[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2461117C1 - Starter device for ac contactless electric motor - Google Patents

Starter device for ac contactless electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2461117C1
RU2461117C1 RU2011114571/07A RU2011114571A RU2461117C1 RU 2461117 C1 RU2461117 C1 RU 2461117C1 RU 2011114571/07 A RU2011114571/07 A RU 2011114571/07A RU 2011114571 A RU2011114571 A RU 2011114571A RU 2461117 C1 RU2461117 C1 RU 2461117C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulses
electric motor
rotor
trigger
emp
Prior art date
Application number
RU2011114571/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Егорович Агеев (RU)
Владимир Егорович Агеев
Лина Ивановна Агеева (RU)
Лина Ивановна Агеева
Original Assignee
Владимир Егорович Агеев
Лина Ивановна Агеева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Егорович Агеев, Лина Ивановна Агеева filed Critical Владимир Егорович Агеев
Priority to RU2011114571/07A priority Critical patent/RU2461117C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2461117C1 publication Critical patent/RU2461117C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Motor And Converter Starters (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: starter device has a transformer unit for the rotor rotation EMP allocation, the first unit for shaping pulses in-phase with each semi-period of the rotor rotation EMP, the second unit for shaping pulses in-phase with each semi-period of feeding voltage, a unit of boolean summation multiplying the pulses of same name shift of the outputs of the first and the second pulse shaping units; the resultant pulses from the logical summator output are supplied to the AC power tongs input. The rotor initial start-up (prior to counter-EMP origination); pulses from the maximum frequency generator affect the trigger strobing output; further speed0up and synchronous operation of the electric motor are due to the effect of counter-EMP via the trigger asynchronous inputs.
EFFECT: contactless electric motors application field extension, increase of performance factor, cosφ, reduction of weight and dimension indicators.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах с бесконтактной коммутацией якорной обмотки.The invention relates to electrical engineering and can be used in electrical machines with non-contact switching of the armature winding.

Известны схемы устройств [1, 2, 3 и 4] автоматического управления пуском асинхронных электродвигателей, которые имеют основную обмотку и вспомогательную с фазосдвигающим конденсатором и симистором, подключающим источник питания при пуске и отключающим при «синхронной» работе.Known schemes of devices [1, 2, 3, and 4] for automatically controlling the start of asynchronous electric motors, which have a main winding and an auxiliary one with a phase-shifting capacitor and triac, connecting the power source at start-up and disconnecting during “synchronous” operation.

Недостатками известных устройств являются провалы пускового момента до минимального значения, обусловленного вычитанием в противофазе питающего напряжения с противоЭДС электродвигателя в момент кратного совпадения их частот в диапазоне от пуска до «синхронной» работы. Это приводит к ограничению применения асинхронных электродвигателей при нагрузке на валу типа «сухого» трения, которая приводит к снижению КПД, cosφ и к недоиспользованию активных частей в номинальном режиме работы. Устройства также исключают применение синхронных электродвигателей с возбуждением ротора от постоянного магнита, гистерезисным слоем, электромагнитным возбуждением и т.п.The disadvantages of the known devices are dips in the starting moment to the minimum value due to the subtraction in antiphase of the supply voltage from the counter-emf of the electric motor at the time of multiple coincidence of their frequencies in the range from start to "synchronous" operation. This leads to a limitation of the use of asynchronous electric motors under load on the shaft of the type of "dry" friction, which leads to a decrease in efficiency, cosφ and to underutilization of the active parts in the nominal operating mode. The devices also exclude the use of synchronous motors with excitation of the rotor from a permanent magnet, a hysteresis layer, electromagnetic excitation, etc.

Цель изобретения - повышение КПД, cosφ, снижение массогабаритных показателей электродвигателей и расширение области применения синхронных электродвигателей в бытовой и промышленной технике.The purpose of the invention is to increase the efficiency, cosφ, reduce the overall dimensions of electric motors and expand the scope of synchronous motors in household and industrial equipment.

Поставленная цель достигается тем, что пусковое устройство бесконтактного электродвигателя, содержащего «А» - основную и «В» - вспомогательную обмотку с фазосдвигающим конденсатором «С» и симистор «Т», включающий и отключающий напряжение «U~» питающего обмотки двигателя; трансформатор выделения результирующего напряжения противоЭДС ротора [5], где токовые обмотки каждой фазы и обмотка напряжения включены параллельно-встречно относительно питающих фазы напряжений, и относительно результирующего провивоЭДС ротора - последовательно-согласно. В результате выделенное противоЭДС ротора совместно с введенным функциональным блоком-триггером выполняют функции датчика положения ротора в оптимальном угловом режиме в диапазоне частот от пуска до синхронной работы. Это позволяет использовать электродвигатели с постоянным магнитом на роторе, гистерезисным слоем, электромагнитным возбуждением и т.п., а также использовать беззубцовую обмотку статора. Подтверждением тому сравнительно близкие основные электромеханические характеристики серий коллекторных электродвигателей с зубцовым и беззубцовым якорем, где магнитный поток пронизывает воздушный зазор в два с лишним раза больше, чем с зубцовым якорем.This goal is achieved by the fact that the starting device of a contactless motor containing "A" - the main one and "B" - an auxiliary winding with a phase-shifting capacitor "C" and a triac "T", turning on and off the voltage "U ~" of the supply winding of the motor; a transformer for isolating the resulting voltage of the counter-EMF of the rotor [5], where the current windings of each phase and the voltage winding are connected in parallel-counter with respect to the supply phase of the voltages, and with respect to the resulting voltage of the rotor EMF, in series according to. As a result, the isolated rotor counter-EMF, together with the introduced functional block-trigger, perform the functions of the rotor position sensor in the optimal angular mode in the frequency range from start-up to synchronous operation. This allows the use of permanent magnet motors on the rotor, hysteresis layer, electromagnetic excitation, etc., as well as the use of toothless stator winding. Confirmation of this is the relatively close basic electromechanical characteristics of the series of collector motors with gear and toothless anchor, where the magnetic flux penetrates the air gap more than two times more than with the gear anchor.

Пусковое устройство фиг.1 содержит блок 1 напряжения постоянного тока, питающего логические функциональные блоки; ограничитель 2 амплитуд полупериодов питающего напряжения «U~»; генератор 3 минимальной частоты, необходимый для первоначального запуска триггера 4 через стробирующий - счетный вход, чем обеспечивается начальное трогание ротора; блок 5 выделения результирующего противоЭДС ротора, каждый полупериод которого через асинхронные входы триггера 4 воздействуют на рост частоты вращения ротора от пуска до синхронной работы с непрерывным контролем оптимального углового рассогласования между векторами намагничивающей силы ротора и статора, благодаря программному переключению симистора «Т» в функции логического сумматора 6, слаботочные тиристоры которого выполняют функцию «И» между выходными импульсами одноименного сдвига блоков 2 и 4, т.е.

Figure 00000001
и
Figure 00000002
.The starting device of FIG. 1 comprises a DC voltage unit 1 supplying logical function blocks; limiter of 2 amplitudes of half-periods of supply voltage "U ~"; the minimum frequency generator 3, necessary for the initial start of the trigger 4 through the gate - counting input, which ensures the initial starting of the rotor; block 5 for isolating the resulting counter-EMF of the rotor, each half-cycle of which through the asynchronous inputs of trigger 4 affects the increase in the rotor speed from start to synchronous operation with continuous monitoring of the optimal angular mismatch between the magnetizing force vectors of the rotor and stator, thanks to the programmed switching of the “T” triac as a logical function adder 6, low-current thyristors which perform the function "And" between the output pulses of the same shift blocks 2 and 4, i.e.
Figure 00000001
and
Figure 00000002
.

На фиг.2 отображены эпюры напряжений на выходах функциональных блоков: U~ эпюры напряжения питания; Q0 и

Figure 00000003
- эпюры импульсов на выходах формирователя 2; Fmin - эпюры импульсов с выхода генератора минимальной частоты 3; которые подаются на стробирующий вход триггера 4, на асинхронные выходы которого соответственно подаются полупериоды противоЭДС, снимаемые с выходной обмотки трансформатора блока 5 - выделения противоЭДС ротора;
Figure 00000004
и
Figure 00000005
- это эпюры импульсов с выходов триггера 4 в режиме частот разгона и синхронной работы электродвигателя;
Figure 00000006
и
Figure 00000007
- результирующие эпюры положительных и отрицательных импульсов на выходах блока 6; U~ на вых «Т» - результирующие эпюры напряжения на выходе симистора «Т» в виде поочередных переключений серий положительных и отрицательных импульсов при разгоне и поочередном переключении импульсов при синхронной работе.Figure 2 shows the plot voltage at the outputs of the functional blocks: U ~ plot voltage supply; Q 0 and
Figure 00000003
- plot of pulses at the outputs of the shaper 2; F min - plot of pulses from the output of the minimum frequency generator 3; which are fed to the gate input of trigger 4, to the asynchronous outputs of which respectively counter-emf half-cycles are taken, which are removed from the output winding of the transformer of block 5 — the counter-emf of the rotor is isolated;
Figure 00000004
and
Figure 00000005
- these are diagrams of pulses from the outputs of trigger 4 in the mode of acceleration frequencies and synchronous operation of the electric motor;
Figure 00000006
and
Figure 00000007
- the resulting diagrams of positive and negative pulses at the outputs of block 6; U ~ at the output “T” - the resulting voltage diagrams at the output of the triac “T” in the form of alternating switching of a series of positive and negative pulses during acceleration and alternating switching of pulses during synchronous operation.

Устройство работает следующим образом (фиг.1 и 2): при подключении напряжения питания U~ на выходе блока 1 возникает напряжение постоянного тока, которое подается на среднюю точку выходной обмотки трансформатора блока 2, генератор 3 и триггер 4, который начинает работать в счетном режиме от генератора 3 и поочередно включать слаботочные тиристоры с частотой

Figure 00000008
, на аноды которых с выходной обмотки блока 2 подаются полупериоды Q0 и
Figure 00000009
. В результате симистор «Т» поочередно включает серии положительных полупериодов и серии отрицательных и ротор начинает вращаться с частотой
Figure 00000010
, затем возникает напряжение противоЭДС, полупериоды которого через асинхронные входы поведут триггер 4 вперед на повышение частоты в функции углового положения ротора вплоть до синхронной работы, т.е. при совпадении с частотой полупериодов напряжения питания U~. Откуда следует еще одно преимущество применения синхронных электродвигателей в противовес асинхронных и универсальных коллекторных в том, что без нагрузки на валу электродвигатель работает в синхронном режиме с минимальным потреблением из сети по причине фазного рассогласования между полупериодами сети и противоЭДС. Этот режим позволит уменьшить сопротивление обмотки статора и повысить КПД и нагрузочную способность электродвигателя.The device operates as follows (Figs. 1 and 2): when the supply voltage U ~ is connected, a DC voltage arises at the output of unit 1, which is supplied to the midpoint of the output winding of the transformer of unit 2, generator 3 and trigger 4, which starts to operate in counting mode from generator 3 and alternately turn on low-current thyristors with a frequency
Figure 00000008
, on the anodes of which from the output winding of block 2 are fed half-periods Q 0 and
Figure 00000009
. As a result, the triac “T” alternately includes a series of positive half-cycles and a series of negative and the rotor begins to rotate with a frequency
Figure 00000010
, then a counter-EMF voltage arises, whose half-periods through asynchronous inputs lead trigger 4 forward to increase the frequency as a function of the angular position of the rotor up to synchronous operation, i.e. when coinciding with the frequency of half-periods of the supply voltage U ~. From where one more advantage of the use of synchronous motors as opposed to asynchronous and universal collector motors follows from the fact that without a load on the shaft, the electric motor works in synchronous mode with minimal consumption from the network due to phase mismatch between half-periods of the network and the back-emf. This mode will reduce the resistance of the stator winding and increase the efficiency and load capacity of the electric motor.

Источники информацииInformation sources

1. Патент №3819995 Н02Р 1/44 «Пусковые переключатели с временным управлением», США, 1974 г., 25 июня, том 932, №4.1. Patent No. 3819995 Н02Р 1/44 "Timed-controlled start switches", USA, 1974, June 25, vol. 932, No. 4.

2. Патент №3916274 Н02Р 1/44 «Полупроводниковая схема управления пуском электродвигателя», США, 1975 г., 28 октября, том 939, №4.2. Patent No. 3916274 Н02Р 1/44 "Semiconductor control circuit for starting the electric motor", USA, 1975, October 28, Volume 939, No. 4.

3. Патент №478278, 4 Н02Р 1/42 «Схема пуска электродвигателя с дешевым компаратором гистерезиса», США, 1988 г., 11 января, том 1086, №1.3. Patent No. 478278, 4 Н02Р 1/42 “Starting circuit of an electric motor with a cheap hysteresis comparator”, USA, 1988, January 11, Volume 1086, No. 1.

4. Патент №3882364 Н02Р 1/44 «Система управления асинхронным электродвигателем», США, 1975 г., 6 мая, том 934, №1.4. Patent No. 38882364 Н02Р 1/44 “Asynchronous electric motor control system”, USA, 1975, May 6, volume 934, No. 1.

5. А.с. SU №1617554 A1, H02K 29/12 «Электропривод», Россия, 30.12.90 г. Бюллетень №48.5. A.S. SU No. 1617554 A1, H02K 29/12 Electric Drive, Russia, December 30, 90. Bulletin No. 48.

Claims (1)

Пусковое устройство синхронного электродвигателя с ротором из постоянного магнита и статором с основной обмоткой и вспомогательной с конденсаторным сдвигом, силовым ключом переменного тока, подключающим и отключающим напряжение питания обмотки статора электродвигателя, источник постоянного тока, питающий функциональные блоки устройства, отличающееся тем, что, с целью обеспечения надежного запуска и синхронной работы электродвигателя, повышения КПД, cosφ, снижения массогабаритных показателей электродвигателя, в пусковое устройство дополнительно введены: функциональный блок выделения на выходной обмотке трансформатора результирующего напряжения ЭДС вращения ротора, каждый полупериод которого воздействует на соответствующие асинхронные входы триггера, выходы которого
Figure 00000011
и
Figure 00000012
синфазны полупериодам ЭДС вращения ротора; второй блок формирования импульсов Q0 и
Figure 00000013
, синфазных каждому полупериоду питающего напряжения, импульсы Q0 и
Figure 00000014
логически суммируются через элементы И с импульсами одноименного сдвига
Figure 00000015
и
Figure 00000016
с выходов триггера, т.е.
Figure 00000017
и
Figure 00000018
, суммированные результирующие импульсы через выходы слаботочных тиристоров воздействуют на вход силового ключа переменного тока, обеспечивая контроль углового положения ротора при разгоне и синхронной работе электродвигателя; первоначальное трогание ротора, до возникновения противоЭДС, на стробирующий вход триггера воздействуют импульсы от генератора минимальной частоты.
The starting device of a synchronous electric motor with a rotor made of a permanent magnet and a stator with a main winding and an auxiliary one with a capacitor shift, an alternating current power key connecting and disconnecting the supply voltage of the stator winding of the electric motor, a direct current source supplying the device’s functional blocks, characterized in that, for the purpose of ensuring reliable start-up and synchronous operation of the electric motor, increasing efficiency, cosφ, reducing the overall dimensions of the electric motor, to the starting device additionally introduced: a functional unit for isolating the resulting voltage of the rotor EMF voltage at the transformer output winding, each half-cycle of which affects the corresponding asynchronous inputs of the trigger, the outputs of which
Figure 00000011
and
Figure 00000012
in phase to the half-periods of the EMF of rotor rotation; a second pulse shaping unit Q 0 and
Figure 00000013
in phase with each half-cycle of the supply voltage, the pulses Q 0 and
Figure 00000014
are logically summed through AND elements with impulses of the same shift
Figure 00000015
and
Figure 00000016
from trigger outputs, i.e.
Figure 00000017
and
Figure 00000018
, the summed resulting pulses through the outputs of low-current thyristors act on the input of the AC power switch, providing control of the angular position of the rotor during acceleration and synchronous operation of the electric motor; the initial starting of the rotor, before the occurrence of counter-EMF, the pulses from the minimum frequency generator act on the gate's trigger input.
RU2011114571/07A 2011-04-13 2011-04-13 Starter device for ac contactless electric motor RU2461117C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011114571/07A RU2461117C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Starter device for ac contactless electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011114571/07A RU2461117C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Starter device for ac contactless electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2461117C1 true RU2461117C1 (en) 2012-09-10

Family

ID=46939079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011114571/07A RU2461117C1 (en) 2011-04-13 2011-04-13 Starter device for ac contactless electric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2461117C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645747C1 (en) * 2016-10-11 2018-02-28 Владимир Егорович Агеев Device for start and reverse of non-contact ac electric motors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3819995A (en) * 1973-03-14 1974-06-25 G Ballman Time responsive starting switches
US3916274A (en) * 1974-07-29 1975-10-28 Alexander J Lewus Solid state motor starting control
SU1617554A1 (en) * 1989-01-17 1990-12-30 Предприятие П/Я А-7007 Electric drive

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3819995A (en) * 1973-03-14 1974-06-25 G Ballman Time responsive starting switches
US3916274A (en) * 1974-07-29 1975-10-28 Alexander J Lewus Solid state motor starting control
SU1617554A1 (en) * 1989-01-17 1990-12-30 Предприятие П/Я А-7007 Electric drive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2645747C1 (en) * 2016-10-11 2018-02-28 Владимир Егорович Агеев Device for start and reverse of non-contact ac electric motors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jape et al. Comparison of electric motors for electric vehicle application
EP3376650A1 (en) Permanent magnet starter-generator with magnetic flux regulation
KR101501607B1 (en) Winding synchronous machine having a moving object including an inverter circuit, and method for controlling same
Zhu et al. Overview of recent advances in innovative electrical machines—With particular reference to magnetically geared switched flux machines
KR940000306A (en) AC variable speed drive device and electric vehicle drive system using the device
WO2013123531A2 (en) Synchronous electric machine
CN108880363A (en) Three-level formula brushless synchronous machine asynchronous starting control method and system
CN103095085A (en) Four-phase doubly-salient motor
EP1774644B1 (en) Drive circuit for a synchronous electric motor
RU2461117C1 (en) Starter device for ac contactless electric motor
SK50382015A3 (en) Method for excitation and recuperation of DC motor and DC motor with recuperation
JP6060296B1 (en) Switched reluctance motor device with constant current control
CN110391706B (en) Rotating electrical machine
RU2600311C2 (en) Electric machine
CN203039541U (en) Compound excitation double-excitation winding segmented-rotor magnetic flux switching doubly salient brushless dc generator
Soorya et al. Analysis and simulation of speed control of PMBLDC motor by PI controller
Prakht et al. Comparison of high-speed single-phase flux reversal motor and hybrid switched reluctance motor
Kurian et al. Open loop control of switched reluctance motor using theta position sensing
RU2474951C1 (en) Asynchronous valve cascade
RU2279173C2 (en) Inductor engine (variants)
WO2020002967A1 (en) Devices for power multiplication during electromechanical energy conversion
US9800186B2 (en) Magnetoelectric device capable of storing usable electrical energy
Kanjhani et al. Review of different control topologies for the permanent magnet brushless DC motor drives
RU115134U1 (en) AC VOLTAGE STABILIZATION SYSTEM
Warpatkar et al. A new approach for minimization of torque ripple in 8/6 switched reluctance motor