Устройство пуска асинхронного двигателя

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в улучшении электротехнических характеристик и расширении функциональных возможностей. Для этого устройство пуска двигателя, подключенное к трехфазной цепи питания, содержит трехфазный регулятор напряжения, выполненный по схеме трехфазного мостового инвертора, три идентичных блока компенсации, блок управления, конденсатор и датчик напряжения, при этом один выход каждого блока компенсации соединен с двигателем, на вал которого установлен датчик частоты вращения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе.

Известен тиристорный регулятор напряжения, построенный на базе трехфазного регулятора напряжения, описанный в книге Ильинский Н.Ф. Основы электропривода. М.: МЭИ, 2000 г., с.86 и содержащий два параллельных коммутирующих элемента, например тиристора, включенных последовательно в цепь каждой фазы трехфазного двигателя, причем анод первого тиристора соединен с катодом второго тиристора, а анод второго тиристора подключен к катоду первого тиристора, управляющие выводы тиристоров соединены с входом блока управления, который подает сигналы на управляющие входы тиристоров. Принцип действия основан на том, что фаза управляющего сигнала сдвинута на некоторый угол относительно момента перехода напряжения на тиристорах через ноль, при этом напряжение на зажимах двигателя изменяется от номинального значения до нуля. Коммутация тиристоров происходит при изменении полярности напряжения на них.

Однако такое устройство имеет неудовлетворительные электротехнические характеристики.

Наиболее близким по технической сущности является устройство пуска асинхронного двигателя, содержащее трехфазный регулятор напряжения, подключенный к трехфазной сети питания, блок управления, датчик частоты вращения, установленный на валу двигателя. Блок управления своим входом соединен с датчиком частоты вращения. Трехфазный регулятор напряжения содержит два параллельных тиристора, включенных последовательно в цепь каждой фазы трехфазного двигателя, причем анод первого тиристора соединен с катодом второго тиристора, а анод второго тиристора подключен к катоду первого тиристора, контакторы, соединенные параллельно с двумя антипараллельными тиристорами, и блок управления, соединенный с управляющими выводами тиристоров и с управляющими выводами контакторов (см. Брагилевский Е.Л., Колин В.В. и др. Унифицированная серия тиристорных бесконтактных пускателей типа ПБР, ПБН, ПБМ. Электротехника, 2001, №1, с.66-69).

Однако такое устройство пуска асинхронного двигателя имеет низкую энергоэффективность, не обеспечивает компенсацию реактивной мощности, потребляемой асинхронным двигателем, и расширение функциональных возможностей путем обеспечения компенсации реактивной мощности, потребляемой двигателем.

Технической задачей изобретения является улучшение электро-технических характеристик устройства пуска двигателя и расширение функциональных возможностей путем обеспечения компенсации реактивной мощности, потребляемой двигателем.

Это достигается тем, что известное устройство пуска асинхронного двигателя, содержащее трехфазный регулятор напряжения, датчик частоты вращения, установленный на валу асинхронного двигателя и соединенный с входом блока управления, и подключенное к трехфазной сети питания, снабжено идентичными блоками компенсации, установленными по одному в соответствующей фазе цепи питания, один выход каждого блока компенсации соединен со статорной обмоткой асинхронного двигателя, второй выход соединен с входом блока управления, при этом третий выход блока компенсации первой фазы подключен к первому выходу блока компенсации второй фазы, а первый выход соединен с третьим выходом блока компенсации третьей фазы, третий выход блока компенсации второй фазы подключен к первому выходу блока компенсации третьей фазы, выход блока управления подключен ко вторым входам каждого блока компенсации, третьи входы которых соединены с выходом трехфазного регулятора напряжения, выполненного по схеме трехфазного мостового инвертора, один из входов которого подключен к другому выходу блока управления параллельно соединенными накопительным конденсатором и датчиком напряжения, включенными между вторым и третьим входами трехфазного регулятора напряжения, выход датчика напряжения соединен с третьим входом блока управления.

Каждый блок компенсации выполнен из параллельно включенных второго дросселя и контактора, точка соединения которых является первым входом блока компенсации, цепочки последовательно соединенных датчика тока, второго датчика напряжения, второго датчика тока, подключенной ко второй точке соединения второго дросселя и контактора, выход второго датчика тока является первым выходом блока компенсации, управляющий вход контактора является вторым входом блока компенсации, третьего датчика тока и Г-образного фильтра из дросселя и конденсатора, один вывод дросселя Г-образного фильтра соединен с одним выводом третьего датчика тока, другой вывод которого является третьим входом блока компенсации, а другим выводом подключен к обкладке конденсатора Г-образного фильтра, вывод с другой обкладки которого является третьим выходом блока компенсации, общая точка соединения конденсатора и дросселя Г-образного фильтра подключена к точке соединения второго датчика напряжения и датчика тока, управляющие выводы всех датчиков блока компенсации объединены и являются вторым выходом блока компенсации.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства пуска асинхронного двигателя.

Устройство пуска асинхронного двигателя 1, подключенное к трехфазной сети питания 2, содержит трехфазный регулятор напряжения 3, выполненный по схеме трехфазного мостового инвертора, его выход подключен к третьему входу каждого из трех идентичных блоков компенсации 4, вторые выходы которых подключены ко входу блока управления 5, один выход блока управления 5 соединен со вторым входом каждого блока компенсации 4, другой выход подсоединен ко входу трехфазного регулятора напряжения 3, между вторым и третьим входами которого параллельно включены накопительный конденсатор 6 и датчик напряжения 7, соединенный с третьим входом блока управления 5. Один выход каждого блока компенсации 4 соединен со статорной обмоткой асинхронного двигателя 1, третий выход блока компенсации 4 первой фазы подключен к первому выходу блока компенсации 4 второй фазы, а первый выход соединен с третьим выходом блока компенсации 4 третьей фазы, третий выход блока компенсации 4 второй фазы подключен к первому выходу блока компенсации 4 третьей фазы. На вал 8 асинхронного двигателя 1 установлен датчик частоты вращения 9, соединенный со входом блока управления 5. Первая точка соединения параллельно включенных дросселя 10 и контактора 11 является первым входом блока компенсации 4, вторая точка соединения подключена к цепочке последовательно соединенных датчика тока 12, второго датчика напряжения 13 и второго датчика тока 14, выход последнего является первым выходом блока компенсации 4, управляющий вход контактора 11 является вторым входом блока компенсации 4, общая точка датчика тока 12 и второго датчика напряжения 13 соединена с общей точкой дросселя 15 и конденсатора 16 Г-образного фильтра, другой вывод дросселя 16 Г-образного фильтра соединен с одним выводом третьего датчика тока 17, другой вывод которого является третьим входом блока компенсации 4, вывод с другой обкладки конденсатора 16 является третьим выходом блока компенсации 4, управляющие выводы всех датчиков 12, 13, 14 и 17 объединены и являются вторым выходом блока компенсации 4.

Блок управления 5 может быть выполнен, как описано в статье - Изосимов Д.Б., Козаченко В.Ф. Алгоритмы и системы цифрового управления электроприводами переменного тока. Электротехника, 1999, №4, стр.47.

Устройство пуска асинхронного двигателя работает следующим образом.

В начале пускового режима блок управления 5 подает сигнал на контактор 11, в результате чего контактор 11 размыкается. При этом ток сети течет через дроссель 10. Блок управления 5, получая сигналы с датчика напряжения 7 и второго датчика напряжения 13 блока компенсации 4, а также с датчика частоты вращения 9 асинхронного двигателя 1, управляет регулятором напряжения 3, в результате чего на его выходе формируется трехфазное напряжение по методу широтно-импульсной модуляции. Напряжение с выхода регулятора напряжения 3 подается на входы блоков компенсации 4. Напряжение на входе блока компенсации 4 сглаживается фильтром, состоящим из дросселя 15 и конденсатора 16, и подается на первый выход блока компенсации 4, в результате на входе асинхронного двигателя 1 формируется синусоидальное напряжение частотой 50 Гц. Блок управления 5 управляет регулятором напряжения 3 и изменяет коэффициент заполнения модулированного напряжения на его выходе, при этом амплитуда напряжения гармоники 50 Гц на первом выходе блока компенсации 4 может повышаться по экспоненциальному закону от 40% до 100% от номинального напряжения питания асинхронного двигателя 1, в течение времени разгона асинхронного двигателя 1 от нулевой до синхронной частоты вращения. Блок управления 5, определяет частоту вращения асинхронного двигателя 1 по показаниям датчика частоты вращения 9 и контролирует скорость разгона асинхронного двигателя 1, управляя регулятором напряжения 3. Блок управления 5 контролирует повышение напряжения питания асинхронного двигателя 1 во время его разгона, используя показания датчика напряжения 13. В результате, уменьшаются пусковые ток и момент асинхронного двигателя 1. Ток питающей сети 2, протекающий через вход блока компенсации 4, ограничивается сопротивлением дросселя 10.

В номинальном режиме осуществляется компенсация реактивной мощности, потребляемой асинхронным двигателем 1. Блок управления 5 подает сигнал на управляющий вход контактора 11, контактор 11 замыкается, при этом ток из сети течет через контактор 11. Блок управления 5, получая сигнал с датчика напряжения 7, второго датчика напряжения 13 и датчиков тока 12, 14 и 17 блока компенсации 4, управляет током в дросселе 15 Г-образного фильтра посредством управления регулятором напряжения 3. В результате ток дросселя 15 Г-образного фильтра равен реактивной составляющей тока асинхронного двигателя 1. Таким образом, реактивная составляющая тока асинхронного двигателя 1 течет через дроссель 15 Г-образного фильтра. Из питающей сети потребляется только активная составляющая тока двигателя 1, что обеспечивает единичный коэффициент потребляемой мощности сети. Высшие гармоники тока дросселя 15 отфильтровываются конденсатором 16. Блок управления 5 контролирует напряжения накопительного конденсатора 6, используя показания датчика напряжения 7. Контроль качества компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя 1 блок управления 5 осуществляет, снимая показания датчика тока 14.

Использование изобретения обеспечивает компенсацию реактивной мощности, потребляемой асинхронным двигателем, и улучшает электротехнические характеристики устройства пуска.

1. Устройство пуска асинхронного двигателя, содержащее трехфазный регулятор напряжения, датчик частоты вращения, установленный на валу асинхронного двигателя и соединенный с входом блока управления, и подключенное к трехфазной сети питания, отличающееся тем, что оно снабжено идентичными блоками компенсации, установленными по одному в соответствующей фазе цепи питания, один выход каждого блока компенсации соединен со статорной обмоткой асинхронного двигателя, второй выход соединен со вторым входом блока управления, при этом третий выход блока компенсации первой фазы подключен к первому выходу блока компенсации второй фазы, а первый выход соединен с третьим выходом блока компенсации третьей фазы, третий выход блока компенсации второй фазы подключен к первому выходу блока компенсации третьей фазы, выход блока управления подключен ко вторым входам каждого блока компенсации, третьи входы которых соединены с выходом трехфазного регулятора напряжения, выполненного по схеме трехфазного мостового инвертора, один из входов которого подключен к другому выходу блока управления, параллельно соединенными накопительным конденсатором и датчиком напряжения, включенными между вторым и третьим входами трехфазного регулятора напряжения, выход датчика напряжения соединен с третьим входом блока управления.

2. Устройство пуска асинхронного двигателя по п.1, отличающееся тем, что каждый блок компенсации выполнен из параллельно включенных второго дросселя и контактора, точка соединения которых является первым входом блока компенсации, цепочки последовательно соединенных датчика тока, второго датчика напряжения, второго датчика тока, подключенной ко второй точке соединения второго дросселя и контактора, выход второго датчика тока является первым выходом блока компенсации, управляющий вход контактора является вторым входом блока компенсации, третьего датчика тока и Г-образного фильтра из дросселя и конденсатора, один вывод дросселя Г-образного фильтра соединен с одним выводом третьего датчика тока, другой вывод которого является третьим входом блока компенсации, а другим выводом подключен к обкладке конденсатора Г-образного фильтра, вывод с другой обкладки которого является третьим выходом блока компенсации, общая точка соединения конденсатора и дросселя Г-образного фильтра подключена к точке соединения второго датчика напряжения и датчика тока, управляющие выводы всех датчиков блока компенсации объединены и являются вторым выходом блока компенсации.