Универсальный полупроводниковый коммутатор для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности
Универсальный полупроводниковый коммутатор для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности
Полезная модель относится к устройствам запуска, реверса и регулирования скорости трехфазных электродвигателей при питании от однофазной сети переменного напряжения или от источника постоянного тока и может быть использована для запуска и управления скоростью трехфазного электродвигателя, статорные обмотки которого соединены в «звезду». Технический результат заключается в повышении надежности за счет исключения вероятности пробоя транзисторов, возникающей при выключении транзисторов. Технический результат достигается тем, что в первом реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор первого транзистора соединен с эмиттером второго, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, эмиттер первого транзистора соединен с коллектором второго, и их общий вывод соединен с началом первой обмотки. Во втором коммутаторе коллектор третьего транзистора соединен с эмиттером четвертого, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, эмиттер третьего транзистора соединен с коллектором четвертого, и их общий вывод соединен с началом второй обмотки. В третьем коммутаторе коллектор пятого транзистора соединен с эмиттером шестого, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, эмиттер пятого транзистора соединен с коллектором шестого, и их общий вывод соединен с началом третьей обмотки. Общая точка соединения концов обмоток подключена ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, катоды трех диодов соединены с началами обмоток, а их аноды соединены в общую точку. Первый рубильник подсоединен одним концом к фазе питающей сети переменного напряжения и с другой стороны к первой общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, а второй - одним концом к нулю питающей сети переменного напряжения и другим концом ко второй общей второй точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Третий рубильник одним концом подсоединен к плюсу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом к первой общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, а четвертый - одним концом к минусу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом - ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Пятый рубильник подсоединен одним концом к общей точке соединения концов обмоток и вторым концом к общей точке соединения анодов диодов. Первый и второй рубильники замкнуты при питании от сети переменного напряжения и разомкнуты при питании от сети постоянного напряжения. Рубильник третий, четвертый и пятый замкнуты при питании от сети постоянного напряжения и разомкнуты при питании от сети переменного напряжения. 10 ил.Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)


Полезная модель относится к устройствам запуска и регулирования скорости трехфазных асинхронных электродвигателей при питании от однофазной сети или источника постоянного тока и может быть использована в электроприводе для запуска и управления скоростью асинхронного трехфазного электродвигателя, статорные обмотки которого соединены по схеме «звезда».

Известно устройство пуска трехфазного асинхронного электродвигателя при соединении обмоток по схеме «звезда» от однофазной сети переменного тока, в котором в качестве фазосмещающего элемента для создания вращающегося магнитного поля статора при пуске использован бумажный конденсатор, который включен последовательно со второй статорной обмоткой электродвигателя и одновременно подключен к одному из проводов питающей сети, при этом первая и третья статорные обмотки остаются подключенными напрямую к сети (Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. - М.: Энергия, 1974. - С. 612, рис. 30-7».)

Однако описанное устройство пуска трехфазного асинхронного электродвигателя при соединении обмоток по схеме звезда от однофазной сети с использованием конденсаторного сдвига имеет следующие недостатки: отсутствие возможности регулирования скорости и реверса электродвигателя; необходимость использования бумажных конденсаторов большой емкости для пуска и как следствие повышенные габариты.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является однофазно-трехфазный широкополосный транзисторный преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью переменного напряжения, предназначенный для запуска трехфазных асинхронных электродвигателей, статорные обмотки которых соединены по схеме «звезда». Данное устройство снабжено соединенными с однофазной питающей сетью переменного напряжения реверсивными полупроводниковыми коммутаторами, каждый из которых содержит соединенные встречно-параллельно полевые транзисторы n-типа, предназначенные для питания статорных обмоток электродвигателя при соединении статорных обмоток по схеме «звезда». В первом реверсивном полупроводниковом коммутаторе сток первого полевого транзистора соединен с фазой питающей сети, сток второго полевого транзистора соединен с нулем питающей сети, истоки первого и второго полевых транзисторов соединены, и их общий вывод соединен с началом первой статорной обмотки. Во втором реверсивном полупроводниковом коммутаторе сток третьего полевого транзистора соединен с фазой питающей сети, сток четвертого полевого транзистора соединен с нулем питающей сети, истоки третьего и четвертого полевых транзисторов соединены, и их общий вывод соединен с началом второй статорной обмотки. В третьем реверсивном полупроводниковом коммутаторе сток пятого полевого транзистора соединен с фазой питающей сети, сток шестого полевого транзистора соединен с нулем питающей сети, истоки пятого и шестого полевых транзисторов соединены, и их общий вывод соединен с началом третьей статорной обмотки (патент RU 151766, МПК Н02М 5/297 (2006.01)).

Основным недостатком этого однофазно-трехфазного широкополосного транзисторного преобразователя частоты, ведомого однофазной сетью, является пониженная надежность вследствие повышенной вероятности возникновения пробоя полевых транзисторов вследствие наведения ЭДС самоиндукции в статорных обмотках электродвигателя при коммутации транзисторов, а также вследствие повышенной вероятности короткого замыкания между транзисторами в каждом из отдельных коммутаторов.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, заключается в создании универсального полупроводникового коммутатора для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности с повышенной надежностью.

Решение названной технической проблемы достигается тем, что в универсальном полупроводниковом коммутаторе для запуска, реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности, содержащем соединенные с питающей сетью реверсивные полупроводниковые коммутаторы, каждый из которых содержит два соединенных встречно-параллельно транзистора, предназначенные для питания статорных обмоток двигателя при соединении статорных обмоток по схеме «звезда», причем каждый из коммутаторов общим выводом подключен к началу соответствующей статорной обмотки, согласно полезной модели в первом реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя; эмиттер первого транзистора соединен с коллектором второго транзистора, и их общий вывод соединен с началом первой статорной обмотки, во втором реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор третьего транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя; эмиттер третьего транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора, и их общий вывод соединен с началом второй статорной обмотки, в третьем реверсивном полупроводниковом коммутаторе коллектор пятого транзистора соединен с эмиттером шестого транзистора, и их общий вывод соединен с первой общей точкой питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя; эмиттер пятого транзистора соединен с коллектором шестого транзистора, и их общий вывод соединен с началом третьей статорной обмотки. Общая точка соединения концов всех статорных обмоток подключена ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Устройство дополнительно снабжено тремя диодами, у которых катоды соединены с началами соответствующих статорных обмоток, а аноды соединены в общую точку, а также снабжено первым рубильником, одним концом подсоединенным к фазе питающей сети переменного напряжения и вторым концом подсоединенным к первой общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, и вторым рубильником, подсоединенным одним концом к нулю питающей сети переменного напряжения и вторым концом подсоединенным ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, замкнутыми при питании от сети переменного напряжения и разомкнутыми при питании от сети постоянного напряжения, третьим рубильником, подсоединенным одним концом к плюсу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом подключенным к первой общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, и четвертым рубильником, одним концом подсоединенным к минусу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом подключенным ко второй общей точке питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, замкнутыми при питании от сети постоянного напряжения и разомкнутыми при питании от сети переменного напряжения, и пятым рубильником, одним концом подсоединенным к общей точке соединения концов всех статорных обмоток, а другим концом подсоединенным к общей точке соединения анодов диодов, замкнутым при питании от сети постоянного напряжения и разомкнутым при питании от сети переменного напряжения.

Обеспечение повышения надежности универсального полупроводникового коммутатора для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности осуществляется исключением возникновения пробоя транзисторов на переменном токе при их выключении от наведения ЭДС самоиндукции путем естественной коммутации, при прохождении напряжения через ноль при питании от однофазной сети переменного напряжения, а при питании от источника постоянного напряжения созданием контура, замыкающего ЭДС самоиндукции, возникающей при отключении транзисторов, через соответствующие диоды.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого универсального полупроводникового коммутатора для запуска и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности; на фиг. 2 изображена векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящая из шести фиксированных положений магнитного потока статора; на фиг. 3 изображена векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящая из четырех фиксированных положений магнитного потока статора; на фиг. 4 изображена векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящая из трех фиксированных положений магнитного потока статора; на фиг. 5 показаны переменное напряжение питающей сети Uсети, тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2; на фиг. 6 показаны переменное напряжение питающей сети Uсети, тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 3; на фиг. 7 показаны переменное напряжение питающей сети Uсети, тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 4; на фиг. 8 показаны питающиеся от сети постоянного напряжения тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2; на фиг. 9 показаны питающиеся от сети постоянного напряжения тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока I, протекающего по обмоткам статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 3; на фиг. 10 показаны питающиеся от сети постоянного напряжения тактовая диаграмма включения транзисторов, а также направления вектора магнитного потока Ψ поля статора и тока 1, протекающего по обмоткам статора электродвигателя, в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 4.

Кроме того, на чертежах используются следующие обозначения:

- Ф - фаза;

- 0 - ноль;

- «-» - минус источника постоянного напряжения;

- «+» - плюс источника постоянного напряжения;

- Р1-Р5 - рубильники;

- VT1-VT6 - биполярные транзисторы n-p-п типа;

- VD1-VD3- диоды;

- А, В, С - статорные обмотки электродвигателя;

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

- С1-С3 - точки начала статорных обмоток трехфазного асинхронного электродвигателя;

- t1, t2…t6 - моменты времени коммутации транзисторов;

- Uсети - напряжение питающей сети;

- K1-K3 - реверсивные полупроводниковые коммутаторы;

- прямые линии со стрелками - направления магнитного потока в соответствующих статорных обмотках;

- дугообразные линии со стрелками - направления вращения магнитного поля статора.

Универсальный полупроводниковый коммутатор для запуска, реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности снабжен тремя реверсивными полупроводниковыми коммутаторами, каждый из которых содержит два встречно-параллельно соединенных транзистора, предназначенных для питания статорных обмоток двигателя при соединении статорных обмоток по схеме «звезда». Каждый из коммутаторов общим выводом подключен к началу соответствующей статорной обмотки.

Первый реверсивный полупроводниковый коммутатор 1 (K1) содержит первый n-p-n биполярный транзистор 2 (VT1) и второй n-p-n биполярный транзистор 3 (VT2). Коллектор транзистора 2 (VT1) и эмиттер транзистора 3 (VT2) соединены в точке 4, и эта общая точка соединения 4 подключена к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Эмиттер транзистора 2 (VT1) и коллектор транзистора 3 (VT2) соединены в точке 6, и эта общая точка 6 предназначена для подключения к точке 7 (О) начала первой статорной обмотки 8 (А), одновременно являющейся точкой соединения с катодом первого диода 9 (VD1).

Второй реверсивный полупроводниковый коммутатор 10 (K2) содержит третий n-р-n биполярный транзистор 11 (VT3) и четвертый n-p-n биполярный транзистор 12 (VT4). Коллектор транзистора 11 (VT3) и эмиттер транзистора 12 (VT4) соединены в точке 13, и эта общая точка соединения 13 подключена к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Эмиттер транзистора 11 (VT3) и коллектор транзистора 12 (VT4) соединены в точке 14, и эта общая точка 14 предназначена для подключения к точке 15 (С2) начала второй статорной обмотки 16 (В), одновременно являющейся точкой соединения с катодом второго диода 17 (VD2).

Третий реверсивный полупроводниковый коммутатор 18 (K3) содержит пятый n-p-n биполярный транзистор 19 (VT5) и шестой n-p-n биполярный транзистор 20 (VT6). Коллектор транзистора 19 (VT5) и эмиттер транзистора 20 (VT6) соединены в точке 21, являющейся их общим выводом, и эта общая точка соединения 21 подключена к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Эмиттер транзистора 19 (VT5) и коллектор транзистора 20 (VT6) соединены в точке 22, и эта общая точка 22 предназначена для подключения к точке 23 (С3) начала третьей статорной обмотки 24 (С), одновременно являющейся точкой соединения с катодом третьего диода 25 (VD3).

Первый рубильник 26 (Р1) одним концом подсоединен к фазе питающей сети переменного напряжения и вторым концом подсоединен к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Второй рубильник 27 (Р2) подсоединен одним концом к нулю питающей сети переменного напряжения и вторым концом подсоединен к второй общей второй точке 28 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Рубильник 26 (Р1) и рубильник 27 (Р2) являются замкнутыми при питании от сети переменного напряжения и являются разомкнутыми при питании от сети постоянного напряжения.

Третий рубильник 29 (Р3) подсоединен одним концом к плюсу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом подключен к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Четвертый рубильник 30 (Р4), одним концом подсоединен к минусу питающей сети постоянного напряжения и вторым концом подключен ко второй общей точке 28 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Рубильник 29 (Р3) и рубильник 30 (Р4) являются замкнутыми при питании от сети постоянного напряжения и являются разомкнутыми при питании от сети переменного напряжения.

Пятый рубильник 31 (Р5) одним концом подсоединен к общей точке 32 соединения концов всех статорных обмоток, а другим концом подсоединен к общей точке 33 соединения анодов всех диодов. Рубильник 31 (Р5) является замкнутым при питании от сети постоянного напряжения и является разомкнутым при питании от сети переменного напряжения.

Замкнутые рубильники 26 (Р1) и 27 (Р2) подают на схему переменное напряжение, причем рубильник 26 (Р1) подключает фазу к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, а рубильник 27 (Р2) подключает нуль ко второй общей точке 28 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя. Питание от источника постоянного напряжения осуществляется путем замыкания рубильников 29 (Р3) и 30 (Р4), причем рубильник 29 (Р3) подключает плюс источника постоянного напряжения к первой общей точке 5 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, а рубильник 30 (Р4) подключает минус источника постоянного напряжения ко второй общей точке 28 питающего напряжения статорных обмоток электродвигателя, и одновременно с этим замыкается пятый рубильник 31 (Р5), который предназначен для соединения общей точки соединения 32 концов всех статорных обмоток с общей точкой 33 соединения анодов всех диодов. На переменном токе рубильники 29 (Р3), 30 (Р4) и 31 (Р5) - разомкнуты.

А. Работа универсального полупроводникового коммутатора для запуска, реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности при питании от сети переменного однофазного напряжения осуществляется следующим образом.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока Ψ кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от однофазной сети переменного напряжения в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо замкнуть рубильники 26 (Р1) и 27 (Р2) и разомкнуть рубильники 29 (Р3), 30 (Р4) и 31 (Р5), и открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5), 21 (VT6) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 5:

- в начальный момент времени t0, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, открывается транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 2);

- в момент времени t1, при отрицательной полуволне питающего напряжения, закрывается транзистор 2 (VT1), открывается транзистор 20 (VT6) в результате чего ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t2, при положительной полуволне питающего напряжения, закрывается транзистор 20 (VT6) и открывается транзистор 11 (VT3), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t3, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 11 (VT3) и открывается транзистор 3 (VT2), ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется четвертое (IV) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t4, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 3 (VT2) и открывается транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется пятое (V) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t5, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 19 (VT5) и открывается транзистор 12 (VT4), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется шестое (VI) положение вектора магнитной индукции поля статора.

Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t6 цикл повторяется.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от однофазной сети в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 3, в последовательности I-II-III-IV, необходимо замкнуть рубильники 26 (Р1) и 27 (Р2) открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5), 21 (VT6) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 6:

- в начальный момент времени t0, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, открываются транзисторы 2 (VT1) и 11 (VT3), в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 16 (В) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 3);

- в момент времени t1, при отрицательной полуволне питающего напряжения, закрываются транзисторы 2 (VT1) и 11 (VT3), открываются транзисторы 3 (VT2) и 20 (VT6), в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 24 (С) - образуется второе (11) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t2, при положительной полуволне питающего напряжения закрываются транзисторы 3 (VT2) и 20 (VT6), открываются транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t3, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 19 (VT5), открывается транзистор 12 (VT4), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется четвертое (IV) положение вектора магнитного потока поля статора.

Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t4 цикл повторяется.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока Ч кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от однофазной сети в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 4, в последовательности I-II-III, необходимо замкнуть рубильники 26 (Р1) и 27 (Р2) открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 11 (VT3), 12 (VT4), 20 (VT5), 21 (VT6) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 7:

- в начальный момент времени t0, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, открывается транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 4);

- в момент времени t1, при отрицательной полуволне питающего напряжения, закрывается транзистор 2 (VT1), открываются транзисторы 3 (VT2) и 20 (VT6) в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 24 (С) - образуется второе (11) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t2, при положительной полуволне питающего напряжения закрываются транзисторы 3 (VT2) и 20 (VT6), открывается транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t3, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 19 (VT5), открываются транзисторы 12 (VT4) и 20 (VT6), ток проходит по статорным обмоткам 16 (В) и 24 (С) - образуется первое (1) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t4, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения, закрываются транзисторы 12 (VT4) и 20 (VT6), открывается транзистор 11 (VT3), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t5, при прохождении отрицательной полуволны питающего напряжения, закрывается транзистор 11 (VT3), открываются транзисторы 3 (VT2) и 12 (VT4), ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 16 (В) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора.

Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t6 цикл повторяется.

Регулирование скорости при работе электродвигателя в порядке, описанным выше, происходит путем использования различного числа векторов на один оборот магнитного поля статора. Чем меньше векторов используется на один оборот магнитного поля статора, тем выше частота вращения электродвигателя.

Б. Работа универсального полупроводникового коммутатора для запуска, реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности при питании от сети постоянного напряжения осуществляется следующим образом.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от источника постоянного напряжения в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо замкнуть рубильники 29 (Р3), 30 (Р4), 31 (Р5) и открывать транзисторы 2 (VT1), 11 (VT3), 20 (VT5) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 8, при разомкнутых рубильниках 26 (Р1) и 27 (Р2):

- в начальный момент времени t0 открывается транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 2);

- в момент времени t1 открывается транзистор 11 (VT3), при этом остается открытым транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 16 (В) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t2 закрывается транзистор 2 (VT1), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в первой статорной обмотке 8 (А), замыкается через диод 9 (VD1), а транзистор 11 (VT3) остается открытым, ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется третье (111) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t3 открывается транзистор 19 (VT5), при этом остается открытым транзистор 11 (VT3), ток проходит по статорным обмоткам 16 (В) и 24 (С) - образуется четвертое (IV) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t4 закрывается транзистор 11 (VT3), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая во второй статорной обмотке 16 (В), замыкается через диод 17 (VD2), а транзистор 19 (VT5) остается открытым, ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется пятое (V) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t5 открывается транзистор 2 (VT1), при этом остается открытым транзистор 19 (VT5), ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 24 (С) - образуется шестое (VI) положение вектора магнитного потока поля статора.

Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. В момент времени t6 закрывается транзистор 19 (VT5), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в третьей статорной обмотке 24 (С), замыкается через диод 25 (VD3), а транзистор 2 (VT1) остается открытым, цикл повторяется.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока Ψ кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от источника постоянного напряжения в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 3, в последовательности I-II-III-IV, необходимо замкнуть рубильники 29 (Р3), 30 (Р4), 31 (Р5) и открывать транзисторы 2 (VT1), 11 (VT3), 20 (VT5) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 9:

- в начальный момент времени t0 открываются транзисторы 2 (VTI) и 11 (VT3), в результате чего ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 16 (В) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. З);

- в момент времени t1 закрывается транзистор 2 (VT1), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в первой статорной обмотке 8 (А), замыкается через диод 9 (VD1), а транзистор 11 (VT3) остается открытым, ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t2 закрывается транзистор 11 (VT3), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая во второй статорной обмотке 16 (В), замыкается через диод 17 (VD2), открывается транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t3 открывается транзистор 2 (VT1), при этом остается открытым транзистор 19 (VT5), ток проходит по статорным обмоткам 8 (А) и 24 (С) -образуется четвертое (IV) положение вектора магнитного потока поля статора.

Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. В момент времени t4 закрывается транзистор 19 (VT5), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в третьей статорной обмотке 24 (С), замыкается через диод 25 (VD3), транзистор 2 (VT1) остается открытым и открывается транзистор 11 (VT3), цикл повторяется.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока Ψ кругового вращающегося поля статора электродвигателя при питании от источника постоянного напряжения в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 4, в последовательности I-II-III, необходимо замкнуть рубильники 29 (Р3), 30 (Р4), 31 (Р5) и открывать транзисторы 2 (VTI), 11 (VT3), 20 (VT5) в следующей последовательности, изображенной на фиг. 10:

- в начальный момент времени t0 открывается транзистор 2 (VT1), в результате чего ток проходит по первой статорной обмотке 8 (А) - образуется первое (I) положение вектора магнитного потока поля статора (фиг. 4);

- в момент времени t1 закрывается транзистор 2 (VT1), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в первой статорной обмотке 8 (А), замыкается через диод 9 (VD1), открывается транзистор 11 (VT3), ток проходит по второй статорной обмотке 16 (В) - образуется второе (II) положение вектора магнитного потока поля статора;

- в момент времени t2 закрывается транзистор 11 (VT3), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая во второй статорной обмотке 16 (В), замыкается через диод 17 (VD2), открывается транзистор 19 (VT5), ток проходит по третьей статорной обмотке 24 (С) - образуется третье (III) положение вектора магнитного потока поля статора.

Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. В момент времени t3 закрывается транзистор 19 (VT5), при этом ЭДС самоиндукции, возникающая в третьей статорной обмотке 24 (С), замыкается через диод 25 (VD3), открывается транзистор 2 (VT1), цикл повторяется.

Для плавного регулирования частоты вращения электродвигателя в широком диапазоне при питании от источника постоянного напряжения используется изменение частоты тактирования для любого варианта векторной диаграммы, для дискретного регулирования частоты вращения электродвигателя используется изменение числа векторов на один оборот магнитного поля статора при неизменной частоте тактирования, причем чем меньше число векторов, используемых на один оборот магнитного поля статора, тем выше частота вращения электродвигателя.

Таким образом, предложенное устройство позволяет обеспечивать высокие показатели надежности при вращении вектора магнитного потока поля статора трехфазного асинхронного электродвигателя.

Для обеспечения реверса двигателя используется обратный порядок включения ключевых транзисторов.

Таким образом, использование предлагаемого универсального полупроводникового коммутатора для запуска реверса и регулирования скорости трехфазного электродвигателя малой мощности обеспечивает повышение надежности работы.
В электроприводе для запуска и управления скоростью асинхронного трехфазного электродвигателя, статорные обмотки которого соединены по схеме «звезда».
Мая
Стальная
Ивановна
профессор
Кандидат технических наук
Профессор
-
-
-
РОССИЯ
Андрей
Марков
Михайлович
Ректор
РОССИЯ
45.29.31
Машины переменного тока
02.02.AC
AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
Степан
Сухинин
Евгеньевич
10%
РОССИЯ
Вячеслав
Горников
Анатольевич
10%
РОССИЯ
Дмитрий
Кыков
Алексеевич
10%
РОССИЯ
Мая
Стальная
Ивановна
70%
РОССИЯ
АлтГТУ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова"
1022201517854
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения