РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к реверсивным вентильно-индукторным электроприводам и предназначена для приведения в движение машин и механизмов в случаях, когда определяющим фактором является простота изменения направления вращения ротора двигателя, не требующая дополнительного внешнего подключения, например, к приводу стрелочных переводов железнодорожного транспорта, который значительно удален от системы управления реверсом.
Известен электропривод, содержащий двигатель постоянного тока, реверсирование направления вращения якоря которого осуществляют путем изменения полярности подаваемого напряжения (см. книгу Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1974, с.206).
Недостатком известного электропривода является сложная конструкция двигателя постоянного тока, содержащая скользящий контакт, что сужает область его применения и усложняет использование известного двигателя в существующих системах управления реверсивным электроприводом для привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта.
Известен также электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, реверсирование направления вращения ротора которого осуществляют путем изменения порядка чередования фаз (см. книгу Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1974, с.510-511).
Недостатком известного электропривода является то, что асинхронный электродвигатель не может работать от постоянного напряжения, что также сужает область его применения и усложняет использование известного асинхронного электродвигателя в существующих системах управления реверсивным электроприводом для привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта.
Наиболее близким по технической сущности к предложенной полезной модели является вентильно-индукторный электропривод (см. Интернет-сайт, режим доступа: http://services.eng.uts.edu.au/cempe/subjects_JGZ/eet/EET_Switched%20Reluctance%20Motor_JGZ_7_3_05.pdf. Структурная схема SRM показана на Fig.10 в статье 48550 Electrical Energy Technology «Switched Reluctance Motor», раздел 6. SRM Drive System), содержащий вентильно-индукторный электродвигатель с ротором без обмотки, выпрямитель, датчик положения ротора и микропроцессорную систему управления, при этом вход постоянного тока выпрямителя подключен к источнику питания постоянного тока, выход переменного тока выпрямителя соединен с электродвигателем, ротор которого жестко связан с датчиком положения ротора, выход датчика положения ротора соединен с входом микропроцессорной системы управления, выход микропроцессорной системы управления подключен к входу переменного тока выпрямителя.
Однако для работы известного вентильно-индукторного электродвигателя в существующих системах управления реверсивным электроприводом требуется передача сигнала в микропроцессорную систему управления двигателем, например, от внешнего задатчика направления вращения ротора электродвигателя. Это усложняет использование известного вентильно-индукторного электропривода в качестве привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта из-за сложности изменения направления вращения ротора электродвигателя и дополнительного расхода кабельного материала при большом расстоянии между системой управления реверсом и известным электродвигателем.
Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции реверсивного вентильно-индукторного электропривода, упрощающей его использование в составе привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта с двухпроводной, четырехпроводной и пятипроводной схемами управления.
Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящей полезной модели, является обеспечение возможности управления реверсированием вентильно-индукторного электропривода посредством возможности изменения порядка следования фаз при питании переменным трехфазным напряжением или подачи однополярного питающего напряжения на одну из двух пар питающих цепей.
Указанный технический результат достигается тем, что в реверсивный вентильно-индукторный электропривод, содержащий вентильно-индукторный электродвигатель с ротором без обмотки, выпрямитель, датчик положения ротора и микропроцессорную систему управления, при этом вход выпрямителя подключен к источнику питания, ротор электродвигателя жестко связан с датчиком положения ротора, выход датчика положения ротора соединен с первым входом микропроцессорной системы управления, согласно полезной модели, введены задатчик направления вращения ротора электродвигателя и электронный коммутатор, при этом вход задатчика направления вращения ротора электродвигателя соединен с входом выпрямителя, а выход - со вторым входом микропроцессорной системы управления, первый выход выпрямителя соединен с первым входом электронного коммутатора, выход электронного коммутатора соединен с электродвигателем, второй выход выпрямителя подключен к третьему входу микропроцессорной системы управления, выход микропроцессорной системы управления подключен ко второму входу электронного коммутатора.
Единое конструктивное выполнение реверсивного вентильно-индукторного электропривода с задатчиком направления вращения ротора электродвигателя, вход которого соединен с входом выпрямителя, а выход - со вторым входом микропроцессорной системы управления, обеспечивает возможность преобразовывать подаваемое на выпрямитель напряжение в последовательность импульсов, обрабатываемых микропроцессорной системой управления. Это позволяет обеспечить реверсирование вращения ротора электродвигателя путем изменения порядка следования фаз, при питании переменным трехфазным напряжением, или подачи однополярного питающего напряжения на одну из двух пар питающих цепей, и упрощает применение реверсивного вентильно-индукторного электропривода в части использования в качестве привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта, которые значительно удалены от системы управления реверсом вентильно-индукторного электродвигателя.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором показана функциональная схема предложенного реверсивного вентильно-индукторного электропривода. Позиции на чертеже обозначают следующее: 1 - вентильно-индукторный электропривод (на схеме обозначено пунктиром); 2 - вентильно-индукторный электродвигатель с ротором без обмотки; 3 - выпрямитель; 4 - электронный коммутатор; 5 - датчик положения ротора; 6 - микропроцессорная система управления; 7 - задатчик направления вращения ротора электродвигателя.
Реверсивный вентилыю-индукторный электропривод 1 содержит вентильно-индукторный электродвигатель 2 с ротором без обмотки, выпрямитель 3, электронный коммутатор 4, датчик 5 положения ротора, микропроцессорную систему управления 6 и задатчик 7 направления вращения ротора электродвигателя. При этом вход выпрямителя 3 подключен к источнику питания, первый выход выпрямителя 3 соединен с первым входом электронного коммутатора 4. Выход электронного коммутатора 4 соединен с электродвигателем 2, ротор которого жестко связан с датчиком 5 положения ротора. Выход датчика 5 положения ротора соединен с первым входом микропроцессорной системы управления 6. Вход задатчика 7 направления вращения ротора электродвигателя соединен с входом выпрямителя 3. Выход задатчика 7 направления вращения ротора электродвигателя соединен со вторым входом микропроцессорной системы управления 6, выход которой подключен ко второму входу электронного коммутатора 4. Второй выход выпрямителя 3 подключен к третьему входу микропроцессорной системы управления 6.
Задатчик 7 направления вращения ротора электродвигателя представляет собой электронное устройство, преобразующее входное напряжение в импульсную последовательность низкого напряжения для дальнейшей обработки в микропроцессорной системе управления 6.
Выпрямитель 3 преобразует переменный ток в пульсирующий.
Электронный коммутатор 4 представляет собой силовые электронные ключи, соединенные по схеме «мост», в диагональ которого включается обмотка статора электродвигателя 2.
Реверсивный вентильно-индукторный электропривод работает следующим образом.
При питании вентильно-индукторного электропривода 1 от сети постоянного тока задатчик 7 направления вращения ротора электродвигателя определяет полярность подаваемого на выпрямитель 3 напряжения и передает соответствующую ей последовательность импульсов в микропроцессорную систему управления 6, которая производит переключения в электронном коммутаторе 4 для изменения направления вращения ротора электродвигателя 2.
При питании вентильно-индукторного электропривода 1 от сети трехфазного напряжения задатчик 7 направления вращения ротора электродвигателя преобразует это напряжение в последовательность импульсов, которая обрабатывается в микропроцессорной системе управления 6 для изменения направления вращения ротора электродвигателя 2. При этом микропроцессорная система управления 6 детектирует последовательность чередования фаз, а также потерю какой-либо фазы.
ООО Электротехнический завод «ГЭКСАР» изготовлен электропривод ЭМСУ (электродвигатель малогабаритный стрелочный универсальный), предназначенный для привода стрелочного перевода железнодорожного транспорта, который содержит вентильно-индукторный электродвигатель, состоящий из явнополюсного статора с сосредоточенными обмотки (катушками), и явнополюсный пассивный ротор, число полюсов которого отличается от числа полюсов статора. Выпрямитель собран на шести диодах типа KBU10J, соединенных по мостовой схеме. Электронный коммутатор подключен с одной стороны к выходу выпрямителя через параллельный конденсатор, а с другой стороны к статорным катушкам электродвигателя, и состоит из шести полупроводниковых силовых IGBT транзисторов (ключей) типа IRG4IBC30UD и шести полупроводниковых силовых диодов типа 15ETH06FP. Датчик положения ротора содержит три щелевых оптрона типа К3ПРЛ01, закрепленных на статоре и диск с вырезами, размещенный на валу ротора. Задатчик направления вращения ротора электродвигателя собран на двух выпрямителях типа B10S и оптронах типа PS2801-1. Основу микропроцессорной системы управления составляет микроконтроллер, управляющий ключами электронного коммутатора в соответствии с импульсной последовательностью на выходе задатчика направления вращения ротора и сигналами датчика положения ротора.
По сравнению с прототипом предложенный реверсивный вентильно-индукторный электропривод не требует дополнительного внешнего подключения к электроприводу, что позволяет эффективно использовать его в качестве привода стрелочных переводов железнодорожного транспорта, которые значительно удалены от системы управления реверсом.
Предложенное конструктивное решение позволяет производить вентильно-индукторные электроприводы универсальные по роду питающего напряжения и по подключению, которые могут устанавливаться в любые существующие системы реверсивного нерегулируемого электропривода без доработки схемы и алгоритма управления электроприводом.