RU132273U1

RU132273U1 - REVERSIBLE FAN-INDUCTOR ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU132273U1
Application number: RU2013109957/07U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Анварович Ганеев; Геннадий Федорович Насонов; Николай Николаевич Балуев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Электротехнический завод "ГЭКСАР"
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2013-09-10

Abstract

Реверсивный вентильно-индукторный электропривод, содержащий вентильно-индукторный электродвигатель с ротором без обмотки, выпрямитель, датчик положения ротора и микропроцессорную систему управления, при этом вход выпрямителя подключен к источнику питания, ротор электродвигателя жестко связан с датчиком положения ротора, выход датчика положения ротора соединен с первым входом микропроцессорной системы управления, отличающийся тем, что введены задатчик направления вращения ротора электродвигателя и электронный коммутатор, при этом вход задатчика направления вращения ротора электродвигателя соединен с входом выпрямителя, а выход - со вторым входом микропроцессорной системы управления, первый выход выпрямителя соединен с первым входом электронного коммутатора, выход электронного коммутатора соединен с электродвигателем, второй выход выпрямителя подключен к третьему входу микропроцессорной системы управления, выход микропроцессорной системы управления подключен ко второму входу электронного коммутатора.A reversible valve-inductor electric drive containing a valve-inductor electric motor with a rotor without winding, a rectifier, a rotor position sensor and a microprocessor control system, while the rectifier input is connected to a power source, the electric motor rotor is rigidly connected to the rotor position sensor, the output of the rotor position sensor is connected to the first input of the microprocessor control system, characterized in that the input unit of the direction of rotation of the rotor of the electric motor and an electronic switch are introduced, the input of the rotor direction adjuster of the rotor of the electric motor is connected to the input of the rectifier, and the output is connected to the second input of the microprocessor control system, the first output of the rectifier is connected to the first input of the electronic switch, the output of the electronic switch is connected to the electric motor, the second output of the rectifier is connected to the third input of the microprocessor control system, output microprocessor control system is connected to the second input of the electronic switch.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к реверсивным вентильно-индукторным электроприводам и предназначена для приведения в движение машин и механизмов в случаях, когда определяющим фактором является простота изменения направления вращения ротора двигателя, не требующая дополнительного внешнего подключения, например, к приводу стрелочных переводов железнодорожного транспорта, который значительно удален от системы управления реверсом.The utility model relates to electrical engineering, namely to reversible valve-inductor electric drives and is intended to drive machines and mechanisms in cases where the determining factor is the simplicity of changing the direction of rotation of the motor rotor, which does not require additional external connection, for example, to a railroad switch transport, which is significantly removed from the reverse control system.

Известен электропривод, содержащий двигатель постоянного тока, реверсирование направления вращения якоря которого осуществляют путем изменения полярности подаваемого напряжения (см. книгу Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1974, с.206).A known electric drive containing a DC motor, reversing the direction of rotation of the armature which is carried out by changing the polarity of the supplied voltage (see the book Voldek AI Electric machines. - L .: Energy, 1974, p.206).

Недостатком известного электропривода является сложная конструкция двигателя постоянного тока, содержащая скользящий контакт, что сужает область его применения и усложняет использование известного двигателя в существующих системах управления реверсивным электроприводом для привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта.A disadvantage of the known electric drive is the complex design of the DC motor containing a sliding contact, which narrows the scope of its application and complicates the use of the known motor in existing control systems for reversible electric drives for railroad turnouts.

Известен также электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, реверсирование направления вращения ротора которого осуществляют путем изменения порядка чередования фаз (см. книгу Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1974, с.510-511).Also known is an electric drive containing an asynchronous electric motor, the reversal of the direction of rotation of the rotor of which is carried out by changing the order of the phase rotation (see the book Voldek A.I. Electric Machines. - L .: Energy, 1974, S. 510-511).

Недостатком известного электропривода является то, что асинхронный электродвигатель не может работать от постоянного напряжения, что также сужает область его применения и усложняет использование известного асинхронного электродвигателя в существующих системах управления реверсивным электроприводом для привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта.A disadvantage of the known electric drive is that the asynchronous electric motor cannot work from a constant voltage, which also narrows the scope of its application and complicates the use of the known asynchronous electric motor in existing control systems for reversible electric drives for railroad turnouts.

Наиболее близким по технической сущности к предложенной полезной модели является вентильно-индукторный электропривод (см. Интернет-сайт, режим доступа: http://services.eng.uts.edu.au/cempe/subjects_JGZ/eet/EET_Switched%20Reluctance%20Motor_JGZ_7_3_05.pdf. Структурная схема SRM показана на Fig.10 в статье 48550 Electrical Energy Technology «Switched Reluctance Motor», раздел 6. SRM Drive System), содержащий вентильно-индукторный электродвигатель с ротором без обмотки, выпрямитель, датчик положения ротора и микропроцессорную систему управления, при этом вход постоянного тока выпрямителя подключен к источнику питания постоянного тока, выход переменного тока выпрямителя соединен с электродвигателем, ротор которого жестко связан с датчиком положения ротора, выход датчика положения ротора соединен с входом микропроцессорной системы управления, выход микропроцессорной системы управления подключен к входу переменного тока выпрямителя.The closest in technical essence to the proposed utility model is a valve-inductor electric drive (see Internet site, access mode: http://services.eng.uts.edu.au/cempe/subjects_JGZ/eet/EET_Switched%20Reluctance%20Motor_JGZ_7_3_05. pdf The SRM block diagram is shown in Fig. 10 in article 48550 Electrical Energy Technology “Switched Reluctance Motor”, section 6. SRM Drive System), comprising a valveless induction motor with a rotor without winding, a rectifier, a rotor position sensor and a microprocessor control system, while the rectifier DC input is connected to the power source Nogo current output alternating current rectifier is connected to the motor, the rotor of which is rigidly connected with a rotor position sensor of the rotor position sensor output is connected to an input of the microprocessor system, the microprocessor control system output connected to the input alternating current rectifier.

Однако для работы известного вентильно-индукторного электродвигателя в существующих системах управления реверсивным электроприводом требуется передача сигнала в микропроцессорную систему управления двигателем, например, от внешнего задатчика направления вращения ротора электродвигателя. Это усложняет использование известного вентильно-индукторного электропривода в качестве привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта из-за сложности изменения направления вращения ротора электродвигателя и дополнительного расхода кабельного материала при большом расстоянии между системой управления реверсом и известным электродвигателем.However, for the operation of the known valve-inductor electric motor in existing reversible electric drive control systems, a signal must be transmitted to the microprocessor motor control system, for example, from an external rotary direction adjuster of the electric motor rotor. This complicates the use of the known valve-inductor electric drive as a railroad turnout switch due to the complexity of changing the direction of rotation of the electric motor rotor and the additional consumption of cable material with a large distance between the reverse control system and the known electric motor.

Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции реверсивного вентильно-индукторного электропривода, упрощающей его использование в составе привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта с двухпроводной, четырехпроводной и пятипроводной схемами управления.The objective of this utility model is to create a design of a reversible valve-inductor electric drive that simplifies its use as part of a railroad turnout drive with two-wire, four-wire and five-wire control circuits.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящей полезной модели, является обеспечение возможности управления реверсированием вентильно-индукторного электропривода посредством возможности изменения порядка следования фаз при питании переменным трехфазным напряжением или подачи однополярного питающего напряжения на одну из двух пар питающих цепей.The technical result achieved by using this utility model is to provide the ability to control the reversal of a valve-inductor electric drive by the ability to change the phase sequence when feeding with an alternating three-phase voltage or supplying a unipolar supply voltage to one of two pairs of supply circuits.

Указанный технический результат достигается тем, что в реверсивный вентильно-индукторный электропривод, содержащий вентильно-индукторный электродвигатель с ротором без обмотки, выпрямитель, датчик положения ротора и микропроцессорную систему управления, при этом вход выпрямителя подключен к источнику питания, ротор электродвигателя жестко связан с датчиком положения ротора, выход датчика положения ротора соединен с первым входом микропроцессорной системы управления, согласно полезной модели, введены задатчик направления вращения ротора электродвигателя и электронный коммутатор, при этом вход задатчика направления вращения ротора электродвигателя соединен с входом выпрямителя, а выход - со вторым входом микропроцессорной системы управления, первый выход выпрямителя соединен с первым входом электронного коммутатора, выход электронного коммутатора соединен с электродвигателем, второй выход выпрямителя подключен к третьему входу микропроцессорной системы управления, выход микропроцессорной системы управления подключен ко второму входу электронного коммутатора.The specified technical result is achieved in that in a reversible valve-inductor electric drive containing a valve-inductor electric motor with a rotor without winding, a rectifier, a rotor position sensor and a microprocessor control system, while the input of the rectifier is connected to a power source, the rotor of the electric motor is rigidly connected to the position sensor rotor, the output of the rotor position sensor is connected to the first input of the microprocessor control system, according to a utility model, a rotation direction adjuster is introduced the rotor of the electric motor and the electronic switch, while the input of the rotary directional rotor of the electric motor is connected to the input of the rectifier, and the output is connected to the second input of the microprocessor control system, the first output of the rectifier is connected to the first input of the electronic switch, the output of the electronic switch is connected to the electric motor, and the second output of the rectifier is connected to the third input of the microprocessor control system, the output of the microprocessor control system is connected to the second input of the electronic switch pa.

Единое конструктивное выполнение реверсивного вентильно-индукторного электропривода с задатчиком направления вращения ротора электродвигателя, вход которого соединен с входом выпрямителя, а выход - со вторым входом микропроцессорной системы управления, обеспечивает возможность преобразовывать подаваемое на выпрямитель напряжение в последовательность импульсов, обрабатываемых микропроцессорной системой управления. Это позволяет обеспечить реверсирование вращения ротора электродвигателя путем изменения порядка следования фаз, при питании переменным трехфазным напряжением, или подачи однополярного питающего напряжения на одну из двух пар питающих цепей, и упрощает применение реверсивного вентильно-индукторного электропривода в части использования в качестве привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта, которые значительно удалены от системы управления реверсом вентильно-индукторного электродвигателя.A single constructive design of a reversible valve-inductor electric drive with a rotator of rotation of the electric motor rotor, the input of which is connected to the input of the rectifier, and the output - with the second input of the microprocessor control system, provides the ability to convert the voltage supplied to the rectifier into a sequence of pulses processed by the microprocessor control system. This allows reversing the rotation of the rotor of the electric motor by changing the phase sequence when feeding with an alternating three-phase voltage, or by supplying a unipolar supply voltage to one of the two pairs of supply circuits, and simplifies the use of a reversible valve-inductor electric drive in terms of use as a railroad switch railway , which are significantly removed from the reverse control system of the valve-inductor motor.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором показана функциональная схема предложенного реверсивного вентильно-индукторного электропривода. Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 - вентильно-индукторный электропривод (на схеме обозначено пунктиром); 2 - вентильно-индукторный электродвигатель с ротором без обмотки; 3 - выпрямитель; 4 - электронный коммутатор; 5 - датчик положения ротора; 6 - микропроцессорная система управления; 7 - задатчик направления вращения ротора электродвигателя.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the proposed reversible valve-inductor electric drive. The positions in the drawing indicate the following: 1 - valve-inductor electric drive (indicated by a dotted line in the diagram); 2 - valve-inductor electric motor with a rotor without winding; 3 - rectifier; 4 - electronic switch; 5 - rotor position sensor; 6 - microprocessor control system; 7 - adjuster of the direction of rotation of the rotor of the electric motor.

Реверсивный вентилыю-индукторный электропривод 1 содержит вентильно-индукторный электродвигатель 2 с ротором без обмотки, выпрямитель 3, электронный коммутатор 4, датчик 5 положения ротора, микропроцессорную систему управления 6 и задатчик 7 направления вращения ротора электродвигателя. При этом вход выпрямителя 3 подключен к источнику питания, первый выход выпрямителя 3 соединен с первым входом электронного коммутатора 4. Выход электронного коммутатора 4 соединен с электродвигателем 2, ротор которого жестко связан с датчиком 5 положения ротора. Выход датчика 5 положения ротора соединен с первым входом микропроцессорной системы управления 6. Вход задатчика 7 направления вращения ротора электродвигателя соединен с входом выпрямителя 3. Выход задатчика 7 направления вращения ротора электродвигателя соединен со вторым входом микропроцессорной системы управления 6, выход которой подключен ко второму входу электронного коммутатора 4. Второй выход выпрямителя 3 подключен к третьему входу микропроцессорной системы управления 6.The reversing valve-inductor electric drive 1 contains a valve-inductor electric motor 2 with a rotor without winding, a rectifier 3, an electronic switch 4, a sensor 5 for the position of the rotor, a microprocessor control system 6 and a control unit 7 for the direction of rotation of the rotor of the electric motor. The input of the rectifier 3 is connected to a power source, the first output of the rectifier 3 is connected to the first input of the electronic switch 4. The output of the electronic switch 4 is connected to an electric motor 2, the rotor of which is rigidly connected to the sensor 5 of the rotor position. The output of the rotor position sensor 5 is connected to the first input of the microprocessor control system 6. The input of the rotor of the electric motor rotor direction is connected to the input of the rectifier 3. The output of the rotor of the electric motor rotor 7 is connected to the second input of the microprocessor control system 6, the output of which is connected to the second input of the electronic switch 4. The second output of the rectifier 3 is connected to the third input of the microprocessor control system 6.

Задатчик 7 направления вращения ротора электродвигателя представляет собой электронное устройство, преобразующее входное напряжение в импульсную последовательность низкого напряжения для дальнейшей обработки в микропроцессорной системе управления 6.The adjuster 7 of the direction of rotation of the rotor of the electric motor is an electronic device that converts the input voltage into a pulse sequence of low voltage for further processing in a microprocessor control system 6.

Выпрямитель 3 преобразует переменный ток в пульсирующий.Rectifier 3 converts alternating current to pulsating.

Электронный коммутатор 4 представляет собой силовые электронные ключи, соединенные по схеме «мост», в диагональ которого включается обмотка статора электродвигателя 2.The electronic switch 4 is a power electronic keys connected according to the "bridge", the diagonal of which is included in the stator winding of the electric motor 2.

Реверсивный вентильно-индукторный электропривод работает следующим образом.Reversible valve-inductor electric drive operates as follows.

При питании вентильно-индукторного электропривода 1 от сети постоянного тока задатчик 7 направления вращения ротора электродвигателя определяет полярность подаваемого на выпрямитель 3 напряжения и передает соответствующую ей последовательность импульсов в микропроцессорную систему управления 6, которая производит переключения в электронном коммутаторе 4 для изменения направления вращения ротора электродвигателя 2.When feeding the valve-inductor electric drive 1 from a direct current network, the rotor of the electric motor rotor 7 determines the polarity of the voltage supplied to the rectifier 3 and transfers the corresponding pulse sequence to the microprocessor control system 6, which switches in the electronic switch 4 to change the direction of rotation of the rotor of the electric motor 2 .

При питании вентильно-индукторного электропривода 1 от сети трехфазного напряжения задатчик 7 направления вращения ротора электродвигателя преобразует это напряжение в последовательность импульсов, которая обрабатывается в микропроцессорной системе управления 6 для изменения направления вращения ротора электродвигателя 2. При этом микропроцессорная система управления 6 детектирует последовательность чередования фаз, а также потерю какой-либо фазы.When the valve-inductor electric drive 1 is powered from a three-phase voltage network, the rotor 7 of the rotor direction of the electric motor converts this voltage into a pulse train, which is processed in the microprocessor control system 6 to change the direction of rotation of the rotor of the electric motor 2. In this case, the microprocessor control system 6 detects the phase sequence, as well as the loss of any phase.

ООО Электротехнический завод «ГЭКСАР» изготовлен электропривод ЭМСУ (электродвигатель малогабаритный стрелочный универсальный), предназначенный для привода стрелочного перевода железнодорожного транспорта, который содержит вентильно-индукторный электродвигатель, состоящий из явнополюсного статора с сосредоточенными обмотки (катушками), и явнополюсный пассивный ротор, число полюсов которого отличается от числа полюсов статора. Выпрямитель собран на шести диодах типа KBU10J, соединенных по мостовой схеме. Электронный коммутатор подключен с одной стороны к выходу выпрямителя через параллельный конденсатор, а с другой стороны к статорным катушкам электродвигателя, и состоит из шести полупроводниковых силовых IGBT транзисторов (ключей) типа IRG4IBC30UD и шести полупроводниковых силовых диодов типа 15ETH06FP. Датчик положения ротора содержит три щелевых оптрона типа К3ПРЛ01, закрепленных на статоре и диск с вырезами, размещенный на валу ротора. Задатчик направления вращения ротора электродвигателя собран на двух выпрямителях типа B10S и оптронах типа PS2801-1. Основу микропроцессорной системы управления составляет микроконтроллер, управляющий ключами электронного коммутатора в соответствии с импульсной последовательностью на выходе задатчика направления вращения ротора и сигналами датчика положения ротора.LLC Geksar Electrical Plant manufactured an EMCU electric drive (universal small-sized arrow electric motor) designed to drive a railroad turnout switch that contains a valve-inductor electric motor consisting of an explicitly polar stator with concentrated windings (coils) and an explicitly polar passive rotor, the number of poles of which differs from the number of stator poles. The rectifier is assembled on six KBU10J type diodes connected by a bridge circuit. The electronic switch is connected on the one hand to the rectifier output through a parallel capacitor, and on the other hand to the stator coils of the electric motor, and consists of six semiconductor power IGBT transistors (switches) of the IRG4IBC30UD type and six semiconductor power diodes of the 15ETH06FP type. The rotor position sensor contains three slotted type K3PRL01 optocouplers mounted on the stator and a disk with cutouts located on the rotor shaft. The rotational direction adjuster of the electric motor rotor is assembled on two rectifiers of type B10S and optocouplers of type PS2801-1. The basis of the microprocessor control system is a microcontroller that controls the keys of the electronic switch in accordance with the pulse sequence at the output of the rotor rotation direction adjuster and the signals of the rotor position sensor.

По сравнению с прототипом предложенный реверсивный вентильно-индукторный электропривод не требует дополнительного внешнего подключения к электроприводу, что позволяет эффективно использовать его в качестве привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта, которые значительно удалены от системы управления реверсом.Compared with the prototype, the proposed reversible valve-inductor electric drive does not require additional external connection to the electric drive, which allows it to be used effectively as a railroad switch of railway vehicles, which are significantly removed from the reverse control system.

Предложенное конструктивное решение позволяет производить вентильно-индукторные электроприводы универсальные по роду питающего напряжения и по подключению, которые могут устанавливаться в любые существующие системы реверсивного нерегулируемого электропривода без доработки схемы и алгоритма управления электроприводом.The proposed constructive solution allows the production of valve-inductor electric drives universal in terms of supply voltage and connection, which can be installed in any existing reversible unregulated electric drive system without updating the circuit and the drive control algorithm.

Claims

Реверсивный вентильно-индукторный электропривод, содержащий вентильно-индукторный электродвигатель с ротором без обмотки, выпрямитель, датчик положения ротора и микропроцессорную систему управления, при этом вход выпрямителя подключен к источнику питания, ротор электродвигателя жестко связан с датчиком положения ротора, выход датчика положения ротора соединен с первым входом микропроцессорной системы управления, отличающийся тем, что введены задатчик направления вращения ротора электродвигателя и электронный коммутатор, при этом вход задатчика направления вращения ротора электродвигателя соединен с входом выпрямителя, а выход - со вторым входом микропроцессорной системы управления, первый выход выпрямителя соединен с первым входом электронного коммутатора, выход электронного коммутатора соединен с электродвигателем, второй выход выпрямителя подключен к третьему входу микропроцессорной системы управления, выход микропроцессорной системы управления подключен ко второму входу электронного коммутатора.

A reversible valve-inductor electric drive containing a valve-inductor electric motor with a rotor without winding, a rectifier, a rotor position sensor and a microprocessor control system, while the rectifier input is connected to a power source, the electric motor rotor is rigidly connected to the rotor position sensor, the output of the rotor position sensor is connected to the first input of the microprocessor control system, characterized in that the input unit of the direction of rotation of the rotor of the electric motor and an electronic switch are introduced, the input of the rotor direction adjuster of the rotor of the electric motor is connected to the input of the rectifier, and the output is connected to the second input of the microprocessor control system, the first output of the rectifier is connected to the first input of the electronic switch, the output of the electronic switch is connected to the electric motor, the second output of the rectifier is connected to the third input of the microprocessor control system, output microprocessor control system is connected to the second input of the electronic switch.