РЕВЕРСИВНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ДЛЯ РАЗНОПОЛЯРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБМОТКАМИ СИНХРОННОГО ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Предлагаемое изобретение относится к преобразователям частоты и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока для питания от однофазной сети синхронного шагового двигателя.
Известен однофазный инвертор напряжения на транзисторах, содержащий два коммутатора, каждый из которых снабжен двумя транзисторами и двумя диодами, шунтирующими транзисторы. Таким образом, первый коммутатор содержит первый и второй транзисторы и первый и второй диоды; второй коммутатор содержит третий и четвертый транзисторы и третий и четвертый диоды. В первом коммутаторе коллекторы первого транзистора и второго транзистора объединены и подключены к плюсу источника постоянного напряжения. Во втором коммутаторе эмиттеры третьего и четвертого транзисторов объединены и подключены к минусу источника постоянного напряжения. Эмиттер первого транзистора и коллектор третьего транзистора объединены и подключены к началу активно-индуктивной нагрузки, эмиттер второго транзистора и коллектор четвертого транзистора объединены и подключены к концу активно-индуктивной нагрузки. Анод каждого из названных диодов подключен к эмиттеру, а катод каждого из названных диодов подключен к коллектору соответствующего транзистора (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники / Ю.К.Розанов. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - С.132, рис.3.15.).
Недостатками данного устройства являются пониженная надежность вследствие наличия источника постоянного напряжения и большое число - по четыре - коммутирующих транзисторов и диодов, а также возможность короткого замыкания источника постоянного тока при сбое в управлении транзисторами в коммутаторе.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является преобразователь частоты с инвертором напряжения, предназначенный для получения разнополярных импульсов на статорных обмотках синхронного шагового двигателя с различной частотой, содержащий три коммутатора напряжения, каждый из которых снабжен двумя полупроводниковыми транзисторами и двумя диодами. Так, первый коммутатор напряжения снабжен первым и вторым транзисторами и первым и вторым диодами; второй коммутатор напряжения снабжен третьим и четвертым транзисторами и третьим и четвертым диодами; третий коммутатор снабжен пятым и шестым транзисторами и пятым и шестым вторым диодами. Коллекторы первого, третьего и пятого транзисторов объединены и подключены к плюсу источника питания постоянного напряжения. Эмиттеры второго, четвертого и шестого транзисторов объединены и подключены к минусу источника питания постоянного напряжения. Эмиттер первого транзистора и коллектор второго транзистора объединены и подключены к первому выводу первой статорной обмотки. Эмиттер третьего транзистора и коллектор четвертого транзистора объединены и подключены к первому выводу второй статорной обмотки. Эмиттер пятого транзистора и коллектор шестого транзистора объединены и подключены к первому выводу третьей статорной обмотки. Вторые выводы трех статорных обмоток объединены. Таким образом, каждая статорная обмотка связана с соответствующим полупроводниковым коммутатором, предназначенным для питания обмоток синхронного шагового двигателя (Брускин Д.Э, Электрические машины и микромашины / Д.Э.Брускин, А.Е.Зорохович, B.C.Хвостов. - М.: Высш. шк., 1990. - С.361, рис.8.40а).
Основными недостатками преобразователя частоты с инвертором напряжения являются низкий показатель надежности из-за большого числа коммутирующих элементов и возможности короткого замыкания источника постоянного тока при сбое в системе управления транзисторами в коммутаторе; ограниченные функциональные возможности в управлении обмотками двигателя при изменении шага управления вследствие необходимости использования источника питания постоянного напряжения и использования по два транзистора и по два диода на каждую из обмоток управления, невозможности пропускания тока только через одну обмотку управления; высокая трудоемкость изготовления также вследствие использования по два транзистора и по два диода на каждую из обмоток управления.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности устройства при осуществлении разнополярного управления статорными обмотками синхронного шагового двигателя при помощи питания от однофазной сети переменного тока, более простой системе управления транзисторами, снижения трудоемкости изготовления и расширения функциональных возможностей путем осуществления регулировки шага синхронного шагового двигателя с одновременным включением или одной или двух обмоток управления при регулировке частоты вращения синхронного шагового двигателя в широком диапазоне.
Для решения поставленной задачи в реверсивном универсальном транзисторном регуляторе частоты для разнополярного управления обмотками синхронного шагового двигателя, снабженном для каждой статорной обмотки синхронного шагового двигателя связанным с ней полупроводниковым транзистором, предназначенным для питания обмоток синхронного шагового двигателя, согласно изобретению эмиттер каждого. полупроводникового транзистора подключен к нулю сети питающего переменного напряжения, а коллектор каждого полупроводникового транзистора подключен к первому выводу соответствующей статорной обмотки. Вторые выводы статорных обмоток. объединены в общую точку и подключены к фазе сети переменного напряжения.
Повышение надежности устройства достигается обеспечением исключения короткого замыкания электрической сети через коммутационные транзисторы при нечетком управлении транзисторами, а также уменьшением числа транзисторов.
Снижение трудоемкости изготовления устройства обеспечивается упрощением его конструкции вследствие использования по одному транзистору на каждую из обмоток управления.
Разнополярное управление статорными обмотками синхронного шагового двигателя и расширение функциональных возможностей устройства достигаются отсутствием необходимости использования источника питания постоянного напряжения для статорных обмоток синхронного шагового двигателя при питании от электрической сети переменного тока, использованием свойства транзистора пропускать ток в обоих направлениях при работе в ключевом режиме, а также возможностью коммутирования по одной статорной обмотке за счет подключения вторых выводов статорных обмоток к фазе сети переменного напряжения.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого реверсивного универсального транзисторного регулятора частоты для разнополярного управления обмотками синхронного шагового двигателя; на фиг.2 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из пяти фиксированных положений; на фиг.3 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2, для получения расчетной частоты 40 Гц; на фиг.4 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2, для получения расчетной частоты 60 Гц. Кроме того, на чертеже изображено следующее:
сети
- U - напряжение, поступающее от источника питания переменного напряжения;
- ti - текущее время;
- Ф - фаза;
- 0 - ноль;
- F - магнитный поток;
- A, B, C, D, E - статорные обмотки синхронного шагового двигателя;
- N, S - северный и южный полюсы ротора соответственно;
- Т1, Т2, Т3, Т4, Т5 - полупроводниковые транзисторы;
- I, II, III, IV, V - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора синхронного шагового двигателя;
- прямые линии со стрелками - направление магнитного потока в соответствующей статорной обмотке синхронного шагового двигателя;
- двойные линии со стрелками - направления прямого тока в статорных обмотках. синхронного шагового двигателя;
- пунктирные линии со стрелками - направления обратного тока в статорных обмотках синхронного шагового двигателя;
A
B
C
D
E
- I, I, I, I, I - токи в соответствующих статорных обмотках двигателя. Реверсивный универсальный транзисторный регулятор частоты для разнополярного управления обмотками синхронного шагового двигателя снабжен для каждой статорной обмотки синхронного шагового двигателя связанным с ней полупроводниковым транзистором, предназначенным для питания обмоток синхронного шагового двигателя. Эмиттер каждого полупроводникового транзистора подключен к нулю сети питающего переменного напряжения, а коллектор каждого полупроводникового транзистора подключен к первому выводу соответствующей статорной обмотки. Вторые выводы статорных обмоток объединены в общую точку и подключены к фазе сети переменного напряжения.
Так, реверсивный универсальный транзисторный регулятор частоты для разнополярного управления обмотками синхронного шагового двигателя содержит полупроводниковые транзистор 1 (Т1), транзистор 2 (Т2), транзистор 3 (Т3), транзистор 4 (Т4), транзистор 5 (Т5). Эмиттеры транзисторов 1 (Т1), 2 (Т2), 3 (Т3), 4 (Т4), 5 (Т5) подключены к нулю 6 (0) сети питающего переменного напряжения. Коллектор транзистора 1 (Т1) подключен к первому выводу статорной обмотки 7 (А). Коллектор транзистора 2 (Т2) подключен к первому выводу статорной обмотки 8 (В). Коллектор транзистора 3 (Т3) подключен к первому выводу статорной обмотки 9 (С). Коллектор транзистора 4 (Т4) подключен к первому выводу статорной обмотки 10 (D). Коллектор транзистора 5 (Т5) подключен к первому выводу статорной обмотки 11 (Е).
Вторые выводы статорных обмоток 7 (А), 8 (В), 9 (С), 10 (D), 11 (Е) объединены в общую точку и подключены к фазе 12 (Ф) сети переменного напряжения.
Таким образом, для статорной обмотки 7 (А) синхронного шагового двигателя имеется связанный с ней полупроводниковый транзистор 1 (Т1), предназначенный для питания обмоток синхронного шагового двигателя, для статорной обмотки 8 (В) синхронного шагового двигателя имеется связанный с ней полупроводниковый транзистор 2 (Т2), предназначенный для питания обмоток синхронного шагового двигателя, для статорной обмотки 9 (С) имеется связанный с ней полупроводниковый транзистор 3 (Т3), предназначенный для питания обмоток синхронного шагового двигателя, для статорной обмотки 10 (D) имеется связанный с ней полупроводниковый транзистор 4 (Т4), предназначенный для питания обмоток синхронного шагового двигателя, для статорной обмотки 11 (Е) имеется связанный с ней полупроводниковый транзистор 5 (Т5), предназначенный для питания обмоток синхронного шагового двигателя.
С помощью реверсивного универсального транзисторного регулятора частоты для разнополярного управления обмотками синхронного шагового двигателя возможно осуществить векторное - частотное управление пятифазным синхронным шаговым двигателем, создавая вращающееся магнитное поле, состоящее из пяти фиксированных положений вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора двигателя, изменяя при этом частоту вращения ротора выше или ниже частоты питающей сети.
Реверсивный универсальный транзисторный регулятор частоты для разнополярного управления обмотками синхронного шагового двигателя работает следующим образом.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора реверсивного универсального транзисторного регулятора частоты при разнополярном управлении обмотками синхронного шагового двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 2, в последовательности I-II-III-IV-V и с частотой вращения ротора 40 Гц необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4, 5 (Т1-Т5) в следующем порядке (фиг.3):
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от нуля до t1 включается и работает транзистор 1 (Т1), обеспечивая I (фиг.2) фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 7 (А) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t1 до t2 выключается транзистор 1 (Т1), а включается и работает транзистор 2 (Т2), 5 обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 8 (В) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t2 до t3 выключается транзистор 2 (T2), а включаются и работают транзисторы 1 (Т1) и 5 (Т5), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t3 до t4 выключается транзистор 5 (Т5), а включается и работает транзистор 2 (T2), при этом транзистор 1 (Т1) продолжает работать, обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 8 (В) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t4 до t5 выключаются транзисторы 1 (Т1) и 2 (T2), а включается и работает транзистор 5 (Т5), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 11 (Е) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t5 до t6 выключается транзистор 5 (Т5), а включается и работает транзистор 1 (Т1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 7 (А) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t6 до t7 выключается транзистор 1 (Т1), а включаются и работают транзисторы 4 (T4) и 5 (Т5), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 10 (D) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t7 до t8 выключается транзистор 4 (T4), а включается и работает транзистор 1 (Т1), при этом транзистор 5 (Т5) продолжает работать, обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t8 до t9 выключаются транзисторы 1 (Т1) и 5 (Т5), а включается и работает транзистор 4 (T4), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 10 (D) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t9 до t10 выключается транзистор 4 (Т4), а включается и работает транзистор 5 (Т5), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 11 (Е) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t10 до t11 выключается транзистор 5 (Т5), а включаются и работают транзисторы 3 (Т3) и 4 (Т4), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 9 (С) и 10 (D) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t11 до t12 выключается транзистор 3 (Т3), а включается и работает транзистор 5 (Т5), при этом транзистор 4 (Т4) продолжает работать, обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 10 (D) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t12 до t13 выключаются транзисторы 4 (Т4) и 5 (Т5), а включается и работает транзистор 3 (Т3), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 9 (С) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t13 до t14 выключается транзистор 3 (Т3), а включается и работает транзистор 4 (Т4), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 10 (D) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t14 до t15 выключается транзистор 4 (Т4), а включаются и работают транзисторы 2 (Т2) и 3 (Т3), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 8 (В) и 9 (С) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t15 до t16 выключается транзистор 2 (Т2), а включается и работает транзистор 4 (Т4), при этом транзистор 3 (Т3) продолжает работать, обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 9 (С) и 10 (D) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты от t16 до t17 выключаются транзисторы 3 (Т3) и 4 (Т4), а включается и работает транзистор 2 (Т2), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 8 (В) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты от t17 до t18 выключается транзистор 2 (Т2), а включается и работает транзистор 3 (Т3), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 9 (С) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t18 до t19 выключается транзистор 3 (Т3), а включаются и работают транзисторы 1 (Т1) и 2 (Т2), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 8 (В) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t19 до t20 выключается транзистор 1 (Т1), а включается и работает транзистор 3 (Т3), при этом транзистор 2 (Т2) продолжает работать, обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 8 (В) и 9 (С) в показанном пунктирными стрелками направлении.
1
Начиная с t20, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающее поле статора производит за пять временных тактов, один такт равен 90 электрических градусов, то есть частота вращения поля статора равна f=40 Гц.
Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора с помощью реверсивного универсального транзисторного регулятора частоты при разнополярном управлении обмотками синхронного шагового двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фигуре 2, в последовательности I-II-III-IV-V и с частотой вращения ротора 60 Гц необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 3, 4, 5 (Т1-Т5) в следующем порядке (фиг.4):
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от нуля до t1 включается и работает транзистор 1 (Т1), обеспечивая I (фиг.2) фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 7 (А) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t1 до t2 выключается транзистор 1 (Т1), а включается и работает транзистор 2 (Т2), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 8 (В) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t2 до t3 выключается транзистор 2 (T2), а включается и работает транзистор 3 (Т3), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 9 (С) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t3 до t4 выключается транзистор 3(Т3), а включаются и работают транзисторы 1 (Т1) и 2 (T2), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмотке 7 (А) и 8 (В) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t4 до t5 выключается транзистор 1 (Т1), а включается и работает транзистор 3 (Т3), при этом транзистор 2 (T2) продолжает работать, обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 8 (В) и 9 (С) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t5 до t6 выключается транзистор 2 (T2), а включается и работает транзистор 4 (T4), при этом 3 (Т3) продолжает работать, обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 9 (С) и 10 (D) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t6 до 17 выключаются транзисторы 3 (Т3) и 4 (T4), а включается и работает транзистор 2 (T2), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 8 (В) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t7 до t8 выключается транзистор 2 (T2), а включается и работает транзистор 3 (Т3), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 9 (С) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t8 до t9 выключается транзистор 3 (Т3), а включается и работает транзистор 4 (T4), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 10 (D) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t9 до t10 выключается транзистор 4 (T4), а включаются и работают транзисторы 2 (T2) и 3(Т3), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 8 (В) и 9 (С) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t10 до t11 выключается транзистор 2 (Т2), а включается и работает транзистор 4 (Т4), при этом транзистор 3(Т3) продолжает работать, обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 9 (С) и 10 (D) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t11 до t12 выключается транзистор 3 (Т3), а включается и работает транзистор 5 (Т5), при этом транзистор 4 (Т4) продолжает работать, обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 10 (D) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t12 до t13 выключаются транзисторы 4 (Т4) и 5 (Т5), а включается и работает транзистор 3 (Т3), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 9 (С) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t13 до t14 выключается транзистор 3 (Т3), а включается и работает транзистор 4 (Т4), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 10 (D) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t14 до t15 выключается транзистор 4 (Т4), а включается и работает транзистор 5 (Т5), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 11 (Е) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t15 до t16 выключается транзистор 5 (Т5), а включаются и работают транзисторы 3 (Т3) и 4 (Т4), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 9 (С) и 10 (D) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t16 до t17 выключается транзистор 3 (Т3), а включается и работает транзистор 5 (Т5), при этом транзистор 4 (Т4) продолжает работать, обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 10 (D) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t17 до t18 выключается транзистор 4 (Т4), а включается и работает транзистор 1(Т1), при этом транзистор 5 (Т5) продолжает работать, обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t18 до t19 выключаются транзисторы 5 (Т5) и 1 (Т1), а включается и работает транзистор 4 (Т4), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 10 (D) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t19 до t20 выключается транзистор 4 (Т4), а включается и работает транзистор 5 (Т5), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 11 (Е) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t20 до t21 выключается транзистор 5 (Т5), а включается и работает транзистор 1 (Т1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 7 (А) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t21 до t22 выключается транзистор 1 (Т1), а включаются и работают транзисторы 4 (Т4) и 5 (Т5), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 10 (D) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t22 до t23 выключается транзистор 4 (Т4), а включается и работает транзистор 1 (Т1), при этом транзистор 5 (Т5) продолжает работать, обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t23 до t24 выключается транзистор 5 (Т5), а включается и работает транзистор 2 (Т2), при этом транзистор 1 (Т1) продолжает работать, обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 8 (В) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t24 до t25 выключаются транзисторы 1 (Т1) и 2 (Т2), а включается и работает транзистор 5 (Т5), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 11 (Е) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t25 до t26 выключается транзистор 5 (Т5), а включается и работает транзистор 1 (Т1), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 7 (А) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в положительную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t26 до t27 выключается транзистор 1 (Т1), а включается и работает транзистор 2 (Т2), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании прямого тока по обмотке 8 (В) в показанном двойной стрелкой направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t27 до t28 выключается транзистор 2 (Т2), а включаются и работают транзисторы 1 (Т1) и 5(Т5), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 11 (Е) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t28 до t29 выключается транзистор 5 (Т5), а включается и работает транзистор 2 (Т2), при этом транзистор 1 (Т1) продолжает работать, обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 7 (А) и 8 (В) в показанном пунктирными стрелками направлении;
- в отрицательную полуволну питающего напряжения в моменты времени от t29 до t30 выключается транзистор 1 (Т1), а включается и работает транзистор 3(Т2), при этом транзистор 2 (Т2) продолжает работать, обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании обратного тока по обмоткам 8 (В) и 9 (С) в показанном пунктирными стрелками направлении;
1
Начиная с t30, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора по часовой стрелке. При этом один оборот вращающее поле статора производит за пять временных тактов, один такт равен 60 электрических градусов, то есть частота вращения поля статора равна f=60 Гц.
Аналогичным образом, изменяя временные такты для включения транзисторов в соответствующих полупериодах питающего напряжения сети можно повышать и понижать частоту питающего напряжения статорных обмоток синхронного шагового двигателя и как для других вариантов вращения поля статора, так и для другого числа обмоток статора.
Таким образом, меняя последовательность включения транзисторов, можно изменять скорость двигателя в соответствии с формулой:
,
где fрег - регулировочная частота питающего напряжения, поступающая на статорные обмотки синхронного шагового двигателя, Гц;
fc - частота питающего напряжения сети, fc=50 Гц;
n - такт в электрических градусах;
m - число обмоток.
Таким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано при питании от однофазной сети переменного напряжения для регулирования частоты вращения поля синхронного шагового двигателя в широком диапазоне, а, следовательно, и скорости вращения ротора двигателя как выше, так и ниже частоты питающей сети, при высоких показателях надежности устройства.