Замкнутые схемы управления электроприводов с синхронными двигателями
Электропривод с вентильным двигателем. Вентильным двигателем (ВД) называется синхронный двигатель с электронным коммутатором напряжения, к которому подключена обмотка статора двигателя, и датчиком положения ротора, установленным на валу двигателя и управляющего работой коммутатора в зависимости от положения ротора. Датчик положения ротора генерирует периодические сигналы, по которым открываются и закрываются полупроводниковые ключи коммутатора, подключающего к источнику питания обмотки статора. В результате этого сохраняется необходимое взаимное направление магнитного поля двигателя и тока в обмотках, и двигатель развивает постоянный по направлению вращающий момент при любой скорости вращения.
Тем самым ВД по принципу своего действия аналогичен двигателю постоянного тока, но при этом у него нет механического коллекторно-щеточного узла, и поэтому он является полностью бесконтактным двигателем при возбуждении от постоянных магнитов или имеет два контактных кольца при использовании обмотки возбуждении. Совпадение принципов действия двигателя постоянного тока и ВД определяет схожесть их механических характеристик, вследствие чего ВД иногда называют бесконтактным двигателем постоянного тока.
Двигатели с возбуждением от постоянных магнитов выполняются на мощности до 30 кВт обычно в многополюсном исполнении. Двигатели с постоянными магнитами имеют меньшие габаритные размеры и массу, и более высокий КПД по сравнению с двигателями, имеющими обмотку возбуждения.
В ВД средней и большой мощности обычно используются синхронные двигатели обычной конструкции с обмоткой возбуждения, расположенной на роторе. Перспективным направлением развития ВД является получение сигнала по положению ротора двигателя косвенным путем, без установки датчика положения на валу.
Коммутатор в схеме ВД представляет собой инвертор, если ВД питается от источника постоянного тока (сети постоянного тока, аккумуляторной батареи выпрямителя), или является по существу, преобразователем частоты, если ВД подключается к сети переменного тока.
Схема вентильного двигателя
Схема ВД приведена на рис. 1. Силовой преобразователь включает а себя выпрямитель 1, инвертор 3 и реактор 2, включенный между выпрямителем и инвертором и выполняющий роль фильтра. На валу двигателя 4 расположен датчик положения ротора 5 который обеспечивает посредством сигнала Uф требуемую коммутацию вентилей инвертора 3. Управление вентилями инвертора и выпрямителя осуществляется сигналами управления Uβ и Uα поступающими с блоков управления б и 7.
Регулирование скорости вентильного двигателя может производиться за счет изменения величины напряжения и тока возбуждения Iад. Уровень скорости БД определяется задающим сигналом.
Для получения высокого качества регулирования координат в статических и динамических режимах в электроприводах с ВД используются различные обратные связи.
В последнее время в БД мощностью от 30 до 200 кВт стали использоваться бесконтактные синхронные двигатели с обмоткой возбуждения, специальным образом располагаемой на статоре вместе с трехфазной обмоткой. Ротор в этом случае представляет собой безобмоточное зубчатое колесо (зубчатку), через зубцы которого замыкается магнитный поток, создаваемый обмотками возбуждения и переменного тока, Ротор вращается синхронно с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазной обмоткой. Обмотка возбуждения усиливает магнитный поток и тем самым увеличивает вращающий момент двигателя.
