Силовые схемы вентильного электродвигателя.

Электрические схемы вентильных электродвигателей можно подразделить на схемы с разомкнутой и схемы с замкнутой обмот­кой якоря.

ПУ - преобразующее устройство, вырабатывающее сигналы для управления транзисторами. Преобразующее устройство представляет собой усилитель-выпрямитель или усилитель ограничитель, которые формируют однополярные или двуполярные импульсы прямоугольной формы для управления полупроводниковыми ключами.

Схема, приведенная на рис. выше, имеет бесконтактный моментный электропривод с вентильным электродвигателем типа ДБМ с синусоидальной пози­ционной модуляцией питающего фазы напряжения.

Благодаря мостовой схеме (рис. слева) включения транзисторов имеется возможность управлять направлением тока в фазах, а также смещать эти токи по фазе на угол . Дроссель выполняет роль сфазированной вольтодобавки. Суммируясь с напряжением питания, напряжения вольтодобавки, возникающие как ЭДС е_ОА и е_ОБ обес­печивают питание секций якорной обмотки напряжениями, совпа­дающими по форме с ЭДС якорных обмоток. Следствием этого яв­ляется отсутствие пульсаций токов I_а, I_б фаз обмотки статора и вы­сокий КПД двигателя.

Датчики положения ротора

Датчик положения ротора вентильного электродвигателя (ДПР) служит для определения относительного положения продольной оси ротора и осей фаз статорной обмотки для управления коммутацией полупроводниковых элементов в цепи питания фаз. В качестве датчиков положения ротора вентильных электродвигателей используются в основном индукционные, а также индуктивные, гальваномагнитные и фотоэлектрические датчики. Находят применение также датчики Холла, датчики с дросселями насыщения, трансформаторные датчики и др.

Фотоэлектрические датчики. Переключение фаз двигателя производится тиристорным коммутатором в функции сигналов ДПР, который состоит из трех пар свето- фотодиодов, жестко привязанных к фазам статора, и вращающегося диска, закрепленного на валу ротора. При р_п = 1 диск имеет одну прорезь с угловым размером 180^°, а пары свето- фотодиодов разнесены в пространстве на угол 120^°. При р_п = 2 диск имеет две прорези с угловым размером 90^°. При р_п = 4 диск имеет четыре прорези с угловым размером 45°, а пары свето- фотодиодов разнесены друг от друга в пространстве на угол 30^°, как показано на рис.16.19.

Датчики Холла. Датчик Холла располагается в воздушном зазоре машины в зоне действия постоянных магнитов полюсов ротора так, чтобы магнитное поле пронизывало одну пару противоположных граней пластинки Холла. К другой паре противоположных граней подводится постоянный ток возбуждения. Тогда на противоположных гранях, расположенных в плоскости перпендикулярной четырем предыдущим граням, появится ЭДС Холла, отслеживающая как изменение индукции в воздушном зазоре, так и полярность полюсов ротора. Указанное свойство позволяет управлять двумя транзисторами, работающими в противофазе, а также реверсировать вентильный электродвигатель изменением направления тока возбуждения датчика.

Индуктивный датчик положения ротора. В индуктивных ДПР в качестве чувствительного элемента используются миниатюрные дроссели и трансформаторы. Сигнальный элемент датчика представляет из себя диск, на периферийной части которого расположены анизотропные электромагнитные участки по числу фаз обмотки статора электродвигателя. Около диска в области этих участков расположена обмотка чувствительного элемента, запитанная переменным напряжением и воспринимающая перемещение анизотропных участков при вращении диска. При этом изменяется индуктивное сопротивление обмотки в широких пределах. К обмотке подключена схема, формирующая электрические сигналы при изменении индуктивного сопротивления обмотки. Логическое устройство распределяет сигналы между силовыми полупроводниковыми элементами в цепи фаз обмотки статора электродвигателя.

Трансформаторный датчик положения ротора. Конструктивно трансформаторный датчик аналогичен дроссельному, за исключением якоря, в котором сектор постоянного магнита имеет дугу, равную 2p/(p_пол m) -b. Первичные обмотки трансформаторов соединены последовательно и подключены к выходной обмотке высокочастотного трансформатора. Вторичные обмотки трансформаторного датчика через диоды управляют ключами коммутатора силовой цепи вентильного электродвигателя. Когда сердечник трансформаторов датчика не насыщен потоком постоянного магнита, напряжение первичных обмоток трансформаторного датчика трансформируется во вторичные обмотки и открывает силовые ключи. При входе постоянного магнита в чувствительную зону датчика сердечники трансформаторов насыщаются потоком магнита и электромагнитная связь обмоток трансформаторов нарушается, выходной сигнал становится минимальным, недостаточным для открытия транзисторов и ключи закрываются.

Датчик положения ротора с магнитодиодами. В тех случаях, когда ротором служит цилиндрический постоянный магнит в воздушном зазоре электродвигателя на статоре укрепляются три магнитодиодных пары с угловым расстоянием 120 ^° .

С помощью потенциометра R управляют потенциалом эмиттера транзистора VT1 так, чтобы транзисторы VT2 - VT4 открывались при срабатывании магнитодиодов в соответствующем плече и обеспечивали в каждой из обмоток фаз вентильного электродвигателя ток в течение времени, за которое ротор повернется на угол 120^°.

Рамочные датчики. Датчик положения ротора содержит полый цилиндр, вращаемый ротором электродвигателя. Внутри цилиндра расположена магнитная вставка на которой уложена первичная обмотка, питаемая от генератора импульсов. Ротор охватывается магнитопроводом, в пазах которого уложены детекторные обмотки рамочного типа по числу фаз электродвигателя. Полый ротор выполнен в виде разрезного цилиндра /16/. При вращении цилиндра последовательно изменяется магнитная связь между первичной обмоткой и детекторными обмотками и, соответственно, детекторные обмотки по очереди отпирают соединенные с ними управляющие транзисторы, удерживающие в открытом состоянии силовые транзисторы фаз электродвигателя.