Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель - повышение надежности пуска путем увеличения среднего электромагнитного момента, создаваемого обмоткой возбуждения воздействием на параметры пускового устройства ротора. Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя содержит последовательно соединенные резистор 4 и конденсатор 5 переменной емкости, подключенные параллельно обмотке возбуждения 2 синхронного электродвигателя 3, и встречно-параллельно включенные тиристоры 7 и 8, шунтирующие конденсатор 5 при разноименной полярности ЭДС и тока обмотки возбуждения . При одноименной полярности ЭДС и тока обмотки 2 возбуждения происходит емкостная компенсация индуктивности обмотки возбуждения, рост тока и уменьшение его фазового сдвига, что ведет к росту ускоряющего момента. Управление тиристорами 7 и 8 производится ключами 11 и 12 от реле 16 и 19, реагирующих на полярность ЭДС обмотки возбуждения через датчик 13 ЭДС. 4 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)3 Н 02 P 1/50 г СУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ю

>ю М

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4783561/07 (22) 17.01,90 (46) 23.01.92. Бюл. Ю 3 (71) Днепродзержинский индустриальный институт им. М.И.Арсеничева (72) В.Б.Низимов и С.В.Колычев (53) 62-83: 621.313.323.013.8-57 (088.8) (56) Патент ФРГ t>4. 1945801, кл. Н 02 P 1/50, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 1649628, кл. Н 02 P 1/50, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АСИНХРОННОГО

ПУСКА СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ .. (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель — повышение надежности пуска путем увеличения среднего электромагнитного момента. создаваемого обмоткой возбуждения воздействием на параметры

>5lJ„, 1707721 А1 пускового устройства ротора. Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя содержит последовательно соединенные резистор 4 и конденсатор 5 переменной емкости, подключенные параллельно обмотке возбуждения 2 синхронного электродвигателя 3, и встречно-параллельно включенные тиристоры 7 и 8, шунтирующие конденсатор 5 при разноименной полярности ЭДС и тока обмотки возбуждения. При одноименной полярности ЭДС и тока обмотки 2 возбуждения происходит емкостная компенсация индуктивности обмотки возбуждения, рост тока и уменьшение его фазового сдвига, что ведет к росту ускоряющего момента. Управление тиристорами 7 и 8 производится ключами 11 и 12 от реле 16 и 19, реагирующих на полярность

ЭДС обмотки возбуждения через датчик 13

ЭДС. 4 ил.

1707721

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска синхронных электрических машин, преимущественно синхронных двигателей, имеющих в своем составе управляемый полупроводниковый возбудитель для питания обмотки возбуждения.

Целью изобретения является повышение надежности пуска путем увеличения среднего электромагнитного момента. создаваемого обмоткой возбуждения в процессе асинхронного пуска синхронного электродвигателя, На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 — схема конденсатора переменной емкости; на фиг.3— схема блока скольжения; на фиг.4 — вариант устройства.

Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя содержит управляемый преобразователь 1 с блоком уп равления (не показан) дпя питания обмотки 2 возбуждения синхронного двигателя 3.

К выходным зажимам управляемого преобразователя подключены последовательно соединенные резистор 4 и конденсатор 5.

К выходу управляемого преобразователя 1 подключен блок 6 скольжения, Встречнопараллельно включенные тиристоры 7 и 8 снабжены цепями управления, включенными между управляющими электродами тиристоров 7 и 8, имеющими пороговые элементы 9 и 10 и управляемые ключи 11 и

12. К датчику 13 ЭДС ротора подключены исполнительные цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные диод 14, токоограничивающий резистор 15 и реле 16, а вторая — диод 17, токоограничивающий резистор 18 и реле 19. Выход первого реле 16 соединен с входом первого управляемогО ключа 11, а выход второго реле 19 — с входом второго управляемого ключа 12. Диоды 14 и 17 включены встречно-параллельно. Встречно-параллельно включенные тиристоры 7 и 8 подключены параллельно конденсатору 5. Выход блока 6 скольжения функционально связан с конденсатором 5.

Конденсатор 5 переменной емкости может быть выполнен, например, в виде емкостных стержней, электрически соединенных между собой и уЛоженных в пазы ротора синхронного двигателя, причем каждый иэ емкостных стержней состоит иэ плоских шин, разделенных споем композиционного диэлектрика переменной толщины как по высоте, так и по длине стержня, и изолирован пазовой изоляцией. Поскольку эффективная площадь емкостного стержня, в значит, и величина емкости

40 конденсатора 5 зависит от частоты ЭДС ротора из-за явления вытеснения тока и определяется скольжением, то при такой конструкции конденсатор и блок скольжения функционально слиты в единое целое.

Конденсатор переменной емкости может быть выполнен также и на 0 емкостных элементах. В качестве примера (фиг.2) приведен конденсатор переменной емкости, выполненный из и-2 емкостных элементах. который состоит иэ первого емкостного элемента 20, второго емкостного элемента 21, подключенного параллельно первому через управляемый ключ двусторонней проводимости. состоящей из встречно-параллельно включенных тиристоров 22 и 23. Управление укаэанными тиристорами производится частью анодного тока через диоды 24, 25 и 26, 27 посредством управляемого ключа 28.

В этом случае блок 6 скольжения (фиг.3) содержит тиристор 29 со стабилитроном 30 в цепи управления, соединенный с первым ограничивающим резистором 31 и защитным диодом 32. Параллельно тиристору 29 включена цепь иэ последовательно соединенных накопительного конденсатора 33 и балластного резистора 34. К конденсатору

33 параллельно подключены последовательно соединенные между собой динистор

35 с пассивным интегратором, состоящим из конденсатора 36 и резистора 37, направляющий диод 38, импульсный трансформатор 39 и второй ограничивающий резистор

40. Вторичная обмотка импульсного трансформатора 39 через диод 41 подключена на управляющий вход тиристора 42, который подключает реле 43 к источнику постоянного напряжения. Выход реле 43 блока 6 скольжения связан с входом управляемого ключа 28 конденсатора 5.

В качестве пороговых элементов 9 и 10 могут быть применены встречно-последовательно соединенные стабилитрон и диод.

S качестве датчика 13 ЭДС может быть использована дополнительная обмотка, состоящая из одного или нескольких витков, уложенная поверх основной обмотки возбуждения или намотанная на двух соседних разноименных полюсах. В безщеточных системах связь датчика 13 ЭДС с исполнительными цепями непосредственная, В статических системах возбуждения зта связь достигается посредством двух измерительных контактных колец и щеточного аппарата.

В качестве реле 16, 19 и 43 могут использоваться герконовые, электромагнитные или бесконтактные реле, а в качестве управляющих ключей 11, 12 и 28 — контакты или переходы укаэанных реле.

1707721

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на статор синхронного двигателя 3 пусковой ток от ЭДС обмотки 2 возбуждения замыкается через резистор 4 и конденсатор 5 при одноименной полярности ЭДС и тока ротора, что приводит к емкостной компенсации индуктивности flo продольной оси эквивалентной схемы машины, росту тока и уменьшению его фазового сдвига и, в итоге, к возрастанию ускоряющего момента, создаваемого обмоткой возбуждения, При этом реле 19 обтекается током и ключ 12 замкнут.

При изменении полярности ЭДС (т.е. при ее переходе через О) включается реле 16 и отключается реле 19, что приводит к замыканию ключа 11 и раэмыканию ключа 12.

При этом конденсатор 5 шунтируется тиристором 7 (при раэноименной полярности

ЭДС и тока ротора), уменьшается амплитуда тока и изменяется его фаза, что приводит к уменьшению тормозного момента, создаваемого обмоткой. возбуждения. При изменении полярности тока ротора последний замыкается через конденсатор 5 и резистор

4. что приводит к росту тока, уменьшению фазового сдвига и увеличению ускоряющего момента, создаваемого обмоткой возбуждения. В дальнейшем режим работы ключей 11 и 12 повторяется.

В начальный момент пуска из-за явления вытеснения тока в шинах емкостного стержня эффективная площадь этого стержня минимальна, что и определяет начальное значение емкости конденсатора 5. По мере разгона синхронного электродвигателя падает частота тока ротора и уменьшается степень вытеснения этого тока в шинах емкостного стержня, что привЬдит к увеличению эффективной площади емкостного стержня и величины емкости коммутирующего конденсатора 5, в результате чего автоматически обеспечивается емкостная компенсация индуктивности обмотки возбуждения.

В случае применения конденсатора, выполненного из и емкостных элементов, увеличение скорости вращения ротора сопровождается одновременным снижением частоты ЭДС и тока ротора и ростом сопротивления отдельного емкостного элемента. Для уменьшения емкостного сопротивления конденсатора с ростом скорости ротора блоком 6 скольжения выдается сигнал на включение управляемого ключа двусторонней проводимости, который производит подключение к конденсатору 20 конденсатора 21.

При этом блок 6 скольжения работает следующим образом.

При достижении ротором заданного значения скольжения конденсатор 33 заряжается до напряжения пробоя динистора

35, который пробивается и разряжает конденсатор 33 на первичную обмотку импульсного трансформатора 39. На выходе последнего появляется управляющий импульс, включающий тиристор 42 и реле 43, Реле 43 замыкает ключ 28, который включает тиристор 22 через диоды 24 и 25 или тиристор 23 через диоды 26 и 27. в результате чего происходят подключение конденсатора 21 к конденсатору 20 и увеличение эквивалентной емкости. С целью непрерывной емкостной компенсации конденсатор 5 может быть выполнен из и емкостных элементов и и — 1 управляемых ключей, для управления которыми блок 6 скольжения снабжается n — 1 выходными устройствами.

Для повышения эффективности снижения тока ротора при разноименной полярности

ЭДС итака между общей точкой соединения конденсатора и резистора и анодом первого

7 и катодом второго 8 встречно-параллельно включенных тиристоров дополнительно включены добавочные резисторы 44 и 45 (фиг.4).

Таким образом, увеличение среднего момента, создаваемого обмоткой возбуждения в процессе асинхронного пуска, обеспечивает повышение ускоряющего момента при одноименной полярности ЭДС и тока ротора за счет емкостной компенсации индуктивности контура возбуждения и уменьшение тормозного момента при разноименной полярности ЭДС и тока ротора за счет устранения этой компенсации.

Это позволяет повысить надежность асинхронного пуска за счет увеличения среднего момента, создаваемого обмоткой возбуждения, который вырастает в 1,5-2 раза по сравнению с режимом резисторного пуска в зависимости от степени емкостной компенсации индуктивности контура возбуждения.

Формула изобретения

1. Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя, содержащее управляемый преобразователь с блоком управления для питания обмотки возбуждения синхронного электродвигателя, последовательно соединенные резистор и конденсатор, подключенные к выходным зажимам управляемого преобразова1еля. блок скольжения, включенный на выходе управляемого преобразователя, встре«но-паоаллельно включенные тирйстгг.н, одним

1707721 выводом подключенные к плюсовому выходному зажиму управляемого преобразователя и конденсатору. цепи управления, включенные между управляющими электродами и анодами тиристоров и снабженные пороговыми элементами и управляемыми ключами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения надежности пуска путем увеличения среднего электромагнитного момента, создаваемого обмоткой возбуждения, дополнительно введены датчик ЗДС ротора и две исполнительные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные диод, токоограничивающий резистор и реле, подключенные к выходу датчика

ЭДС ротора. выход первого реле первой исполнительной цепи соединен с входом первого управляемого ключа. выход второго реле второй исполнительной цепи — с входом второго управляемого ключа, диоды исполнительных цепей включены встречно-параллельно, второй вывод встречно-парзллел ьно вкл ючен ных тиристоров подсоединен к общей точке конденсатора и резистора, причем конденсатор выполнен с переменной величиной емкости

5 и связан с выходом блока скольжения.

2. Устройство по п.1 о т л и ч а ю щ е всяя тем, что междуобщей точкой соединения конденсатора и резистора и анодом

nepsoro и катодом второго встречно-парал10 лельно включенных тиристоров дополнительно включены добавочные резисторы.

3. Устройство по пп 1 и 2, о тл и ч а ющ е е с я тем, что конденсатор переменной

15 емкости выполнен иэ емкостных элементов, соединенных параллельно через и-1 (и - 2, 3, 4, ...) управляемых ключей двусторонней проводимости, кроме первого емкостного элемента, причем блок скольжения выпол20 нен с и-1 выходами, каждый из которых соединен с входом соответствующих управляемых ключей.

1707721

Соста вител ь 8. Тарасов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М, Демчик

Редактор И,Шмакова

Заказ Т3

2 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101