Устройство управления однофазным двухобмоточным асинхронным электродвигателем

Полезная модель относится к преобразователям частоты, ведомым однофазной сетью переменного тока, и может быть использована в регулируемом электроприводе переменного тока для управления питающимися от однофазной сети переменного тока однофазными двухобмоточными асинхронными электродвигателями.
Известно устройство пуска однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, в которой в качестве фазосмещающего элемента для создания вращающегося магнитного поля статора использован конденсатор в одной из статорных обмоток однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Первый выход первой обмотки соединен с нулевым проводом питающей сети. Второй выход первой обмотки электродвигателя соединен с первым выходом второй статорной обмотки и с фазовым проводом питающей сети. Второй выход второй статорной обмотки соединен с первой обкладкой конденсатора. Вторая обкладка конденсатора соединена с нулевым проводом питающей сети (Вольдек А.И. Электрические машины / М.: Энергия, 1974. - С. 611, рис. 30-6, б).
Однако описанное устройство пуска однофазного асинхронного электродвигателя от однофазной сети с использованием конденсаторного сдвига в одной из статорных обмоток имеет следующие недостатки: необходимость использования бумажных конденсаторов большой емкости для пуска, отсутствие возможности регулирования скорости электродвигателя.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, с помощью которого осуществляется регулирование частоты вращающегося магнитного поля. Устройство содержит два реверсивных полупроводниковых коммутатора на биполярных транзисторах, питающиеся от сети однофазного переменного тока, предназначенные для подключения к нагрузке, представляющей собой статорные обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Каждый из реверсивных полупроводниковых коммутаторов содержит по два биполярных транзистора.
Коллекторы нечетных и эмиттеры четных транзисторов каждого полупроводникового коммутатора подключены к фазовому проводу питающей сети. Эмиттеры нечетных транзисторов соединены с коллекторами четных транзисторов. Одна общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, а другая общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу первой статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Одна общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, а другая общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу второй статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Объединенные вторые выходы статорных обмоток однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя соединены с нулевым проводом питающей сети переменного тока (патент RU 2420857, МПК Н02Р 1/42 (2006.01), Н02Р 25/04 (2006.01), Н02Р 27/04 (2006.01)).
Основным недостатком описанного устройства является повышенное потребление энергии вследствие использования биполярных транзисторов, которым необходим ток управления для поддержания транзисторов во включенном состоянии.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, заключается в создании полупроводникового устройства управления однофазным двухобмоточным асинхронным электродвигателем повышенной эффективности путем уменьшения энергопотребления.
Решение этой технической проблемы достигается тем, что в устройстве управления однофазным двухобмоточным асинхронным электродвигателем, содержащеем два реверсивных полупроводниковых коммутатора на транзисторах, питающиеся от сети однофазного переменного тока, предназначенные для подключения к нагрузке, представляющей собой статорные обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, причем одна общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, а другая общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу первой статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, одна общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, а другая общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу второй статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, объединенные вторые выходы статорных обмоток однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя соединены с нулевым проводом питающей сети переменного тока, согласно полезной модели в каждом полупроводниковом коммутаторе использован МДП-транзистор с индуцированным каналом n-типа и МДП-транзистор с индуцированным каналом р-типа. при этом в каждом полупроводниковом коммутаторе стоки МДП-транзисторов объединены и подключены к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, и истоки транзисторов объединены и подключены к первому выходу соответствующей статорной обмотки.
Уменьшение энергопотребления устройства обусловлено использованием в каждом полупроводниковом коммутаторе МДП-транзисторов с индуцированным каналом, которые управляются потенциалом, а не током, то есть использованием МДП-транзисторов, у которых отсутствует ток управления.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства управления однофазным двухобмоточным асинхронным электродвигателем; на фиг. 2 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из шести фиксированных положений; на фиг. 3 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из четырех фиксированных положений; на фиг. 4 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из трех фиксированных положений; на фиг. 5 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 6 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2, при вращении против часовой стрелки; на фиг. 7 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 3, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 8 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 3, при вращении против часовой стрелки; на фиг. 9 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 4, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 10 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 4, при вращении против часовой стрелки; на фиг. 11 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 4, с уменьшенной в два раза частотой при вращении по часовой стрелке; на фиг. 12 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 4, с уменьшенной в два раза частотой при вращении против часовой стрелки; на фиг. 13 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 2, с уменьшенной в два раза частотой при вращении по часовой стрелке.
Кроме того, на чертеже изображены следующие элементы:
сети
~
- U - напряжение, поступающее от источника питания переменного напряжения;
-t - текущее время;
- t1-t7 - промежутки времени работы транзисторов;
- Ф - фаза;
- 0 - ноль;
- С1-С4 - выходы статорных обмоток однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя;
- L1, L2 - статорные обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя;
- VT1-VT4 - транзисторы;
- K1, K2 - реверсивные полупроводниковые коммутаторы;
- I, II, III, IV, V, VI, - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока вращающегося поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя;
- прямые линии со стрелками - направления магнитного потока в соответствующих статорных обмотках;
- дуговые пунктирные линии со стрелками - направление вращения магнитного потока в статорных обмотках против часовой стрелки;
- дуговые сплошные линии со стрелками - направление вращения магнитного потока в статорных обмотках по часовой стрелке.
Устройство управления однофазным двухобмоточным асинхронным электродвигателем содержит два реверсивных полупроводниковых коммутатора, каждый из которых выполнен на полевом МДП-транзисторе с индуцированным каналом р-типа и полевом МДП-транзисторе с индуцированным каналом n-типа, питающиеся от сети однофазного переменного тока, предназначенные для подключения к нагрузке, представляющей собой статорные обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Одна общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, а другая общая точка соединения нечетного и четного транзисторов первого полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу первой статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Одна общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, а другая общая точка соединения нечетного и четного транзисторов второго полупроводникового коммутатора предназначена для подключения к первому выходу второй статорной обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Объединенные вторые выходы статорных обмоток однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя соединены с нулевым проводом питающей сети переменного тока. В каждом полупроводниковом коммутаторе стоки МДП-транзисторов объединены и подключены к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, и истоки транзисторов объединены и подключены к первому выходу соответствующей статорной обмотки.
Первый реверсивный полупроводниковый коммутатор 1 (K1) выполнен на нечетном полевом МДП-транзисторе 2 (VT1) с индуцированным каналом n-типа и четном полевом МДП-транзисторе 3 (VT2) с индуцированным каналом р-типа. Стоки МДП-транзистора 2 (VT1) и МДП-транзистора 3 (VT2) объединены, и общая точка 4 соединения стока МДП-транзистора 2 (VT1) и стока МДП-транзистора 3 (VT2) подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения. Истоки МДП-транзистора 2 (VT1) и МДП-транзистора 3 (VT2) объединены, и общая точка 5 соединения истока МДП-транзистора 2 (VT1) и истока МДП-транзистора 3 предназначена для подключения к первому выходу 6 (С1) первой статорной обмотки 7 (L1) однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Таким образом, общая точка соединения нечетного МДП-транзистора 2 (VT1) и четного МДП-транзистора 3 (VT2) первого реверсивного полупроводникового коммутатора 1 (K1) подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, а другая общая точка соединения нечетного МДП-транзистора 2 (VT1) и четного МДП-транзистора 3 (VT2) первого полупроводникового коммутатора 1 (K1) предназначена для подключения к первому выходу 6 (С1) первой статорной обмотки 7 (L1) однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя.
Второй реверсивный полупроводниковый коммутатор 8 (K2) выполнен на нечетном полевом МДП-транзисторе 9 (VT3) с индуцированным каналом n-типа и четном полевом МДП-транзисторе 10 (VT4) с индуцированным каналом р-типа. Стоки МДП-транзистора 9 (VT3) и МДП-транзистора 10 (VT4) объединены, и общая точка 11 соединения стока МДП-транзистора 9 (VT3) и стока МДП-транзистора 10 (VT4) подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения. Истоки МДП-транзистора 9 (VT3) и МДП-транзистора 10 (VT4) объединены, и общая точка 12 соединения истока МДП-транзистора 9 (VT3) и истока МДП-транзистора 10 (VT4) предназначена для подключения к первому выходу 13 (С2) второй статорной обмотки 14 (L2) однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя. Таким образом, общая точка соединения нечетного МДП-транзистора 9 (VT3) и четного МДП-транзистора 10 (VT4) второго реверсивного полупроводникового коммутатора 8 (K2) подключена к фазовому проводу питающей сети переменного напряжения, а другая общая точка соединения нечетного МДП-транзистора 9 (VT3) и четного МДП-транзистора 10 (VT4) второго полупроводникового коммутатора 8 (K2) предназначена для подключения к первому выходу 13 (С2) второй статорной обмотки 14 (L2) однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя.
Второй выход 15 (С3) первой статорной обмотки 7 (L1) и второй выход 16 (С4) второй статорной обмотки 14 (L2) предназначены для подключения к нулевому проводу питающей сети переменного тока.
Устройство управления однофазным двухобмоточным асинхронным электродвигателем работает следующим образом.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 2), в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1) 9 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг. 5):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включается и работает транзистор 2 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вверх в показанном стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2, включается транзистор 9 (VT3), при этом остается включенным транзистор 2 (VT1), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вверх и 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3, выключается транзистор 2 (VT1), а транзистор 9 (VT3) продолжает работать, обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t3 до t4, включается и работает транзистор 3 (VT2), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t4 до t5, включается и работает транзистор 10 (VT4), при этом остается включенными транзистор 3 (VT2), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вниз и 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t5 до t6, выключается транзистор 3 (VT2), а транзистор 10 (VT4) продолжает работать, обеспечивая VI фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении.
Далее начиная с t6, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающееся поле статора делает за один период питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 50 Гц.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 2), в последовательности III-II-I-VI-V-IV, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1), 3 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг. 6):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включается и работает транзистор 9 (VT3), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2, включается транзистор 2 (VT1), при этом остается включенными транзистор 9 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вверх и 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3, выключается транзистор 9 (VT3), а транзистор 2 (VT1) продолжает работать, обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вверх в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t3 до t4, включается и работает транзистор 10 (VT4), обеспечивая VI фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t4 до t5, включается и работает транзистор 3 (VT2), при этом остаются включенным транзистор 10 (VT4), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вниз и 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t5 до t6, выключается транзистор 10 (VT4), а транзистор 3 (VT2) продолжает работать, обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении.
Далее начиная с t6, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающееся поле статора делает за один период питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 50 Гц.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 3), в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1), 9 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг. 7):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включается транзистор 2 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вверх в показанном стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2, выключается транзистор 2 (VT1), а транзистор 9 (VT3) включается, обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3, включается и работает транзистор 3 (VT2), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t3 до t4, выключается транзистор 3 (VT2), а транзистор 10 (VT4) включается, обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении.
Далее начиная с t4, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающееся поле статора делает за один период питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 50 Гц.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 3), в последовательности II-I-IV-III, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1), 9 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг.8):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включается и работает транзистор 9 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2, выключается транзистор 9 (VT3), а транзистор 2 (VT1) включаются, обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вверх в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3, включается и работает транзисторы 10 (VT4), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t3 до t4, выключается транзистор 10 (VT4), а транзистор 3 (VT2) включаются, обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении.
Далее начиная с t4, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающееся поле статора делает за один период питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 50 Гц.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 4), в последовательности I-II-III, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1), 9 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг. 9):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включаются транзисторы 2 (VT1) и 9 (VT3), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вверх и 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2, включается и работает транзистор 3 (VT2), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3, выключается транзистор 3 (VT2), включается транзистор 10 (VT4), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении.
Далее начиная с t3, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающееся поле статора делает за один период питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 50 Гц.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 4), в последовательности I-III-II, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1), 9 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг. 10):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включаются транзисторы 2 (VT1) и 9 (VT3), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вверх и 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2 включается и работает транзистор И (VT4), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3, выключается транзистор 10 (VT4), включается транзистор 3 (VT2) обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении.
Далее начиная с t3, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающееся поле статора сделает за один период питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 50 Гц.
Для обеспечения вращения с уменьшенной частотой вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 4), в последовательности I-II-III, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1), 9 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг. 11):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включаются транзисторы 2 (VT1) и 9 (VT3), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вверх и 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2, включается и работает транзистор 3 (VT2), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3 все транзисторы выключены;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t3 до t4, включается транзистор 10 (VT4), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении.
Далее начиная с t4, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающееся поле статора делает за два периода питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 25 Гц.
Для обеспечения вращения с уменьшенной частотой вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 4), в последовательности I-III-II, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1), 9 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг. 12):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включаются транзисторы 2 (VT1) и 9 (VT3), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вверх и 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2, включается транзистор 10 (VT4), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении.
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3 все транзисторы выключены;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t3 до t4, включается и работает транзистор 3 (VT2), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении;
Далее начиная с t4, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающееся поле статора делает за два периода питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 25 Гц.
Аналогичным образом, пропуская соответствующие полупериоды питающего напряжения, можно понижать частоту питающего напряжения и для других вариантов вращения поля статора.
К примеру, для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой (фиг. 2), в последовательности I-II-III-IV-V-VI с уменьшенной в два раза частотой, необходимо подавать управляющие сигналы в виде отрицательных потенциалов на затворы транзисторов 2 (VT1), 9 (VT3) и в виде положительных потенциалов на затворы транзисторов 3 (VT2), 10 (VT4), обеспечивая их включение по следующему циклу (фиг. 13):
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от 0 до t1, включается и работает транзистор 2 (VT1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вверх в показанном стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t1 до t2, включается транзистор 9 (VT3), при этом остается включенным транзистор 2 (VT1), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) вверх и 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t2 до t3 все транзисторы выключены;
- в положительную полуволну питающего напряжения, в период от t3 до t4, включается транзистор 9 (VT3), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) вправо в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t4 до t5, включается и работает транзистор 3 (VT2), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 7 (L1) вниз в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t5 до t6 включается и работает транзистор 10 (VT4), при этом остается включенными транзистор 3 (VT2), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмоткам 7 (L1) и 14 (L2) вниз и влево в показанном стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения, в период от t6 до t7, выключается транзистор 3 (VT2), а транзистор 10 (VT4) продолжает работать, обеспечивая VI фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока по обмотке 14 (L2) влево в показанном стрелками направлении.
Далее начиная с t7, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающееся поле статора сделает за два периода питающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 25 Гц.
Меняя последовательность включения транзисторов, можно уменьшать скорость двигателя в соответствии с формулой:
fрег=fc/n,
где fрег - регулировочная частота;
fc - частота сети;
n - число периодов изменения питающего напряжения за один оборот вращающегося поля статора.
Использование устройства управления однофазным двухобмоточным асинхронным электродвигателем обуславливается возможностью создания различных типов вращающегося магнитного поля статора путем алгоритмического перебора вариантов коммутации транзисторов, что позволяет получить не только требуемое направление тока в обмотках статора, но и регулировку частоты вращающего магнитного поля статора, а, следовательно, и скорости электродвигателя. Таким образом, предлагаемое устройство обладает идентичными функциями по сравнению с устройством, выбранным в качестве прототипа, но при этом не имеет отмеченного недостатка.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет обеспечить высокие показатели энергоэффективности при вращении вектора магнитного потока поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в направлениях по часовой стрелке и против часовой стрелки, регулировании скорости вращения однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя при питании от однофазной сети для трех способов организации коммутации транзисторов.