Реверсивное устройство регулирования скорости однофазного асинхронного электродвигателя
REVERSIBLE DEVICE FOR SPEED CONTROL OF SINGLE-PHASE ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR

Изобретение относится к устройствам регулирования скорости однофазных асинхронных электродвигателей, а именно к преобразователям частоты, ведомым однофазной сетью переменного тока, и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока для питания от однофазной сети однофазных асинхронных двигателей.
Известно устройство пуска однофазного асинхронного двигателя от однофазной сети с использованием конденсаторного сдвига в статорной цепи, осуществляющее питание от однофазной сети асинхронного двигателя, в котором для получения вращающегося поля статора одна обмотка двигателя подключена к однофазной сети через конденсаторы, а другая обмотка - напрямую к сети (Копылов И.П. Электрические машины. Учебник для вузов / И.П. Копылов. - М.: Высшая школа, 2006. - С. 343, рис. 3.96).
Недостатками описанного устройства питания однофазного асинхронного двигателя от однофазной сети с использованием конденсаторного сдвига в статорной цепи являются низкая надежность и повышенные габариты вследствие необходимости использования бумажных конденсаторов большой емкости, а также отсутствие возможности регулирования частоты вращения однофазного асинхронного двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является реверсивное бесконденсаторное устройство пуска однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя, содержащее два полупроводниковых коммутатора, каждый из которых образован двумя соединенными полупроводниковыми ключами, выполненными в виде транзисторов, а также две обмотки статора. При этом в первом полупроводниковом коммутаторе объединенные коллекторы первого и второго транзистора подключены к началу первой статорной обмотки, эмиттер первого транзистора подключен к фазе питающей сети, эмиттер второго транзистора подключен к нулю питающей сети, во втором полупроводниковом коммутаторе объединенные коллекторы третьего и четвертого транзистора подключены к концу первой статорной обмотки, эмиттер третьего транзистора подключен к фазе питающей сети, эмиттер четвертого транзистора подключен к нулю питающей сети, начало второй статорной обмотки соединено с фазой питающей сети, а конец второй статорной обмотки соединен с нулем питающей сети (патент RU №157687, МПК Н02Р 1/42 (2006. 01), Н02Р 27/04 (2006.01), дата публикации 10.12.2015 г.).
Недостатком данного реверсивного бесконденсаторного устройства пуска однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя является отсутствие возможности регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении осуществления регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.
Решение данной технической проблемы достигается тем, что реверсивное устройство регулирования скорости однофазного асинхронного электродвигателя, содержащее полупроводниковые коммутаторы, каждый из которых образован двумя соединенными полупроводниковыми ключами, выполненными в виде транзисторов, а также две обмотки статора, причем первый вывод первой обмотки соединен с первым полупроводниковым коммутатором, а второй вывод первой обмотки соединен со вторым полупроводниковым коммутатором, согласно изобретению содержит четыре полупроводниковых коммутатора, каждый из которых образован двумя полупроводниковыми ключами, выполненными в виде встречно-параллельно соединенных транзисторов, причем в первом полупроводниковом коммутаторе эмиттер первого транзистора соединен с коллектором второго транзистора и соединен с концами первой и второй статорных обмоток, коллектор первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и подключен к нулю питающей сети, во втором полупроводниковом коммутаторе эмиттер третьего транзистора соединен с коллектором четвертого транзистора, коллектор третьего транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора и подключен к нулю питающей сети, в третьем полупроводниковом коммутаторе эмиттер пятого транзистора соединен с коллектором шестого транзистора, коллектор пятого транзистора соединен с эмиттером шестого транзистора и подключен к фазе питающей сети, общие выводы эмиттера третьего транзистора и коллектора четвертого транзистора, эмиттера пятого транзистора и коллектора шестого транзистора объединены и соединены с началом первой статорной обмотки, в четвертом полупроводниковом коммутаторе эмиттер седьмого транзистора соединен с коллектором восьмого транзистора и соединен с началом второй статорной обмотки, коллектор седьмого транзистора соединен с эмиттером восьмого транзистора и подключен к фазе питающей сети.
Полупроводниковые ключи могут быть выполнены в виде биполярных, IGBT или MOSFET транзисторов.
Возможность регулирования частоты вращения ротора обусловлена изменением схемы подключения полупроводниковых коммутаторов, введением третьего и четвертого полупроводниковых коммутаторов.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема реверсивного устройства регулирования скорости однофазного асинхронного электродвигателя; на фиг. 2 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из восьми фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 3-векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из восьми фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора, при вращении против часовой стрелки; на фиг. 4 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из шести фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 5 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из шести фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора, при вращении против часовой стрелки; на фиг. 6 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из четырех фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 7 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из четырех фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора, при вращении против часовой стрелки; на фиг. 8 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из трех фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 9 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, которое состоит из трех фиксированных положений вектора магнитной индукции поля статора, при вращении против часовой стрелки; 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. 2, при вращении по часовой стрелке; 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. 3, при вращении против часовой стрелки; 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, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 13 показано протекание тока по статорным обмоткам в разные моменты времени, а также пофазное изменение магнитного потока в статорных обмотках и соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг. 5, при вращении против часовой стрелки; па фиг. 14 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. 6, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 15 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. 7, при вращении против часовой стрелки; на фиг. 16 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. 8, при вращении по часовой стрелке; на фиг. 17 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. 9, при вращении против часовой стрелки; на фиг. 18 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. 8, с уменьшенной! в два раза частотой при вращении по часовой стрелке; на фиг. 19 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. 9, с уменьшенной в два раза частотой при вращении против часовой стрелки; па фиг. 20 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 используются следующие обозначения:
- Ф - фаза;
- 0 - ноль;
- L1, L2 - статорные обмотки электродвигателя;
- VT1-VT8 - транзисторы;
- I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора асинхронного двигателя;
- t1, t2…19 - моменты времени коммутации транзисторов;
- U сети - напряжение питающей сети;
- дугообразные линии со стрелкой - направления вращения магнитного поля статора;
- точки возле статорных обмоток - начала статорных обмоток;
- прямые линии со стрелками - направления вектора магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя.
Реверсивное устройство регулирования скорости однофазного асинхронного электродвигателя содержит четыре полупроводниковых коммутатора, предназначенные для подключения к нагрузке, представляющей собой статорные обмотки однофазного асинхронного электродвигателя. Каждый полупроводниковый коммутатор образован двумя встречно-параллельно соединенными транзисторами. В первом полупроводниковом коммутаторе 1 коллектор первого транзистора 2 (VT1) соединен с эмиттером второго транзистора 3 (VT2) и их общий вывод предназначен для соединения с нулем пи тающей сети, эмиттер первого транзистора 2 (VT1) соединен с коллектором второго транзистора 3 (VT2) и их общий вывод предназначен для соединения с концами первой 4 (L1) и второй 5 (L2) статорных обмоток. Во втором полупроводниковом коммутаторе 6 коллектор третьего транзистора 7 (VT3) соединен с эмиттером четвертого транзистора 8 (VT4) и их общий вывод предназначен для соединения с нулем питающей сети, эмиттер третьего транзистора 7 (VT3) соединен с коллектором четвертого транзистора 8 (VT4). В третьем полупроводниковом коммутаторе 9 коллектор пятого транзистора 10 (VT5) соединен с эмиттером шестого транзистора 11 (VT6) и их общий вывод предназначен для соединения с фазой питающей сети, эмиттер пятого транзистора 10 (VT5) соединен с коллектором шестого транзистора 11 (VT6). Общие выводы эмиттера третьего транзистора 7 (VT3) и коллектора четвертого транзистора 8 (VT4), эмиттера пятого транзистора 10 (VT5) и коллектора шестого транзистора 11 (VT6) объединены и соединены с началом первой статорной обмотки 4 (L1). В четвертом полупроводниковом коммутаторе 12 коллектор седьмого транзистора 13 (VT7) соединен с эмиттером восьмого транзистора 14 (VT8) и их общий вывод предназначен для соединения с фазой питающей сети, эмиттер седьмого транзистора 13 (VT7) соединен с коллектором восьмого транзистора 14 (VT8) и их общий вывод предназначен для соединения с началом второй статорной обмотки 5 (L2).
;
Работа реверсивного устройства регулирования скорости однофазного асинхронного электродвигателя осуществляется следующим образом. Векторно-алгоритмическое управление осуществляется путем открытия транзисторов в определенной последовательности. Для обеспечения вращения вектора магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI-VII-VIII, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 7 (VT3), 8 (VT4), 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7) 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 10):
- в начальный момент времени, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения открывается транзистор 10 (VT5) и транзистор 3 (VT2). ток проходит по обмотке 4 (L1) электродвигателя - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 2);
- в момент времени t1 при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 13 (VT7), остается открытым транзистор 10 (VT5) и транзистор 3 (VT2), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 10 (VT5), остается открытым транзистор 3 (VT2), ток проходи т по обмотке 5 (L2) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора:
- в момент времени t3 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2), открывается транзистор 8 (VT4), остается открытым транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется четвертое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t4 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 13 (VT7) и транзистор 8 (VT4), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется пятое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t5 при отрицательной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 14 (VT8), остается открытым транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6). ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется шестое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t6 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 11 (VT6), остается открытым транзистор 1 (VT2) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется седьмое положение вектора магнитной индукции ноля статора;
- в момент времени t7 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 2 (VT1), открывается транзистор 7 (VT3), остается открытым транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется восьмое положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t8 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной па фиг. 3. в последовательности I-II-III-IV-V-VI-VII-VIII, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1). 3 (VT2), 7 (VT3), 8 (VT4), 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 11):
-в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 13 (VT7) и транзистор 8 (VT4), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 3);
- в момент времени t1 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 8 (VT4), открывается транзистор 3 (VT2), остается открытым транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется второе положение век тора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 10 (VT5), остается открытым транзистор 3 (VT2) и транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t3 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 13 (VT7), остается открытым транзистор 3 (VT2) и транзистор 10 (VT5), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется четвертое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t4 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2) и транзистор 10 (VT5), открывается транзистор 7 (VT3) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется пятое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t5 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 7 (VT3), остается открытым транзистор 14 (VT8), открывается транзистор 2 (VT1), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется шестое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t6 при отрицательной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 11 (VT6), остается открытым транзистор 2 (VT1) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется седьмое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t6 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 14 (VT8), остается открытым транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется восьмое положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t8 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 4. в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2). 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 12):
- в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 3 (VT2) и транзистор 10 (VT5), ток проходит по обмотке 4 (L1) -образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 4);
- в момент времени t1 при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 13 (VT7), остается открытым транзистор 3 (VT2) и транзистор 10 (VT5), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 10 (VT5), остается открытым транзистор 3 (VT2) и транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t3 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2) и транзистор 13 (VT7), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется четвертое положение век тора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t4 при отрицательной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 14 (VT8), остается открытым транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется пятое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t5 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 11 (VT6), остается открытым транзистор 2 (VT1) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется шестое положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, эллиптическим, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t6 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающеюся поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 5. в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2). 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 13):
- в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 13 (VT7) и транзистор 3 (VT2), ток проходит по обмотке 5 (L2) -образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 5);
- в момент времени t1 при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 10 (VT5), остается открытым транзистор 3 (VT2) и транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 13 (VT7), остается открытым транзистор 3 (VT2) и транзистор К) (VT5), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t3 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2) и транзистор 10 (VT5), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется четвертое положение век тора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t4 при отрицательной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 11 (VT6), остается открытым транзистор 2 (VT1) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется пятое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t5 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 14 (VT8), остается открытым транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется шестое положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, эллиптическим, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени 16 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 6, в последовательности I-II-III-IV, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2). 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 14):
- в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 3 (VT2) и транзистор 10 (VT5), ток проходит по обмотке 4 (L1) -образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 6);
- в момент времени t1 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 10 (VT5), открывается транзистор 13 (VT7), остается открытым транзистор 3 (VT2), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2) и транзистор 13 (VT7), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени 13 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 11 (VT6), открывается транзистор 14 (VT8), остается открытым транзистор 2 (VT1), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется четвертое положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t4 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающеюся поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 7, в последовательности I-II-III-IV, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2). 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 15):
- в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 3 (VT2) и транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 7);
- в момент времени t1 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 13 (VT7), открывается транзистор 10 (VT5), остается открытым транзистор 3 (VT2), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется второе положение век тора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2) и транзистор 10 (VT5), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t3 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 14 (VT8), открывается транзистор 11 (VT6), остается открытым транзистор 2 (VT1), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется четвертое положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени 14 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной па фиг. 8, в последовательности I-II-III, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 10 (VT5). 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 16):
- в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 3 (VT2), транзистор 10 (VT5) и транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 5);
- в момент времени t1 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2), транзистор 10 (VT5) и транзистор 13 (VT7), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор И (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 11 (VT6), открывается транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, эллиптическим, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t3 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающеюся поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 9, в последовательности I-II-III, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 17):
- в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 3 (VT2), транзистор 10 (VT5) и транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 9);
- в момент времени t1 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2), транзистор 10 (VT5) и транзистор 13 (VT7), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 14 (VT8), открывается транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, эллиптическим, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t3 цикл повторяется, обеспечивая вращение поля статора против часовой стрелки. При этом один оборот вращающееся поле статора делает за один период пи тающей сети, то есть частота fc вращения поля статора составляет 50 Гц.
Для обеспечения вращения с уменьшенной частотой вектора магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 8, в последовательности I-II-III, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 18):
- в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 3 (VT2), транзистор 10 (VT5) и транзистор 13 (VT7), ток проходит но обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 8);
- в момент времени t1 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2), транзистор 10 (VT5) и транзистор 13 (VT7), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при положительной полуволне питающего напряжения все транзисторы закрываются;
- в момент времени t3 при отрицательной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, эллиптическим, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t4 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг. 9, в последовательности I-II-III, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 10 (VT5), 11 (VT6), 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 19):
- в начальный момент времени при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 3 (VT2), транзистор 10 (VT5) и транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 9);
- в момент времени t1 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2), транзистор 10 (VT5) и транзистор 13 (VT7), открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при положительной полуволне питающего напряжения все транзисторы закрываются;
- в момент времени t3 при отрицательной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, эллиптическим, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени 14 цикл 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 магнитной индукции кругового вращающегося поля статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной па фиг. 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI-VII-VIII с уменьшенной в два раза частотой, необходимо открывать транзисторы 2 (VT1), 3 (VT2), 7 (VT3), 8 (VT4), 10 (VT5), 11 (VT6). 13 (VT7), 14 (VT8) в следующем порядке (фиг. 20):
- в начальный момент времени, при прохождении положительной полуволны питающего напряжения открывается транзистор 10 (VT5) и транзистор 3 (VT2). ток проходит по обмотке 4 (L1) электродвигателя - образуется первое положение вектора магнитной индукции поля статора (фиг. 2);
- в момент времени t1 при положительной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 13 (VT7), остается открытым транзистор 10 (VT5) и транзистор 3 (VT2), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется второе положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t2 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 10 (VT5), остается открытым транзистор 3 (VT2), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется третье положение вектора магнитной индукции поля статора.
- в момент времени t3 при положительной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 3 (VT2), открывается транзистор 8 (VT4), остается открытым транзистор 13 (VT7), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется четвертое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t4 при прохождении следующего периода питающего напряжения нее транзисторы выключены;
- в момент времени t5 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 13 (VT7) и транзистор 8 (VT4), открывается транзистор 2 (YT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмотке 4 (L1) - образуется пятое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t6 при отрицательной полуволне питающего напряжения открывается транзистор 14 (VT8), остается открытым транзистор 2 (VT1) и транзистор 11 (VT6), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется шестое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t7 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 11 (VT6), остается открытым транзистор 1 (VT2) и транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмотке 5 (L2) - образуется седьмое положение вектора магнитной индукции поля статора;
- в момент времени t8 при отрицательной полуволне питающего напряжения закрывается транзистор 2 (VT1), открывается транзистор 7 (VT3), остается открытым транзистор 14 (VT8), ток проходит по обмоткам 4 (L1) и 5 (L2) - образуется восьмое положение вектора магнитной индукции поля статора.
Поле статора получается вращающимся, круговым, пространственным, изменяющимся во времени. При прохождении следующей положительной полуволны в момент времени t9 цикл 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.
Таким образом, реверсивное устройство регулирования скорости однофазного асинхронного электродвигателя позволяет осуществлять регулирование частоты вращения асинхронного двигателя.