Устройство включения реле контроля скольжения синхронного двигателя

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗСЮ Н 02 P 1 50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3388684/24-07 (22) 21. 01. 82 (46) 30. 04. 84. Бюл. Р 16 (72) A.Ê.Àðàêåëÿí, Ю.В.Бурмистров, В.Н.Ларионов, A.À.Ñóïòåëü и В.В.Шишикин (711 Чувашский государственный. университет им.И.Н.Ульянова (53) 925(088.8) .(56) 1.Линдорф Л.С. Повышение надежности работы синхронных электродвигателей. Информационные материалы

ВНИИЭ., М., Госэнергоиздат, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 99723, кл. Н 02 Р 1/50, 1952. (54)(57 ) УСТРОЙСТВО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ

КОНТРОЛЯ СКОЛЬЖЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее реле тока, подключенное к вторичной обмотке тран.сформатора тока цепи статора синхронного двигателя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обес..Я0„„1089744 A печения надежного срабатывания реле контроля скольжения при включении синхронного двигателя на сеть при малом скольжении, в него введены источник питания, трансформатор напряжения, замыкающий контакт реле разности частот синхронного двигателя и сети, блок-контакты выключателя, реле времени, причем вторичная обмотка трансформатора напряжения подключвиа к обмотке реле тока параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, а его первичная обмотка подключена к источнику питания через соединенные последовательно размыкающий блок-контакт выключателя, замыкающий контакт реле разности частот и размыкающий контакт реле времени, обмотка которого подключена к источнику питания через размыкающий блок-контакт выключателя.

1089744

Изобретение относится к автомати- зированным регулируемым электроприводам с синхронными электродвигателями, питаемыми от преобразователей частоты, в которых возникает необходимость ресинхронизации двигателей 5 с промышленной сетью при оперативных либо аварийных отключениях преобразователей.

Дпя. регулируемых электроприводов питательных насосов высокого давле- fQ ния тепловых и aòoìíûõ электростанций, а также для центробежных ком— преСсоров в химической, металлургической, нефтегазовой и других отраслях промышленности применяются мощные (от нескольких сотен кВт и до

10-12 мВт и быстроходные электродвигатели, скорость вращения которых регулируется изменением частоты тока с помощью полупроводниковых вентильных (тиристорных ) преобразователей частоты.

В комплектах устройств затих электроприводов наряду с вентильными преобразователями частоты, системами их коммутации и управления входят также злектромашинные либо статические (тиристорные) управляемые возбудители и устройства управления режимом пуска и синхронизации двигателей с питающей сетью постоянной частоты (50 Гц ).

Пусковые устройства состоят из ксмандоаппаратов и схем на бесконтакт-, ных логических элементах либо из схем с релейно-контакторной аппарату- З5 рой„ аьтоматически реализующих при подаче соответствующих команд сигналов, алгоритмы асинхронного пуска инхронного двигателя, эавершающе-оса втягиванием последнего в синхро- 40 низм, и алгоритм отключения, обеспечивающие гашение магнитного поля двигателя или переключение режима работы вентильного возбудителя из выпрямительного в инверторный. Командный сигнал для реализации алгоритма синхронизации подается реле тока или скорости, реагирующими на бросок тока статора или частоты ротора двигателя и фиксирующими спад этого тока или частоты тока ротора на уровне, соответствующем подсинхронной (входной 1 скорости двигателя.

Пуск электроприводов для работы в режиме с постоянной синхронной

55 скоростью осуществляется автономно с помощью типовых пусковых устройств по стандартному алгоритму асинхронного пуска. Реализация же регулировочных режимов злектроприводов, рав- 60 но как и плавный пуск (разворот ) синхронных электродвигателей, осуществляется с помощью статических преобразователей частоты, управляемых по иному, чем в первом случае, алгоритму, заложенному в системы управления этими преобразователями.

Однако по требованиям технологического процесса и в аварийных случаях, повлекших за собой отключение преобразовательных агрегатов при исправных электродвигателях, в алгоритме управления подобных систем злектроприводов предусматривается автоматическое переключение двигателей на сеть.

Процесс ресинхрониэации отключенных синхронных двигателей, находящихся в режиме выбега с торможением под нагрузкой, осуществляется упомянутыми пусковыми устройствами по стандартному алгоритму асинхронного пуска. Поэтому двигатели после подачи напряжения сети на статор переходят в асинхронный режим вне зависимости от величины начальной скорости их роторов. B тех случаях, когда в момент подачи напряжения на статор скорость вращения двигателей меньше подсинхронной скорости (имеют место большие скольжения ), то броски тока в статоре или частота тока ротора оказываются достаточными для срабаты. вания реле контроля тока или скорости, обеспечивающими срабатывание логической части схемы синхронизации.

Однако в тех случаях, когда начальная скорость ротора больше скорости вхождения в синхронизм, близка к синхронной скорости (либо несколько выше ее),то в момент подачи напряжения на статорную обмотку броски тока "àê же, как и частота тока ротора незначительны или равны нулю.

Следовательно, в области малых скольжений роторов синхронных двигателей по сравнению со скольжениями вхождения в синхронизм не всегда могут срабатывать рабочие реле контроля тока или скорости и поэтому выбег отключенного двигателя не завершается втягиванием в синхрониэм, а наступает асинхронный ход, не всегда завершаемый синхронизацией. В этом случае относительно большая продолжительность работы двигателей на скоростях, ниже синхронных (выGer под нагрузкой и асинхронный ход) недопустима для мощных питательных насосов промышленных паров котлов и нефтегазовых компрессоров, работающих на высокие противодавления.

Кроме того, иэ-эа нагрева демпферных обмоток роторов двигателей продолжительность асинхронного хода ограничи. вается 20-25 с и число ресинхрониэаций до 1-2, что нередко приводит к отключению синхронных двигателей.

Известны способы улучшения условий ресинхрониэации синхронных двигателей: замыкание обмотки возбуждения ротора на оптимальное гасящее сопротивление и дальнейшая подача форси1089744 рованного возбуждения с учетом благоприятного угла вылета ротора) форсировка напряжения питания сННхронного двигателя с помощью питающего трансформатора, имеющего устройство регулирования напряжения под нагрузкой; форсировка возбуждения соседних нормально работающих синхронных машин, кратковременная разгрузка насосов (компрессоров ) до уровня примерно 0,7-0,6 номинальной нагрузки двигателя (1).

Наиболее близким решением к предлагаемому является устройство включения реле контроля скольжения синхронного двигателя, которое содержит в качестве рабочего реле контроля скольжения синхронного двигателя реле тока в цепи статора, дающее импульсы для подачи возбуждения и реле времени, гарантирующее ресинхронизацию при затянувшемся пуске Г23.

Все перечисленные способы не исключают при ресинхронизации режим выбега двигателя под нагрузкой и не направлены на сокращение непосредственно времени формирования и по- . дачи импульсов от рабочих реле контроля тока статора или скорости ротора, сигналы от которых служат началом реализации пусковыми устройствами алгоритмов ресинхронизации. Указанные недостатки присущи также широко применяемым устройствам со статическими возбудителями и с электромашинными возбудителями.

Следовательно, схемы всех известных пусковых устройств и пускового устройства-прототипа в режиме выбега отключенного двигателя с обесточенной статорной обмоткой неработоспособны, так как не исключают асинхронного хода отключенных в окрестностях синхронной скорости cHHxpQH ных двигателей и не предотвращают затягивания процессов ресинхрониэацией или выпадения двигателей из работы.

Цель изобретения — обеспечение надежного срабатывания реле контроля скольжения при включении синхронного двигателя на сеть при малом скольжении.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве включения реле контроля скольжения синхронного двигателя, содержащем реле тока, подключенное к вторичной обмотке трайсформатора тока цепи статора синхронного двигателя, введены источник питания, трансформатор напряжения, замыкающий контакт реле разности частот синхронного двигателя и сети, блок-контакты выключателя, реле. времени, причем вторичная обмотка трансформатора напряжения подключена к обмотке реле тока параллельно вторичной обмотке трансформатора тока, а его первичная обмотка подключена к источнику питания через соединенные последовательно размыкающий блок-контакт выключателя„ замыкающий контакт реле разности

5 частот и размыкающий контакт реле времени, обмотка которого подключена к источнику питания через размыкающий блок-контакт выключателя.

На фиг.1 показана блок-схема электропривода большой мощности, на фиг.2 — принципиальная схема мало мощного (опытного ) с синхронными двигателями, возбуждаемыми соответственно от статического и электромашинного возбудителей и управляемыми стандартными пусковыми устройствами.

В регулировочном режиме эти двнга тели питаются от вентильных (тиристорных ) преобразователей частоты, с помощью которых и систем их управления осуществляется плавный пуск и регулирование скорости двигателей с целью поддержания заданной производительности и напора насосов, компрессоров или иного режима технологического оборудования.

Синхронный электродвигатель 1 работает в нерегулируемом режиме с постоянной (синхронной ) скоростью посЗО ле пуска и синхронизации с сетью осуществляемого схемой пускового устройства 2

Плавный пуск и регулирование скорости двигателя 1 в определенном ди35 апазоне ниже и выше синхронной скорости осуществляется системой 3 управления посредством вентильных преобразователей 4 частоты.

Входным ключом 5 выбора режима, 4П который в положении 6 подает оперативное напряжение управления на пусковое устройство 2, в положении 7 на систему 3 управления и в нулевом положении отключает все устройство

45 задается тот или иной режим работы технологического оборудования.

При задании постоянной скорости положением 6 ключа 5 оперативное на- пряжение управления подается на вход схемы пускового устройства 2. Имеющийся в схеме пускового устройства 2 командоаппарат 8 обеспечивает посредством сигнала 9 включения замыкание выключателя 10 и подачу напряжения на статорные обмотки неподвижного

55 двигателя 1.Под действием. броска пускового тока статорных цепей(или индуцированной,в обмотке возбуждения,ЭДС частоты скольжения)рабочее реле 11 тока статора,включенное на зажимы вторич

60 ных обмоток трансформаторов 12 тока (или реле 11 контроля скорости, включенное на разрядное сопротивление 13 ), срабатывает. При этом вторичная цепь трансформатора 12 не шунтируется

65 трансформатором 14 напряжения, так

1089 /44 как первичная обмотка этого трансформатора разомкнута, а контур нама гничивания обладает. относительно большим сопротивлением.

Реле 11 замыканием замыкающих контактов 15 в оперативных цепях устройства 2 (эти цепи на устройст ве 2 на фиг. 1 не обозначены >J, обеспечивает готовность схем пускового устройства 2 к подаче возбуждения для втягивания вращаю- )О щегося двигателя в синхрониэм. Осуществляется асинхронный пуск двигателя по фиг.1 со статическим возбудителем 16, введенным схемой пускового устройства 2 в инверторный режим и отключенным с помощью автомата гашения поля (АГП) 17 разрядным сопротивлением 13. Асинхронный пуск двигателя с электромашинным возбудителем по фиг.2 осуществляется при введенном сопротивлении

13 с включенным АГП 17, также управляемым схемой пускового устройства 2

Сигналом для подачи возбуждения и втягивания двигателей в синхронизм служит отпадание контакта 15 реле контроля тока, либо скорости 11, совершаемое при спадах пускового тока статора или частоты ЭДС ротора до уровня, определяемого подсинхронной скоростью пускаемого двигателя. Контроль непосредственно синхронизацией двигателей 1, реализация процессов автоматической повторной синхронизации (АПВ), отключения двигателей с гашением поля, а также работа . от цепей защит и сигнализации обеспечивается схемой пускового устройст ва 2.

При задании режима регулирования положением 7 ключа 5 оперативное 40 напряжение управления подается на вход системы 3 управления преобразователя 4 частоты. Система 3 управления реализует включение выключателей 18 и 19, регулирование возбудителя 16, искусственную коммутацию вентилей инвертора, преобразователя

4 и тем самым плавный пуск двигателя

1.

Автоматический плавный пуск двигателя 1 в подобных системах осуществляется как правило, в функции раз ности частот токов сети и статорной цепи двигателя. Сигналы напряжений сети и двигателя посредством трансфор. маторов 20 и 21 напряжений подаются на два входа встроенного в систему 3 управления узла контроля частоты 22, на один иэ выходов которого подключено реле 23 разности частот. Контакты 24 реле 23 вводятся ® в соответствующие оперативные цепи схемы пускового устройства 2 (фиг.1 и 2), реализующие автоматическое повторное включение и синхронизацию двигателей 1 при их оперативном, 65 либо аварийном отключении от преобразователей. Командоаппарат 25 реализует управление системой 3 управления.

При оперативных (необходимых для технологического процесса) переключениях двигателей 1 на сеть или аварийном отключении преобразователей 4 частоты с исправными дви гателями могут иметь место два начальных условия, определяющих алгоритмы AIIB и ресинхронизации: переключениям предшествует работа двигателей с околосинхронной скоростью и переключения при скоростях, меньших скорости вхождения.

В случае аварийного или оперативного переключения двигателей от преобразователей частоты на сеть, имеющих подсинхронную скорость, реле 23 разности частот замыкает свои контакты

24 в цепи трансформатора 14. Отключением с помощью сигнала командоаппарата 25 {или от защиты системы 3 управления ) выключателей 18 и 19 и га.— шением поля двигателя, на первичную обмотку трансформатора напряжения

14 автоматически по цепи, фаза (шина 6) раэмыкающие блок-контакты 26 и 27 выключателей 18 и 19, замыкающий контакт 24, размыкающий контакт

28, реле 29 времени. фаза (шина 7) прикладывается напряжение, обеспечивающее принудительное сРабатывание рабочего реле 11 тока (или скорости ). Выходную цепь трансформатора 14 напряжения трансформатор

12 тока не размыкает . так как в его первичной цепи после отключения статорных обмоток двигателя тока нет и поэтому контуры намагничивания

12 обладают большим сопротивлением.

Срабатывание реле 11 тока, т.е. замыкание его замыкающего контакта

15 в соответствующих цепях устройства 2 обеспечивает выполнение алгоритма подключения статорных обмоток двигателей 1 посредством выключателя 10 к сети по аналогии с первоначальным асинхронным пуском.

Сигнал для подачи возбуждения ,формируется размыканием замыкающего контакта 15 реле 11 тока, обмотка которого обесточивается после размыкания размыкающего контакта 28 реле 29 времени, получавшего питание через замыкающий контакт 30 промежуточного реле 31, на обмотку которого прикладывается напряжение раэмыкающими контактами 32 и 33 выключа-. телей 18 и 19. Уставка реле 29, обеспечивающего выдержку времени на размыкание контактов 28 в цепи трансформатора 14,выбирается таким образом, чтобы гарантировалось и обеспечивалось надежное срабатывание реле 11 тока в цепи статора либо скорости ротора.

1089744 го/зги

Риа1

Составитель E,Пантелькин

Техред T,Ôàíòà Корректор Л. ПилипенкО

Редактор М.Ткач

Заказ 2951/54 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4

Использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить надежное срабатывание реле контроля скольжения синхронного двигателя, а следовательно надежную ресннхронизацию двигателя при переключении ere с преобразователя частоты на сеть промьааленной частоты.