[LT] Išradimas priklauso elektrotechnikos sričiai, būtent ventilinėms elektros pavaroms, maitinamoms iš nuolatinės įtampos šaltinio. Ventilinė elektros pavara, kurią sudaro variklis, turintis statorių su uždara paskirstyta apvija, rotorių bei komutatorių, sukonstruotą iš valdomų raktinių elementų, sujungtų pagal daugiafazę tiltelinę schemą su įėjimo įvadais, skirtais prijungti prie nuolatinės maitinimo įtampos, bei raktinių elementų išėjimo įvadais prijungtais prie apvijos sekcijų taip, kad sukurtų sukamąjį magnetinį lauką, nauja yra tai, kad komutatorius sukonstruotas taip, kad jo raktinių elementų išėjimo įvadai yra prijungti prie apvijos gretimų sekcijų sujungimų taškų taip, kad komutatoriaus vieni raktiniai elementai prie nuolatinės įtampos vieno poliaus jungtų paeiliui apvijos gretimų sekcijų vienus sujungimo taškus, o nuo jų nutolusius per 180 elektrinių laipsnių kitus apvijos gretimų sekcijų sujungimo taškus komutatoriaus kiti raktiniai elementai atitinkamai jungtų prie nuolatinės įtampos kito poliaus.
[EN] The invention relates to electrotechnics, particularly to electric gears with a valve, which are feeded on a source of a direct voltage. Electric gear with a valve comprises an engine which includes a stator with a closed distributed winding, a rotor, a communicator, which is made from controllable positional elements, which are connected by multiphase bridge scheme with inlets for connection to the direct voltage, and with outlets of positional elements are connected to winding sections in the way to generate rotating magnetic field. New is that a communicator is made in the way that outlets of positional elements are connected to points of junction of adjacent section of a winding, that some positional elements of a commutator joins to one pole of direct voltage straight some connection points of adjacent sections of winding and removed from them by 180o electric degrees other connection points of adjacent sections of winding other positional elements accordingly joins to other pole of direct voltage.
[0001] Išradimas priklauso elektrotechnikos sričiai, būtent ventilinėms elektros pavaroms, maitinamoms iš nuolatinės įtampos šaltinio ir gali būti panaudotas ten, kur reikalingas pavarų patikimumas ir geros reguliavimo charakteristikos.
[0002] Žinoma ventilinė elektros pavara, kurią sudaro tranzistorinis komutatorius ir sinchroninis elektros variklis, turintis statorių ir rotorių (Г.Штeлтлинг, A.Бaйcce. Элeктpичecкиe микpoмaшины: Пep. c нeм.:-M.: Энepгoaтoмиздaт, Müller R. Gleichstrommotoren mit elektronischem Kommutator- Prinzipien und Anwendung zweipulsiger koIlektor1osiger Gleichstrommotoren. VDI- Berichte 482, 1983. S. 3 -10).
[0003] Šios pavaros trūkumas yra mažas jos naudingumo koeficientas ir santykinai didelis svoris bei gabaritai dėl statoriaus kuriamo sukamojo magnetinio lauko netolygaus sukimosi greičio ir laike kintančios jo amplitudės, sąlygojami mažo komutatoriaus persijungimų skaičiaus per laiką, per kurį magnetinis laukas pasisuka per polių porą. Dėl šių priežasčių tokių variklių galia paprastai būna nuo keleto iki keliolikos vatų. Kadangi rotorius turi nuolatinius magnetus, būtini rotoriaus padėties davikliai ir papildomi ryšiai valdymo schemoje, todėl variklio konstrukcija žymiai sudėtingesnė, negu tuo atveju, kai rotorius yra su trumpai jungta apvija, t.y. asinchroninio variklio atveju.
[0004] Sprendimas, artimiausias savo technine esme siūlomam, yra ventili nė elektros pavara, kurią sudaro asinchroninis variklis, turintis rotorių ir dantytą statorių su uždara paskirstyta daugiafaze apvija, sudėta į griovelius tarp statoriaus dantų, o jos fazės sujungtos daugiakampiu, ir komutatorius, sukonstruotas iš valdomų raktinių elementą, sujungtą pagal daugiafazę tiltelinę schemą. turinčią įėjimo įvadus, skirtus prijungti prie nuolatinės maitinimo įtampos, bei raktinių elementų išėjimo įvadus, sujungtus su apvijos fazių įvadais taip, kad sukurtą sukamąjį magnetinį lauką. Be to, statoriuje yra dvi papildomos statmenos apvijos, šuntuotos kondensatoriais ir erdvėje perstumtos 90 elektrinių laipsnių, Ją rezonansinis dažnis lygus vardiniam komutatoriaus taktiniam dažniui, padalintam iš fazių skaičiaus (TSRS autorinis liudijimas SU 1775808).
[0005] Žinomos pavaros trūkumai yra santykinai didelis jos svoris bei gabaritai, sąlygojami pavaros komutatoriaus raktinų elementą išėjimą sujungimo su statoriaus apvijos fazėmis schemos, kurioje neišvengiamas dalies apvijų užtrumpinimas ir dėl to statoriaus apvijos darbo metu pilnai neišnaudojamos. Magnetinio lauko sukimosi tolygumą pasiekti galima didinant fazių skaičių. Tačiau, kuo didesnis apvijos fazių skaičius, tuo didesnė apvijos dalis trumpinama. Todėl fazių skaičiaus didinimu pasiekti sukamojo magnetinio lauko tolygumo neįmanoma. To pasiekiama įrengiant statoriuje papildomas rezonansines apvijas, kurios dar sumažina statoriaus apvijos efektyvumą. Be to, šis sprendimas tinka tik tam tikram sukimosi dažniui, todėl jį naudojant neįmanomas pavaros greičio reguliavimas.
[0006] Išradimu siekiama padidinti pavaros efektyvumą, sumažinti pavaros svorį ir gabaritus tuo pačiu užtikrinant tolygų magnetinio lauko sukimosi procesą bei praplėsti funkcines galimybes, įgalinant reguliuoti pavaros sukimosi greitį,
[0007] Uždavinio sprendimo esmė yra ta, kad ventilinėje elektros pavaroje, kurią sudaro variklis, turintis statorių su uždara paskirstyta apvija, rotorių bei komutatorių, sukonstruotą iš valdomų raktinių elementų, sujungtų pagal daugiafazę tiltelinę schemą su įėjimo įvadais, skirtais prijungti prie nuolatinės maitinimo įtampos, bei raktinių elementų išėjimo įvadais, prijungtais prie apvijos sekcijų taip, kad sukurtų sukamąjį magnetinį lauką, nauja yra tai, kad komutatoriaus raktinių elementų išėjimo įvadai yra prijungti prie apvijos gretimų sekcijų sujungimų taškų taip, kad minėto komutatoriaus vieni raktiniai elementai prie nuolatinės įtampos vieno poliaus jungtų paeiliui apvijos gretimų sekcijų vienus sujungimo taškus, o nuo jų nutolusius per 180 elektrinių laipsnių kitus apvijos gretimų sekcijų sujungimo taškus kiti raktiniai elementai atitinkamai jungtų prie nuolatinės įtampos kito poliaus.
[0008] Siūlomoje pavaroje variklio statoriaus apvijos sekcijų ir komutatoriaus jungimo ir valdymo schema užtikrina, kad kiekvienu laiko momentu visa apvija, padalinta į dvi vienodas lygiagrečias šakas, yra jungiama prie įtampos šaltinio, t.y. nesusidaro užtrumpinamų apvijos dalių, kurios neišvengiamos žinomose ventilinėse pavarose. Tai įgalina perjungiant santykinai nedidelę apvijos dalį kiekvienos komutacijos metu, esant dideliam komutuojamą atšaką skaičiui, pasiekti tolygesnį apvijos kuriamą sukamąjį magnetinį lauką, o tuo pačiu sumažinti svorį ir gabaritus. Kuo didesnis sekciją skaičius, tuo tolygesnis statoriaus sukurtas sukamasis magnetinis laukas.
[0009] Pavaros komutatorius sukonstruotas taip, kad jo raktiniai elementai apvijos gretimą sekcijų sujungimo taškus, tarpusavyje nutolusius per 180 elektrinių laipsnių, prie skirtingą nuolatinės įtampos polių jungtų vienu metu (sinchroniškai). Tuomet apvija visą laiką būna padalinta į dvi visiškai vienodas lygiagrečias šakas ir apvijoje neatsiranda išlyginamųjų srovių.
[0010] Pavaros komutatorius sukonstruotas taip, kad jo komutatoriaus raktiniai elementai sekcijų sujungimo taškus, tarpusavyje nutolusius per 180 elektrinių laipsnių, prie skirtingu nuolatinės įtampos polių jungių pakaitomis (paeiliui), padalindami apviją į dvi praktiškai vienodas lygiagrečias šakas be kurios nors dalies apvijos užtrumpinimo, užtikrinant efektyvų visą apvijos laidininkų išnaudojimą besisukančiam magnetiniam laukui kurti.
[0011] Pavaros komutatorius sukonstruotas taip, kad komutatoriaus raktiniai elementai sekcijų sujungimo taškus prie skirtingų nuolatinės įtampos polių vienu metu jungtų po keletą gretimų apvijos sekciją sujungimo tašką Nedidelė apvijos dalis tuomet būtų trumpinama, tačiau magnetinės indukcijos oro tarpe forma būtų artimesnė sinusinei.
[0012] Detaliau išradimas paaiškinamas brėžiniu, kuriame pavaizduota pavaros principinė elektrinė schema.
[0013] Ventilinė elektros pavara turi variklį (1), kurio statoriuje (2) yra uždara paskirstyta apvija (3), kurią sudaro tarpusavyje sujungtos sekcijos, turinčios vienodą vijų skaičių, ir rotorių (4). Pavaros apvija (3) yra analogiška kolektorinių mašiną inkaro apvijai, o rotorius (4) gali būti narvelinis (asinchroninio variklio atveju) arba ryškiapolis (sinchroninio variklio atveju). Pavara turi komutatorių (5), kurio raktinių elementą išėjimai (61-15) prijungti prie apvijos (3) gretimą sekciją atitinkamų sujungimų taškų (71-15) taip, kad komutatoriaus vieni raktiniai elementai, pavyzdžiui, per jų išėjimus (61-3) prie nuolatinės įtampos vieno poliaus jungtų paeiliui apvijos (3) gretimų sekcijų vienus sujungimo taškus (71-3), o nuo jų nutolusius per 180 elektriniu laipsnių kitus apvijos gretimų sekciją sujungimo taškus, pavyzdžiui (713-15), kiti raktiniai elementai per ją išėjimus (613-15) atitinkamai jungtų prie nuolatinės įtampos kito poliaus. Pavaros komutatorius (5) sukonstruotas iš valdomų raktinių elementų, pavyzdžiui, tranzistorių (8 - 19), kurie sujungti pagal daugiafazę tiltelinę schemą ir turi įėjimo įvadus, skirtus prijungti prie nuolatinės įtampos. Aprašytas raktinių elementų išėjimų sujungimas su apvijos fazinių sekcijų sujungimo taškais yra analogiškas jungimui kolektorinėse mašinose, kur kolektorinio inkaro apvijoje sekciją sujungimo taškai jungiami prie kolektoriaus plokštelių, o komutatoriaus gnybtai jungiami prie nuolatinės įtampos. Kuo didesnis sekcijų skaičius, tuo tolygiau sukasi statoriaus kuriamas magnetinis laukas.
[0014] Ventilinės pavaros veikimo principas. Tranzistoriniame komutatoriuje (5) vienu laiko momentu, tarkime, vieno iš pustilčių (12-13) išėjimas 61 per tranzistorinį raktą 12 prijungia vieną apvijos dviejų gretimų sekcijų sujungimo tašką 71 prie teigiamos įtampos gnybto; kito pustilčio (18-19) išėjimas 613 per raktą 18 prijungia kitą apvijos dviejų gretimų sekcijų sujungimo tašką 713, esantį 180 elektrinių laipsnių atstumu nuo pirmojo, prie neigiamo nuolatinės įtampos gnybto. Kitu laiko momentu, atsijungiant minėto pustilčio (12-13) raktui 12 , gretimo pustilčio (10-11) išėjimas 62 per raktą 10 prijungia gretimą dviejų gretimų sekcijų sujungimo tašką 72 (arba atitinkamai p taškų) prijungia prie teigiamos įtampos, o atsijungiant pustilčio (18-19) raktui 18 atitinkamai ta pačia kryptimi gretimo pustilčio (16-17), išėjimas 614 per raktą 16 prijungia atitinkamą gretimą sekcijų sujungimo tašką 714 prie neigiamo nuolatinės įtampos gnybto analogiškai kaip kolektoriniame nuolatinės srovės variklyje šepečiai jungia paeiliui vis kitus inkaro apvijos taškus prie nuolatinės įtampos. Kiekvienu laiko momentu visa apvija prijungiama prie nuolatinės įtampos gnybtų; visą laiką visa apvija teka srovė, nepriklausomai nuo sekcijų ir atitinkamai pustilčių skaičiaus, kuris gali būti pakankamai didelis, kad kiekvienu laiko momentu būtų komutuojama tik nedidelė apvijos dalis, kas užtikrina statoriaus kuriamo magnetinio lauko amplitudės pastovumą ir sukimosi sklandumą ir santykinai nedidelį variklio svorį dėl efektyvaus apvijos išnaudojimo.
[0015] Siekiant gauti magnetinės indukcijos pasiskirstymo variklio oro tarpe dėsnį, artimesnį sinusiniam, komutatoriaus raktai gali paeiliui prie teigiamo ir neigiamo gnybtų jungti ne po vieną, o po keletą gretimų sekcijų sujungimų taškų kiekvienoje polių poroje, analogiškai kaip šepečiai, kurių plotis žymiai didesnis už kolektoriaus plokštelės plotį, jungia paeiliui vis kitų inkaro apvijos taškų grupes prie nuolatinės įtampos kolektoriniame nuolatinės srovės variklyje.
1. Ventilinė elektros pavara, kurią sudaro elektros variklis (1), turintis statorių (2) su uždara paskirstyta apvija (3), rotorių (4) ir komutatorių (5), sukonstruotą iš valdomų raktinių elementų, sujungtų pagal daugiafazę tiltinę schemą su įėjimo įvadais, skirtais prijungti prie nuolatinės srovės šaltinio bei išėjimo įvadais, sujungtais su apvijos (3) sekcijomis taip, kad būtų sukurtas besisukantis magnetinis laukas b e s i s k i r i a n t i tuo, kad komutatorius (5) sukonstruotas taip, kad jis galėtų užtikrinti tolygų rotacinį poros iš dviejų sujungtų apvijos sekcijų, esančių priešinguose poliuose perjungimą ant kitos šalia esančios tokios pačios poros ir tuo tikslu jo raktini ų elementų išėjimo įvadai (61-n) prijungti prie greta esančių apvijos (3) įvadų (71-n) taip, kad magnetinio lauko sukimo tikslu komutatoriaus (5) raktiniai elementai paeiliui prijungtų prie nuolatinės srovės šaltinio polių vis naujas sujungtas apvijos (3) sekcijų esančių ant priešingu polių 180 laipsnių poras - junginius 71 - 713, - 72 - 714 ir taip toliau, užtikrinant magnetinio lauko sukimąsi, kurį sukuria visos išskirstytos apvijos sekcijos, kadangi bet kurio laiko tarpu srovė prateka per visas apvijos sekcijas.
2. Ventilinė nuolatinės srovės elektros pavara pagal punktą 1, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad komutatorius (5) sukonstruotas taip, kad jo raktiniai elementai gretimų sekcijų sujungimo taškus, pastumtus vienas kito atžvilgiu 180 laipsniu, prijungia prie nuolatinės srovės šaltinio priešingų polių vienu metu (sinchroniškai).
3. Ventilinė nuolatinės srovės elektros pavara pagal punktą 1, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad komutatorius (5) sukonstruotas taip, kad jo raktiniai elementai gretimų sekcijų sujungimo taškus pastumtus vienas kito atžvilgiu 180 laipsniu, prijungia prie nuolatinės srovės šaltinio priešingų polių pakaitomis (paeiliui).
4. Ventilinė nuolatinės srovės elektros pavara pagal punktą 1, b e s i s k i r i a n t i tuo, kad komutatorius sukonstruotas taip, kad jo raktiniai elementai prie priešingų nuolatinės srovės šaltinio polių vienu metu prijungia po keletą 180 laipsniu pastumtų vienas kito atžvilgiu gretimų taškų, kuriuose sujungtos gretimos apvijos (3) sekcijos.