SU913526A1 - Вентильный электродвигатель 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам постоянного тока с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью полупроводниковых приборов (вентильным электродвигателем ВД).

Известны ВД, содержащие расположенную на роторе обмотку возбуждения и неподвиж-. ную многосекционную обмотку якоря. Между каждой парой смежных секций имеется точка отвода, к которой подключаются полупроводниковые переключающие устройства, связывающие точку отвода с разнополярными зажимами источника [1].

В известном устройстве требуется несколько узлов искусственной коммутации, пропорционально числу ветвей коммутатора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ВД, содержащий расположенную на роторе обмотку возбуждения, неподвижную многосекционную обмотку якоря, с 2п выводами которой связаны 4п ключевых тиристора, образующих анодную и катодную группы, каж2

дая из которых, в свою очередь, состоит из двух подгрупп, образованных тиристорами, связанными либо с четными, либо с нечетными выводами обмотки якоря, содержащих п полупроводниковых вентилей, подключенных

⁵ к цепи питания через отсекающие вентили, а между общими точками каждой из полугрупп подключен коммутирующий блок, образующий совместно с ключевыми тиристорами и схемой управления вентильный переключатель. В этом устройстве коммутация тока в секциях осуществляется с помощью двух вспомогательных источников напряжения, которые подключаются к коммутирующим блокам (2].

15

Недостатком устройства является сложность схемы вентильного переключателя из-за необходимости использования двух вспомогательно ных источников напряжения, через. которые

в период коммутации тока в секциях протекает полный ток обмотки якоря.

Цель изобретения - упрощение схемы вентильного переключателя машины.

3

913526

4

Эта цель достигается тем, что отсекающие вентили выполнены управляемыми, а каждый коммутирующий блок содержит две параллельные ветви, каждая из которых, в свою очередь, содержит коммутирующий конденсатор и соединенный с ним последовательно реверсивный узел из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров·

При такой схеме отключение управляемых вентилей и ключевых тиристоров производится ю за счет энергии коммутирующих конденсаторов, которые получают ее от секций обмотки якоря.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема ВД; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов на отдельных элементах схемы, причем на фиг. 2а представлены диаграммы разрядного блока и напряжения коммутирующего конденсатора, на фиг. 26 — изменение токов ключевых тиристоров и в секции за время коммутации.

ВД содержит неподвижную многосекционную обмотку якоря 1, с выводами которой связаны ключевые тиристоры 2—7 анодной и 8—13 катодной групп. Каждая группа состоит из двух ₂5 подгрупп и подключается объединенными в две точки 14, 15 и 16, 17 однополярными электродами ключевых тиристоров к соответствующим зажимам источника питания через управляемые вентили (тиристоры) 18-21 анод-' ₃θ ного 22 и катодного 23 коммутирующих блоков, образующих совместно с ключевыми тиристорами вентильный коммутатор. Необходимая последовательность включения тиристора обеспечивается схемой 24 управления. Каждый коммутирующий блок содержит коммутирующий ³⁵ контур из двух параллельных ветвей, содержащих коммутирующие конденсаторы 25 и 26 и включенные последовательно с ними реверсивные узлы из двух встречно параллельно соединенных тиристоров 27—30. Коммутирую- ⁴⁰ щий контур катодного блока имеет такую же структуру, как и анодный (на чертеже не показан) .

При работе машины в_; установившемся режиме намагничивающая сила обмотки якоря вра- ⁴⁵ щается с той же угловой скоростью что и магнитное поле возбуждения. Ток в обмотке якоря протекает через отпайки, связанные с секциями, расположенными в нейтральных зонах между главными полюсами. Одновремен- ⁵⁰ но в этих секциях осуществляется и коммутация тока.

Допустим, что до момента времени С) ток якоря Ϊ_Β протекает от источника питания но контуру, тиристоры 18—21 обмотка якоря — тиристоры 11-21. Остальные тиристоры заперты, конденсатор 25 заряжен в предыдущем коммутационном цикле до напряжения и_П1,

полярность которого обозначена на фиг. 1 без скобок. В момент времени Ιι секция обмотки якоря, связанная с тиристорами 2 и 3, входит в нейтральную зону. При этом со схе5 мы управления поступают сигналы на включение тиристоров 3 и 28. Конденсатор 25 начинает разряжаться через секцию обмотки якоря по контуру: 25-28-3 - секция - 2-25.

В момент времени 1₂ разрядный ток конденсатора 1_С достигает значения 1_в/2, ток в секции ϊ₀ равен нулю, напряжение на конденсаторе изменяет полярность и становится равным и₀₂ (рис. 2). В этот же момент времени отпираются тиристоры 19 и 27. Конденсатор перезаряжается по контуру: 25-18-19-1825. В момент времени Т₃ токи конденсатора и тиристора 28 становятся равными нулю. Прямые токи тиристоров ί₃ увеличиваются, а ток ί₂ уменьшается на величину ί_Β/3. Далее перезаряд конденсатора продолжается через открытый тиристор 27: 25—18—19—27—25. В момент времени разрядный ток конденсатора становится равным ΐ_Β/2, прямой ток тиристора 18 равен нулю, а тиристора 19 — ί_Β.

Перезаряд конденсатора продолжается от источника питания через открытые тиристоры 19, 27 и 2.

В момент времени Т₅ заканчивается перезаряд конденсатора до исходного напряжения и₀1 разрядный ток 1_с и прямой ток тиристора 2 ΐ₂ раны нулю. В коммутируемой секции ток ί₀ изменяет направление и становится равным ϊ_Β/2.

Ток якоря протекает по контуру: 19-3 обмотка якоря 11-21. На этом заканчивается коммутационный цикл в секции, связанной с ключевыми тиристорами анодной группы 2 и 3. Аналогично протекают коммутационные процессы в секциях, связанных через ключевые тиристоры с катодным коммутирующим блоком. Коммутационный процесс в секции, связанной с тиристорами 3 и 4, начнется после вхождения ее в нейтральную зону машины.

Этот процесс (аналогично рассмотренному завершится отключением тиристоров 19 и 3, полный ток которых возьмут на себя тиристоры 18 и 4. Однако, в этом случае в коммутационном процессе принимает участие вторая параллельная ветвь коммутирующего контура, содержащая элементы 26, 29 и 30. Таким образом при переходе тока от ключевых тиристоров анодной подгруппы, связанных с точкой 14 к тиристорам, подключенным к точке 15, в коммутационном процессе участвуют элементы 25, 27 и 28 первой параллельной ветви анодного коммутирующего контура. При обратном переключении тока (с точки 15 на точку 14) в коммутации участвуют элементы 26, 29 и 30 второй параллельной ветви.

913526

Коммутирующий контур содержит два конденсатора 25 и 26 с соответствующими реверсивными узлами на тиристорах 27—30. В прин ципе, коммутацию можно было бы осуществлять и с помощью одного конденсатора, 5 включенного между точками 15 и 14. Но в этом случае установленная мощность конденсатора, рассчитанная на отключение полного тока двигателя ϊ_Β должна быть в четыре раза больше, чем в рассматриваемой схеме. Уста- ю новленная мощность конденсатора при искуственной коммутации тока в тиристорах пропорциональна квадрату коммутируемого тока. В рассматриваемой схеме коммутационный процесс организован таким образом, что ток ,5 конденсатора во всех коммутационных интервалах практически мало отличается от значения» Поэтому габариты конденсаторов и всего вентильного переключателя уменьшаются.

20

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Вентильный электродвигатель, содержащий обмотку возбуждения и неподвижную много- ₂₅ секционную обмотку якоря, с 2п выводами

   которой связаны 4п ключевых тиристора, образующих анодную и катодную группы, каждая из которых, в свою очередь, состоит из двух подгрупп, образованных тиристорами, связанными с четными и нечетными выводами обмотки якоря, и содержащих η полупроводниковых вентилей, подключенных к цепи питания через отсекающие вентили, а между общими точками тиристоров в каждой из подгрупп подключен коммутирующий блок, и схему управления отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы, отсекающие вентили выполнены управляемыми, а каждый коммутирующий блок содержит две параллельные ветви, каждая из которых, в свою очередь, содержит коммутирующий конденсатор и соединенный с ним последовательно реверсивный узел из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров.