18.10 Краткое описание вентильно - индукторного электропривода

Отличительным признаком индукторной синхронной машины является то, что за один период магнитный поток в ней не изменяет своего знака, как в обычных синхронных машинах, а лишь изменяется от Ф_max до Ф_min. Индукторные генераторы применяют для получения переменного тока повышенной частоты (до 30 кГц). Индукторная синхронная машина обратима.

Рисунок 18.22 - График изменения магнитного потока индукторной машины

Индукторные синхронные двигатели позволяют получать малые частоты вращения без применения механических редукторов. Синхронная частота вращения такого двигателя при частоте питающего напряжения ƒ₁ зависит от числа зубцов в сердечнике ротора n:

Для создания вращающегося магнитного поля обмотку статора индукторного двигателя делают либо трёхфазной, либо однофазной. В последнем случае на статоре помимо рабочей обмотки располагают ещё и пусковую обмотку, включаемую через пусковой конденсатор.

Структурная схема силовой части вентильно – индукторного электропривода (ВИП) при питании от сети трёхфазного переменного тока представлена ниже:

Рисунок 18.23 - Структурная схема системы управления вентильно –

индукторным электроприводом

В её состав входят индукторный двигатель ИД, электронный коммутатор К, выпрямитель В, датчик положения ротора двигателя ДП и, собственно, система управления СУ. Особенностью ВИП является применение ИД с различным числом полюсов статора и зубцов на роторе (в пределах 4 – 12). На рисунке, в качестве примера, показан трёхфазный двигатель, имеющий шесть полюсов статора и четыре зубца на роторе.

На полюсах статора ИД расположены три обмотки А – a, В – b, C – c; которые подключены к электронному коммутатору, выполняемому на силовых транзисторах того или иного типа. В рассматриваемой схеме в качестве управляемых ключей используются силовые биполярные транзисторы VT1 – VT6 с изолированным затвором типа IGBT. Управление ключами осуществляет СУ импульсами напряжения с заданной последовательностью и частотой, которые определяются сигналами задания скорости U_З.С. и положения ИД (от датчика положения ДП) U_Д.П. . Диоды D1 – D6 обеспечивают возможность циркуляции электрического тока в электроприводе при отключении силовых транзисторов, а конденсатор является фильтром на выходе выпрямителя.

Принцип действия ВИП аналогичен принципу действия электропривода с ШД. Последовательность подключения фаз двигателя к источнику питания, при которой обеспечивается постоянное направление вращающегося момента, осуществляется с помощью датчика положения вала ИД.

Скорость вращения ротора определяется соотношением

где ƒ_к – частота коммутации обмоток; m – число фаз двигателя; n – число зубцов ротора.

При высокой частоте коммутации обмоток ИД имеют большие скорости вращения, а большое количество полюсов статора и зубцов ротора определяет их низкие скорости. При низких скоростях ИД из кинематической схемы ВИП можно исключить редукторы. В ВИП при определённом выборе моментов включения и отключения обмоток двигателя может быть реализован и тормозной режим работы.

Современные программные средства вычислительной техники позволяют получать информацию о положении вала ИД косвенным образом, что даёт возможность ещё более упростить кинематическую схему ВИП, делая его более простым и надёжным. К таким косвенным методам можно отнести:

1. Расчётное определение положения ротора по заданному начальному его положению.

2. Определение положения ротора по току обмоток статора двигателя.

302