Устройство для пуска синхронной машины

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, содержащее тиристорный преобразователь с непосредственной связью, вход которого предназначен для подключения к сети переменного тока, а выход - к обмотке якоря синхронной машины, формирователи отпирающих импульсов тиристоров указанного преобразователя, датчик положения ротора синхронной машины, два датчика тока якоря, возбудитель постоянного тока, предназначенный для подключения к индуктору синхронной машины, отличающееся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей путем уменьшения установленной мощности преобразователя, введены три элемента совпадения И, два элемента НЕ, блок сравнения измеренного среднего тока с заданным током уставки, преобразователь разности сравниваемых токов в сигнал единичной амплитуды, выходы первого и второго элементов совпадений И подключены к входам соответствующих формирователей отпирающих импульсов тиристоров катодной и аноднойгрупп, одни их входы подключены к соответствующим выходам датчика положения ротора, а другие входы первого и втоi рого элементов совпадений И соединены с выходом третьего элемента сов (Л падения И, один вход которого соединен через первый элемент НЕ с пер- ., вым датчиком тока якоря, а другой вход третьего элемента совпадения И через второй элемент НЕ - с выходом преобразователя разности сравниваемых токов в сигнал единичной со амплитуды, последовательно соединенного с указанным блоком ср нения, вход которого пoJ цcлючeн к второму датчику тока якоря.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зш H 02 P 1/50

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

CO

СР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЯО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ((21) 3577882/24-07 (22) 15.04,83 (46) 23.12.84. Бюл. ¹ 47 (72) Ж.Д.Давидян и Г.Н.Тер-Газарян (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (53) 62-83:621.313.323-52(088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 2811123, кл. Н 02 P 1/50, 1979.

2. Патент ФРГ №- 2132178, кл. Н 02 P 5/34, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ, содержащее тиристорный преобразователь с непосредственной связью, вход которого предназначен для подключения к сети пере-. менного тока, а выход — к обмотке якоря синхронной машины, формирователи отпирающих импульсов тиристоров указанного преобразователя, датчик положения ротора синхронной машины, два датчика тока якоря, возФ будитель постоянного тока, предназначенный для подключения к индуктору синхронной машины, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показате..SU, 1131002 А лей путем уменьшения установленной. мощности преобразователя, введены три элемента совпадения И, два элемента НЕ, блок сравнения измеренного среднего тока с заданным током уставки, преобразователь разности сравниваемых токов в сигнал единичной амплитуды, выходы первого и второго элементов совпадений И подключены к входам соответствующих формирователей отпирающих импульсов тиристоров катодной и анодной- групп, одни их входы подключены к соответствующим выходам датчика положения ротора, а другие входы первого и второго элементов совпадений И соедине- Я ны с выходом третьего элемента совпадения И, один вход которого соединен через первый элемент НЕ с пер-, уев вым датчиком тока якоря, а другой вход третьего элемента совпадения

И через второй элемент НŠ— с выходом преобразователя разности сравниваемых токов в сигнал единичной амплитуды, последовательно соединенного с укаэанным блоком сравнения, вход которого подключен к второму датчику тока якоря.

1 l 31002

15

25

35

55

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска мощных синхронных двигате лей и компенсаторов от промышленной сети 50 Гц через вентильный преобразователь °

Известно устройство для пуска синхронного двигателя, содержащее преобразователь частоты, к выходу которого подключен синхронный двигатель, а обмотку возбуждения под- ключают к возбудителю, систему управления преобразователем частоты.

При питании от сети переменного тока преобразователь чаще всего выполняется по типу преобразователя частоты с непосредственной связью.

Использование такого преобразователя с естественной коммутацией целесообразно в случаях, когда частота на выходе преобразователя, т.е. частота двигателя, существенно меньше частоты питающей сети.

B других случаях используются схемы преобразователей частоты с непосредственной связью с принудительной коммутацией или с промежуточным звеном переменного тока повышенной частоты, которые позволяют, повысить частоту на выходе преобразователя, т.е. получить на выходе регулируемую частоту от нуля до 50 Гц при питании от сети также частотой 50 Гц (.13.

Однако эти схемы отличаются сложностью и большой установленной мощностью дополнительных коммутирующих устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для пуска синхронной машины, содержащее тиристорный преобразователь с непосредственной ,связью, вход которого предназначен для подключения к сети переменного тока, а выход — к обмотке якоря синхронной машины, формирователь отпирающих импульсов тиристоров, датчик положения ротора, датчики тока якоря, отдельный возбудитель постоянного тока, .который соединен с индуктором синхронной машины, а также схемы управления током (23.

Недостаток известного устройства связан с тем, что для пуска синхрон" ной машины(двигателя), когда нагрузка его мало используется, мощность преобразователя соизмерима с предель ной мощностью синхронной машины, что экономически невыгодно.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей путем уменьшения установленной мощности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для пуска синхронной машины, содержащее тиристорный преобразователь с непосредственной связью, вход которого предназначен для подключения к сети переменного тока, а выход — к обмотке якоря синхронной машины, формирователи отпирающих импульсов тиристоров указанного преобразователя, датчик положения ротора синхронной машины, два датчика тока якоря, возбудитель постоянного тока, предназначенный для подключения к индуктору синхронной машины, введены три элемента совпадения И, два элемента НЕ, блок сравнения измеренного среднего тока с заданным токоМ уставки, преобразователь разности сравниваемых токов в сигнал единичной амплитуды, выходы первого и второго элементов совпадений И подключены к входам соответствующих формирователей отпирающих импульсов тиристоров катодной и анодной. групп одни их входы подключены к соответствующим выходам датчика положения ротора, а другие входы первого и второго элементов совпадений И соединены с выходом третьего элемента совпадения И, один вход которого соединен с первым датчиком тока якоря через первый элемент НЕ, а другой вход третьего элемента совпадения И через второй. элемент

НŠ— к выходам преобразователя разности сравниваемых токов в сигг нал единичной амплитуды, последовательно соединенного с укаэанным блоком сравнения, вход которого подключен к второму датчику тока якоря.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для пуска синхронной машины; на фиг. 2 — диаграмма напряжений сети и тока в обмотке двигателя.

Устройство для пуска синхронной машины(двигателя)1, содержит тиристорный преобразователь 2 частоты r непосредственной связью — циклоконвертор. В данном примере преобразователь выполнен по нулевой схеме, 002 4

20

3 lI3I соответственно нейтраль двигателя соединена пунктирной линией с нейтралью сети. Фаза А преобразователя на схеме раскрыта, фазы В и С изображены в виде блоков. Система управления изображена для фазы А, Система управления фаз В и С выполняется аналогичным образом. Индуктор двигателя подключен к отдельному возбудителю 3. На валу двигателя установлен датчик 4 положения, на выходах которого создаются и поддерживаются положительные потенциалы в течение промежутка времени, пока полюс соответствующей полярности 15 находится в зоне полюсного деления фазы обмотки переменного тока двигателя.

Система управления состоит из формирователей 5 и 6 отпирающих импульсов тиристоров, двух датчиков

7 и 8 тока, трех элементов совпадения И 9-)1, двух элементов НЕ 12 и

l3, преобразователя 14 разности сравнивающих сигналов в сигнал единичной амплитуды, блока 15 сравнения, нри этом входы формирователей отпирающих импульсов 5 и 6 соединены с выходами первой и второй схемы совпадения И 9 и 10, рдни входы которых

30 соединены с выходами датчика 4 положения, а другие входы — с выходом третьего элемента совпадения И ll, один вход третьего элемента И ll соединен с первым датчиком 7 тока якоря через первый элемент НЕ 13, а другой вход через второй элемент

HE 12 — с выходом преобразователя

l4 разности сравниваемых сигналов токов в сигнал единичной амплитуды, последовательно соединенного с бло- 40 ком 15 сравнения, выход соединен с вторым датчиком тока якоря 8.

Устройство работает следующим образом.

В процессе пуска датчик 8 тока измеряет среднюю величину пускового тока двигателя. Величина этого тока в блоке 15 сравнения сравнивается с заданной величиной тока З (устав- .ки пускового тока). На выходе этого 50 блока вырабатывается разностный сигнал, величина которого равна разности между действительной н заданной величиной пускового тока. Этот разностный сигнал подается на ука- 55 занный преобразователь 14, который вырабатывает запрещающий сигнал, длительность которого прямо пропорциональна разности между действительной и заданной величиной пускового тока. Этот запрещающий сигнал через элемент НК 12 подается на вход элемента совпадения И II. Одновременно другой. датчик 7 тока фиксирует наличие тока двигателя. При наличии тока двигателя на выходе датчика вырабатывается запрещающий сигнал, который снимается, когда ток двигателя становится равным нулю. Этот запрещающий сигнал через элемент

НЕ 13 подается на другой вход элемента совпадения И Il. Таким образом, на выходе элемента совпадения И )l сигнал возникает тогда, когда сняты запреты на обоих входах элемента совпадения И 1). Наличие сигнала на выходе элемента совпадения И ll означает, что среднее значение пускового тока не превосходит заданной величины и мгновенное значение тока двигателя равно нулю. При наличии сигнала на выходе элемента совпадения И 11 и в зависимости от положения ротора и, соответственно, сигнала датчика положения на выходе Al и А2 через элемент совпадения И 9 или элемент совпадения И 10 запускается один из формирователей отпирающих импульсов — формирователь 5, формирующий отпирающие импульсы тиристоров катодной группы, или формирователь 6, формирующий отпирающие импульсы -. тиристоров анодной группы. Отпирающие импульсы формируются с некрторой задержкой во времени(порядка нескольких мс), необходимой для восстановления запирающих свойств тиристора.

На выходе формирователя формируется единичный отпирающий импульс, который подается на вентили тиристорного коммутатора. В зависимости от положения ротора отпирающий импульсы подают на вентили анодной или катодной групп так, чтобы полярность тока импульса в обмотке переменного тока соответствовала полярности полюса, ось которого находится в пределах полюсного деления данной обмотки. При этом создаваемые импульсные моменты всегда положительны. При подаче единичного отпирающего импульса на тиристоры вентильного коммутатора отпирается тот тиристор, анодное напряжение на котором наибольшее(в мостовых схемах также тот тиристор, катодное напряже-. ние которого наименьшее). Это

S 1131002 вызывает протекание единичного импульса тока в обмотке переменного тока машины. От взаимодействия этого тока с потоком возбуждения создается импульс вращающего момента. Ввиду того, что импульс тока создается « переменным напряжением сети, которое 3 проходит через нуль и меняет полярность, мгновенное значение импульса тока также неизбежно по истечении 1 импульса тока, если характер нагрузки индуктивный, что практически имеет место, имеет форму синусоидальной функции, максимум которой приходится на момент, когда функция

«апряжения проходит нуль. При индуктивной нагрузке форма импульса тока симметрична.

Длительность импульса, как

О следует из диаграммы, равна (- =2Т! — 2 ., где Ф вЂ” угол {фаза) отпирающего импульса относительно напряжения, которое формирует импульс тока(фаза А). времени при отсутствии отпирающего сигнала становится равным нулю.

Когда ток импульса становится равным нулю, на входе элемента совпадения

И Il(ïî каналу наличия тока)появляется разрешаюший сигнал для подачи следующего отпирающего импульса.

Если среднее з««ачение пускового тока после протекания импульСа тока не превосходит заданную величину уставки, то на другом входе элемента И 11 (по каналу измерения тока) также появляется разрешающий сигнал и формирователь формирует следующий отпирающий импульс. Если среднее зна-д чение пускового тока превзошло заданную величину, то разрешающий сигнал на входе элемента совпадения

И 11 возникает с некоторой задержкой.

Это приводит к увеличению паузы

30 между импульсами и, следовательно, уменьшению значения тока.

Таким образом, вентильный коммутатор работает в режиме естественной коммутации, когда тиристор запирается естественным образом при совпа-35 денни прямого тока до нуля при отсутствии отпирающего сигнала.

На диаграмме(фиг. 2)напряжений сети и тока в обмотке двигателя при питании вентильного коммутатора от трехфазной сети переменного тока по нулевой схеме изображены напряжения питающей сети Ug, Up,, Uq и импульсы тока в обмотке двигателя при различных углах управления О(., т.е. при 45 различных фазах отпирающего импульса, подаваемого на тиристоры тиристорного коммутатора.

Как следует из диаграммы, импульс тока начинается с момента подачи SO отпирающего импульса под действием напряжения той фазы, которое имеет наибольшее положительное значение

ifв данном случае фазы А). Форма

Длительность импульса, в зависимости от фазы отпирающего импульса, может регулироваться в пределах

О ъ о от =300 до L > =30; при частоте

50 Гц этому соответствуют длительности импульсов 16,6 — 3,3 мс.

Углы управления, соответствующие этим предепьным значениям, составо о ляют « = сС „.„,=ЗО и K = 150 соответственно отпирается тиристор фазы В от напряжения U .

Таким образом, данное устройство позволяет использовать вентильный коммутатор, выполненный по схеме преобразователя частоты с непосредственной связью с естественной коммутацией, для пуска синхронных машин, номинальная частота которых равна(или соизмерима)частоте сетй„ с возможностью регулирования величины пускового тока при питании от нерегулируемой сети частотой 50 Гц. При этом обеспечивается улучшение массогабаритных показателей всего устройства, поскольку исключены двойное преобразование энергии в выпрямителе и инверторе, а также устройства

I искусственной коммутации, силовые. индуктивные и емкостные элементы.

1131002

Заказ 10129 Ти аж 666

° алкал ШВ теэт, е. Узгород,уа.йрфевткаа, 4