой обмотки электродвигателя соединен с первым выходом второй обмотки и с фазой питающей сети. Второй выход второй обмотки соединен с первой обкладкой конденсатора. Вторая обкладка конденсатора соединена с нулем питающей сети. (Копылов И.П. Электрические машины. Учебник для вузов. / И.П.Копылов. М.: Высшая школа, 2006. - С.343, рис.3.96).

Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности регулирования скорости вращения электродвигателя, повышенные габариты, низкая надежность вследствие необходимости использования бумажных конденсаторов большой емкости. Кроме того, величина емкости должна меняться при изменении нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является мостовой инвертор тока, с помощью которого осуществляется регулирование частоты напряжения, поступающего на каждую из обмоток электродвигателя, содержащий реверсивные полупроводниковые коммутаторы, которые предназначены для соединения со статорными обмотками однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, сглаживающий силовой реактор и запирающий конденсатор, подключенный параллельно к обмотке двигателя. Каждый реверсивный полупроводниковый коммутатор выполнен на четырех тиристорах и питается от сети постоянного тока. Один выход сглаживающего силового реактора подключен к плюсу питающей сети постоянного тока, а второй выход подключен к анодам двух тиристоров. Катоды этих тиристоров подключены к первому и второму выходам обмотки двигателя соответственно, а также к анодам другой пары тиристоров. Катоды этой пары тиристоров подключены к минусу питающей сети постоянного тока. Первая и вторая обкладки бумажного конденсатора подключены к первому и второму выводам обмотки двигателя соответственно (В.А.Лабунцов, Г.А. Ривкин, Г.И. Шевченко. Автономные тиристорные инверторы. М.-Л.: Энергия, 1967, с.20, рис.7в).

Основными недостатками описанного мостового инвертора тока являются низкая надежность и высокая стоимость вследствие сложной системы управления для коммутации тиристоров инверторов, обеспечивающих регулировку скорости электродвигателя, а также увеличенные габариты вследствие использования бумажного конденсатора для обеспечения емкостного запирания тиристоров и возникновения опасности незакрытия тиристоров при перемене направления протекания тока по обмотке и, как следствие, прорыв инвертора, то есть короткое замыкание источника постоянного тока.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и экономичности устройства, а также снижения габаритов за счет упрощения его силовой части при отсутствии использования запирающего конденсатора, сглаживающего реактора и выпрямителя.

Поставленная задача решается тем, что в полупроводниковом устройстве регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, содержащем реверсивные полупроводниковые коммутаторы, которые предназначены для соединения со статорными обмотками однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, согласно изобретению каждый из реверсивных полупроводниковых коммутаторов содержит по два транзистора, причем коллекторы нечетных транзисторов и эмиттеры четных транзисторов каждого полупроводникового коммутатора подключены к фазовому проводу питающей сети, эмиттеры нечетных транзисторов соединены с коллекторами четных транзисторов. Общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу первой статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, а общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу второй статорной обмотки двигателя. При этом объединенные вторые выходы статорных обмоток двигателя соединены с нулевым проводом питающей сети переменного тока.

Снижение габаритов, повышение надежности и экономичности устройства обеспечиваются за счет обеспечения возможности отсутствия использования сглаживающего реактора и запирающего конденсатора в силовой части устройства, а также уменьшения числа полупроводниковых коммутационных элементов.

Использование полупроводникового устройства регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя обуславливает создание различных типов вращающихся магнитных полей статора путем алгоритмической коммутации транзисторов, что позволяет получить не только требуемое направление вращения магнитного потока поля статора, но и регулировку его частоты, а следовательно, и скорости электродвигателя. Таким образом, предлагаемое изобретение обладает сходными функциями с прототипом, но при этом не имеет его основных недостатков.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого полупроводникового устройства регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя; на фиг.2 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из шести фиксированных положений; на фиг.3 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из четырех фиксированных положений; на фиг.4 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из трех фиксированных положений; на фиг.5 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2 при вращении по часовой стрелке; на фиг.6 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2 при вращении против часовой стрелки; на фиг.7 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.3 при вращении по часовой стрелке; на фиг.8 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.3 при вращении против часовой стрелки; на фиг.9 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.4 при вращении по часовой стрелке; на фиг.10 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.4 при вращении против часовой стрелки; на фиг.11 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.4, с уменьшенной в два раза частотой при вращении по часовой стрелке; на фиг.12 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.4, с уменьшенной в два раза частотой при вращении против часовой стрелки; на фиг.13 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2, с уменьшенной в два раза частотой при вращении по часовой стрелке. Кроме того, на чертеже изображено следующее:

- Uсети - напряжение, поступающее от источника питания переменного напряжения;

- t - текущее время;

- t1-t7 - моменты переключения транзисторов, обеспечивающие вращение магнитного поля статора;

- Ф - фаза;

- 0 - ноль;

- C1-C4 - выводы статорных обмоток двухфазного асинхронного двигателя;

- L1, L2 - статорные обмотки.

- VT1-VT4 - транзисторы;

- I, II, III, IV, V, VI, - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора асинхронного двигателя;

- прямые линии со стрелкой - направление магнитного потока в соответствующей обмотке статора.

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя содержит реверсивные полупроводниковые коммутаторы, которые предназначены для соединения со статорными обмотками однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя. Каждый из реверсивных полупроводниковых коммутаторов содержит по два транзистора. Коллекторы нечетных транзисторов и эмиттеры четных транзисторов каждого полупроводникового коммутатора подключены к фазовому проводу питающей сети. Эмиттеры нечетных транзисторов соединены с коллекторами четных транзисторов и предназначены для подключения к первым выходам статорных обмоток двигателя. При этом объединенные вторые выходы статорных обмоток двигателя соединены с нулевым проводом питающей сети переменного тока.

Так, первый реверсивный полупроводниковый коммутатор выполнен на нечетном и четном транзисторах 1 (VT1) и 2 (VT2), второй реверсивный полупроводниковый коммутатор выполнен на нечетном и четном транзисторах 3 (VT3) и 4 (VT4). Коллекторы нечетных транзисторов 1 (VT1) и 3 (VT3) и эмиттеры четных транзисторов 2 (VT2) и 4 (VT4) каждого полупроводникового коммутатора подключены к фазовому проводу питающей сети. Эмиттеры нечетных транзисторов 1 (VT1) и 3 (VT3) соединены с коллекторами четных транзисторов 2 (VT2) и 4 (VT4). Общая точка соединения нечетного 1 (VT1) и четного 2 (VT2) транзисторов первого полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу 5 (С1) первой статорной обмотки 6 (L1) однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, а общая точка соединения нечетного 3 (VT3) и четного 4 (VT4) транзисторов второго полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу 7 (C3) второй статорной обмотки 8 (L2) двигателя. Объединенные вторые выходы 9 (C2) и 10 (C4) статорных обмоток 6 (L1) и 8 (L2) двигателя соединены с нулевым проводом питающей сети переменного тока.

С помощью полупроводникового устройства регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, возможно осуществить векторное - алгоритмическое управление однофазным двухобмоточным асинхронным двигателем, создавая один из трех типов вращающихся полей статора: прохождением шести, четырех или трех последовательных фиксированных положений вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора двигателя.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.5):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 1 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 включается и работает транзистор 3 (VT3), при этом транзистор 1 (VT1) продолжает работать, обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t2 до t3 выключается транзистор 1 (VT1), а 3 (VT3) продолжает работать, обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t3 до t4 включается и работает транзистор 2 (VT2), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t4 до t5 включается и работает транзистор 4 (VT4), при этом транзистор 2 (VT2) продолжает работать, обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t5 до t6 выключается транзистор 2 (VT2), а транзистор 4 (VT4) продолжает работать, обеспечивая VI фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении.

Начиная с t6, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за один период питающей сети, то есть частота fс вращения поля статора составляет 50 Гц.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 2, в последовательности III-II-I-VI-V-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.6):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 3 (VT3), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 включается и работает транзистор 1 (VT1), при этом транзистор 3 (VT3) продолжает работать, обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t2 до t3 выключается транзистор 3 (VT3), а 1 (VT1) продолжает работать, обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t3 до t4 включается и работает транзистор 4 (VT4), обеспечивая VI фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t4 до t5 включается и работает транзистор 2 (VT2), при этом транзистор 4 (VT4) продолжает работать, обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t5 до t6 выключается транзистор 4 (VT4), а транзистор 2 (VT2) продолжает работать, обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении.

Начиная с t6, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за один период питающей сети, то есть частота fс вращения поля статора составляет 50 Гц.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 3, в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2. 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.7):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 1 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 выключается транзистор 1 (VT1), включается и работает транзистор 3 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t2 до t3 выключается транзистор 3 (VT3), включается и работает транзистор 2 (VT2), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t3 до t4 выключается транзистор 2 (VT2), включается и работает транзистор 4 (VT4), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении.

Начиная с t4, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за один период питающей сети, то есть частота fс вращения поля статора составляет 50 Гц.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора двухфазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 3, в последовательности II-I-IV-III, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.8):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 3 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 выключается транзистор 3 (VT3), включается и работает транзистор 1 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t2 до t3 выключается транзистор 1 (VT1), включается и работает транзистор 4 (VT4), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t3 до t4 выключается транзистор 4 (VT4), включается и работает транзистор 2 (VT2), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении.

Начиная с t4, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за один период питающей сети, то есть частота fс вращения поля статора составляет 50 Гц.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 4, в последовательности I-I-III, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.9):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 1 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 включается и работает транзистор 3 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t2 до t3 включаются и работают транзисторы 2 (VT2) и 4 (VT4), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

Начиная с t3, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за один период питающей сети, то есть частота вращения поля статора составляет 50 Гц.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 3, в последовательности II-I-III, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.10):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 3 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 включается и работает транзистор 1 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t2 до t3 включаются и работают транзисторы 2 (VT2) и 4 (VT4), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

Начиная с t3, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за один период питающей сети, то есть частота вращения поля статора составляет 50 Гц.

Для обеспечения вращения с уменьшенной частотой вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 4, в последовательности I-II-III, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.11):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 1 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 все транзисторы выключены;

- от t2 до t3 включается и работает транзистор 3 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t3 до t4 включаются и работают транзисторы 2 (VT2) и 4 (VT4), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

Начиная с t4, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за два периода питающей сети, то есть частота вращения поля статора составляет 25 Гц.

Для обеспечения вращения с уменьшенной частотой вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 4, в последовательности II-I-III, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.12):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 3 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 все транзисторы выключены;

- от t2 до t3 включается и работает транзистор 1 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t3 до t4 включаются и работают транзисторы 2 (VT2) и 4 (VT4), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

Начиная с t4, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за два периода питающей сети, то есть частота вращения поля статора составляет 25 Гц.

Аналогичным образом, пропуская соответствующие полупериоды питающего напряжения, можно понижать частоту питающего напряжения и для других вариантов вращения поля статора.

Например, для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 2, с уменьшенной в два раза частотой в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4 (VT1-VT4) в следующем порядке (фиг.13):

- от нуля до t1 включается и работает транзистор 1 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t1 до t2 включается и работает транзистор 3 (VT3), при этом транзистор 1 (VT1) продолжает работать, обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t2 до t3 все транзисторы выключены;

- от t3 до t4 выключается транзистор 1 (VT1), а транзистор 3 (VT3) продолжает работать, обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t4 до t5 включается и работает транзистор 2 (VT2), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 6 (L1) в показанном стрелками направлении;

- от t5 до t6 включается и работает транзистор 4 (VT4), при этом транзистор 2 (VT2) продолжает работать, обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 6 (L1) и 8 (L2) в показанном стрелками направлении;

- от t6 до t7 выключается транзистор 2 (VT2), а транзистор 4 (VT4) продолжает работать, обеспечивая VI фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 8 (L2) в показанном стрелками направлении.

Начиная с t7, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающее поле статора сделает за два периода питающей сети, то есть частота вращения поля статора равна 25 Гц.

Таким образом, меняя алгоритм включения транзисторов, можно уменьшать скорость двигателя в соответствии с формулой:

fрег =fс/n,

где fрег - регулировочная частота;

fс - частота сети;

n - число периодов изменения питающего напряжения за один оборот вращающего поля статора.

Таким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано не только для бесконденсаторного запуска и реверса однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, но и для регулирования скорости его вращения при питании от однофазной сети, при высоких показателях надежности и экономичности и малых габаритах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, содержащее реверсивные полупроводниковые коммутаторы, которые предназначены для соединения со статорными обмотками однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, отличающееся тем, что каждый из реверсивных полупроводниковых коммутаторов содержит два транзистора, причем коллекторы нечетных транзисторов и эмиттеры четных транзисторов каждого полупроводникового коммутатора подключены к фазовому проводу питающей сети, эмиттеры нечетных транзисторов соединены с коллекторами четных транзисторов, общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу первой статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, а общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу второй статорной обмотки двигателя, при этом объединенные вторые выходы статорных обмоток двигателя соединены с нулевым проводом питающей сети переменного тока.

www.freepatent.ru

Смотрите также