Способ синхронизации синхронного электродвигателя

 

СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, при котором контролируют частоту скольжения и положение ротора относительно синхронной системы координат, связанной с напряжением питания, фиксируют момент достижения частоты скольжения ЗЕоданного значения, а положения ротора - оптимального значения относительно синхронной системы координат с последующей подачей напряжения воз&уждения на синхронный электродвигатель , отличающийс я тем, что, с целью снижения максимальных усилий в механической части электропривода и удар.ных токовэлеК7 тродвигателя при переменной нагрузке на валу, одновременнЬ с контролем указанных параметров дополнительно контролируют приращение средней угловой скорости вращения за каждый полупериод ч.астоты скольжения по отнсяиению к скорости за предыдущий полупериод частоты скольжения ив момент достижения частоты скольжения Э положения ротора заданных значений, (О а приращения скорости величины, меньшей заданного значения, осущ§ствляют подачей напряжения возбуждения. СП аь

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5В Н 02 Р 1/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф С

° °

° с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3481067/24-07 (22) 17.08.82 (46) 23.11.83. Бюл. 943 (72) Д.К.Крюков, В.Э.Воскобойник, H.И.Школа и М.H.Кацнельсон (71) Днепропетровский горный инетитут им. Артема . (53) 621. 313. 37-57$(088 ° 8) (56) 1. Патент Японии. Р 54-26685, кл. 55 .с 13, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 520681, кл. Н 02 P 1/46, 1 976. (54) (57) .СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ СИНXPOHHOI 0 33IEKTPOQBIII ATEJIH, при кото-. ром контролируют частоту скольжения и положение ротора относительно синхронной системы координат, связанной с напряжением питания, фиксируют момент достижения частоты скольжения заданного значения, а положения

„„SU„„1056410 А ротора — оптимального значения огносительно синхронной системы координат с последующей подачей напряжения возбуждения на синхронный электродвигатель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения максимальных усилий в механической части электропривода и ударных токoB электродвигателя при переменной нагрузке . на валу, одновременно с контролем указанных параметров дополнительно контролируют приращение средней угловой скорости вращения эа кажднй полупериод частс>ты скольжения по отношению к скорости эа предыдущий полупериод частоты скольжения и в момент достижения частоты скольжения ф положения ротора заданных значений, а приращения скорости величины, мень шей заданного значения, осуществляют подачей напряжения возбуждения.

1056410

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к автоматическому управлению пуском синхронных двигателей, особенно приводов, содержащих упругие звенья, например синхронных электродвигателей мощных мельниц самоизмельчения. хрон ного электродвигателя, к огда возбуждение электродвигателя включается сигналом от элемента, измеряю10 щего наводимую в обмотке возбуждения

ЭДС Г1).

Однако по этому способу возбуждение может быть подано при неблагоприятном угловом положении ротора, что вызывает значительные ударные во неудачных пусков.

Наиболее близк им тех ническим решением к изобретению является способ синхронизации синхронного электродвигателя, при котором измеряют частоту скольжения и положение ротора относительно синхронной системы координат, связанной с напряжением питания, включают возбуждение при выполНенни двух условий: уменьшении частоты с к аль жени я,. до з ада н ног о у ров н я и при оптимальном положении ротора относительна синхронной системы координат f2 j.

При асинхронном пуске синхронных электродвигателей наряду со средней составляющей электромагнитного момента, обеспечивающей разгон, имеет место переменная составляющая с частотой 251(S - скольжение; 1 - частота, питающей сети) . Механическая часть некоторых приводов содержит упругие звенья и имеет определенную частоту собственных колебаний. В процессе пуска наступает момент, когда частота переменной составляющей электромагнитного момента совпадает с собственной частотой механической части, что ведет к резонансному усилив крутильных колебаний и увеличению максимальных нагрузок в приводных механизмах.

Частота эта наблюдается в зоне синхронизации. Выбор правильного момента подачи возбуждения здесь особенно важен. Для этих приводов характерно подавляющее большинство средних и легких пусков, хотя не исключены и тяжелые пуски (особенно после аварии) . По известному способу синхронизации включение возбуждения происходит во всех случаях при одинаковой величине скольжения, соответствующей условиям тяжелого пуска. Таким образом, в случае средних и легких пусков возбуждение происходит рано, что ведет к увеличению в несколько раз амплитуды переменной составляющей электромагнитного момента и резкому усиленйю крутильных колебаний, вызывающих перегрузки в приводе.

Известен способ синхронизации син15 токи двигателя и увеличивает количест20

Вследствие этого практически каждый средний или легкий пуск при подаче возбуждения по известному способу превращается ь тяжелый. Целью изобретения является снижение максимальных усилий в механической части электропривода и ударных токов электродвигателя при любой нагрузке на валу.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу синхрониза" ци . синхронного электродвигателя, при котором контролируют частоту скольжения и положение ротора относительно синхронной.системы координат, связанной с напряжением питания, Фиксируют момент достижения частоты скольжения заданного значения, а положения роторами в оптимального значения относительно синхронной системы координат с последующей подачей напряжения возбуждения на синхронный электродвигатель одновременно с контролем указанных параметров дополнительно контролируют приращение средней угловой скорости вращения за каждый полупериод частоты скольжения по отношению к скорости за предыдущий полупериод частоты скольжения и в момент достижения частоты скольжения, положения ротора заданных значений, а приращения скорости величины, меньшей заданного значения, осуществляют подачей напряжения возбуждения.

На чертеже приведен пример выполнения устройства, в котором реализуется способ синхронизации синхронного электродвигателя.

Устройство содержит индикатор 1 нуля, который через элемент 2 паузы и интеграторы 3 и 4 соединен с нелинейными элементами 5 и б. Релейный элемент 7 периода через нуль и управления входом соединен с выходом элемента 2 паузы, а выходами — с вторыми входами интеграторов 3 и 4 и элементом 8 определения приращения средней угловой скорости электродви- гателя, другие входы элемента 8 соединены с выходами интеграторов 3 и

4, а выход — с наполнителем 9. Выход наполнителя 9 соединен с входами сумматоров 10 и 11 . Второй вход сумматора 10 соединен с выходом индикатора нуля„ а выход через нелинейный элемент 12 — c вторым входом второго сумматора 10.

Способ в указанном устройстве реализуется следующим образом.

Задают определенное значение средней скорости, затем, по мере его разгона, непрерывно измеряют величину средней угловой скорости эа каждый полупериод частоты скольжения, который определяют по положительным и отрицательным полупериодам тока возбуждения. В результате осуществляет1056410 город, ул.Прбектная,4 ся контроль приращения средней скорости эа каждый полунериод частоты скольжения ло отношению к скорости за предыдущий полупериод частоты скольженйя. Кроме того, задают определенное угловое положение ротора относительно синхронной системы координат, при котором момент возбуждения наиболее благоприятен. В момент достижения приращения средней угловой скорости значения, которое 10 меньше заданного, и одновременно заданного углового положения и заданной..частоты скольжения, подают возбуждение.

В устройстве элемент 2 паузы производит задержку передних фронтов. положительных и отрицательных импульсов на заданное время, что предотвращает срабатывание устройства на низких скоростях вращения двигателя, а также дает возможность обнулить интеграторы 3 и 4 в определенные моменты.Релейный элемент 7 перехода через нуль .и управления формирует сигнал, разрешающий работу элемента 8 опреде- >5 ления приращения средней скорости двигателя только во время перехода тока возбуждения через нуль, а затем обнуляет один из интеграторов. Элемент 12 времени позволяет производить подачу возбуждения при определенном угловом положении ротора, Это достигается тем, что задан.ная величина ширины импульса элемента 12 времени является устанавливаемой относительной действительной 35 величины ширины импульса. Переменное напряжение с частотой скольжения, )подводимое,к индикатору 1 нуля, преобразуется в напряжение прямоугольной формы с частотой скольжения,,ко- 4р торое через элемент 2 паузы, в случае положительного его значения, подается на интегратор 3, а в случае отрицательного — на вход интегратора 4, где преобразуется в напряжение,45 пропорциональное длительности прямоугольного импульса. Последнее поступает на вход нелинейного элемента 5 (полупериод положительного значения тока возбуждения) или на вход нелинейного элемента 6 (полупериод отрицательного значения тока возбуждения) . Здесь и определяются средние угловые скорости за соответствующие полупериоды тока возбуждения (или частоты скольжения) ° 55

Точно в момент перехода тока возбуждения через нуль по сигналу с элемента 7 в элементе 8 определения приращения средней угловой скорости происходит сравнение средней угловой 60 скорости двигателя за предыдущий полупериод тока возбуждения со средней скоростью за последующий полупеВНИИПИ Заказ 9/34/53

Филиал ППП "Патент", г. Уж риод тока возбуждения. Сразу же после сравнения элемент 7 формирует сигнал на обнуление соответствукщего интегратора, который вырабатывал напряжение для определения длительности предыдущего полупериода тока возбуждения, подготавливая его к последующему определению следующего полупериода тока возбуждения. Если в результате сравнения в элементе 8 оказывается, что приращение угловой скорости двигателя меньше определенной заданной величины,то на выходе элемента 8 появляется сигнал, который

„лительно поддерживается накопителем

9 сигналов.С появлением сигнала на входе а сумматора 10 выполняется первая предпосылка для включения возбуждения.На выходе сумматора 10 сигнал появляется только тогда, когда имеется сигнал и на входе Ъ. Второй предпосылкой: включения возбуждения является сигнал об угловом положении ротора. По выполнении первой предпо-, сылки на входе а сумматора 11 также проходит сигнал. На выходе сумматора

11 появляется теперь в течение продолжительности отрицательной полуволны сигнал, соответствующий фактической величине ширины импульса.

Если происходит замедление на заданную величину ширины импульса элементом 12 времени для определения оптимального момента времени, на выходе элемента 12 возникает сигнал, который таким образом находится на входе

/ сумматора .10. Поэтому на выходе сумматора 10 появляется сигнал, который поступает в схему тиристорного возбудительного устройства для включения возбуждения °

По данному способу синхронизации система подачи возбуждения сама выбирает скольжение и благоприятное угловое Положение для включения возбуждения в зависимости от величины нагрузки двигателя, что позволяет исключить раннюю подачу возбуждения при любой загрузке двигателя и при изменении величины питающего напряжения.По сравнению с базовым способом подачи возбуждения синхронных двигателей данный способ значительно ослабит резонансные крутильные колебания, так как при прохождении эоны резонанса колебательная составляющая электромагнитного момента невозбужденного двигателя в несколько раз, меньше, чем у возбужденного. Моделирование на ЦВИ асинхронного пуска путем интегрирования дифференциальных уравнений Парка-Горева показывает, что величина. максимума крутящего момента снижается примерно в 2 раза при применении пРедлагаемого способа °

Тираж 687 Подписное