Устройство для пуска асинхронных двигателей

 

Класс 21 dÐ, 23., F

М 5845

ПАТЕНТ НА ИЗОБР

ОПИСАНИЕ устройства для пуска асинхронных двигателей.

К патенту ин-ой фирмы „Заводы Сименс-Шуккерт, Общество с orp. отв." (Siemens-Schuckertwerke, Gesellschaft m. Ь. Н.), Берлин, заявленному 16 марта 1926 года (заяв. свид. № 7500).

Действительный изобретатель ин-ц М. Лившиц (М. Liwschitz).

Приоритет от14 марта 1925 г. на основании ст.4 Советско-Германского

Соглашения об охране промышленной собственности.

О выдаче патента опубликовано 81 июля 1928 года. Действие патента распространяется на 1З лет от 31 июля 1928 года.

Для пуска в ход асинхронных двигателей необходимо во время пускового периода отбирать от ротора мощность, пропорциональную существующему в каждый момент этого периода скольжению. У двигателей с коротко замкнутым ротором мощность превращается в роторе в теплоту. У двигателей с контактными кольцами мощность ротора подводится к пусковому реостату и в последнем превращается также в теплоту. Следовательно, в обоих случаях мощность ротора теряется. Для больших машин с частыми пусками в ход и остановками работы, в особенности же для приводных устройств, при которых приходится производить ускорение больших маховых масс, уничтожаемая в пусковом реостате энергия может достигать величины, имеющей существенное значение для экономичности привода. Предлагаемое изобретение имеет целью получить экономичный пусковой процесс. Для этого особый умформер возвращает в сеть мощность ротора пускаемого в ход двигателя, устанавливая величину этой мощности даваемым пм отношением числа периодов. Для этого необходимы две машины, из коих одна воспринимает электрически мощность ротора пускаемого в ход главного двигателя и отдает ее механически работающему обратно на сеть генератору.

На фпг. 1 чертежа изображена схема предлагаемого устройства и на фиг. 2— диаграмма пускового процесса.

К сети 4 (фиг. 1), например, трехфазного тока с частотой („ присоединен главный двигатель 1, контактные кольца которого соединены с мотором 2 умформера. 3!отор 2 приводит в действие генератор 3, который отдает ток обратно в сеть 4. Пусть числа пар полюсов этих машин будут соответственно р„ ря, т4. Перед началом пуска главного двигателя пусковой аггрегат разгоняется со стороны машины 3 и вращается вхолостую с числом оборотов

Если теперь приключить двигатель 1 к сети 4, то у его контактных колец появляется напряжение, частота которого пропорциональна скольжению двигателя, т.-е. в состоянии покоя ,равна f .

Отдаваемая с контактных колец этого двигателя мощность стремится произвести ускорение мотора 2 до числа оборотов

6С /, ®

| 2

Так как число оборотов пускового аггрегата и, а следовательно и и, определенно установлено механическим сцеплением машин 2 и 3, то f, будет стремиться установиться на значении (3) р, 6О

Если величину у, сделать больше р„ то f, меньше f, т.-е. двигатель приходит в движение. Все время пока f, больше " " мощность ротора глав60 ного двигателя стремится произвести ускорение пускового аггрегата, мотор же 2 будет скользить II0 отношению к синхронному числу оборотов, определяемому частотой („до тех пор, пока

f.. не снизится до величины - . После

60 этого главный двигатель вращается совместно с пусковым аггрегатом как электрически спаренный индукционный каскад в состоянии установившегося режима с каскадно-синхронным числом оборотов, Если машина 2 пли 3 нли обе эти машины устроены так, что они допускают переключение числа полюсов, то можно получить ступенчатым обра- " зом различные частоты f, установи- вшегося режима и устанавливать таким образом различные числа оборотов, до, которых разгоняется главный двигатель.

Если по достижении последней ступени переключить машину 3 так, чтобы она, вращалась обратно своему вращающе- j муся полю, то число оборотов пускового аггрегата тормозится до нуля, соответ- . ственно чему f, оиускается также до нуля, т.-е. главный двигатель будет работать со своим синхронным числом оборотов, так что его роторную обмотку можно отключить от 2 и замкнуть на короткое. Во время работы машины 3 против вращающегося поля отдача энергии в сеть, конечно, не происходит.

Описанный выше пусковой процесс может быть пояснен следующим числовым примером. Пусть (,=50; р, =1; р, = 2/3/4; Рз = 5.

В таком случае пв = — = 600 обор./мин. зооо

В начале пускового процесса устанавливают р, = 4. Частота установившегося режима будет — 50=40, т.-е. двигатель 1 развернется до 20 /, числа оборотов. Если теперь переключить у, на ступень р = 3, TO — 50 =30> соответственно 40О/, числа оборотов главного двигателя. После дальнейшего переключения у, на ступень р, = 2 получится (." = 5. 50=20, соответственно 60 /, числа оборотов главного двигателя. Остальная часть пускового процесса протекает, как описано выше, при торможении пускового аггрегата, в случае надобности после предварительного переключения полюсов у машины 3.

На фиг. 2 показана диаграмма пускового процесса, при чем изменения f> представлены ординатами прямой АВСОЕ, абсциссы которой выражены в процентах числа оборотов и, главного двигателя. Точки В, С, З ооознача|от частоты установившегося режима при различных каскадно-синхронных числах оборотов, соответственно различным числам у, полюсных пар.

Так как отдаваемая ротором главного двигателя мощность пропорциональна („ то прямая AE представляет также линию мощности пускового аггрегата, а именно ординаты z обозначают мощность, отдаваемую ротором двигателя 1.

Расстояния у прямой AE от проведенных через точки В, С, D параллелей к оси абсцисс представляют мощность уничтожаемую в моторе 2 вследствие его скольжения относительно синхрон. ного числа оооротов, соответствующего частоте /„ т.-е. потерю на скольжение, тогда как отрезки обозначают мощность, отбираемую от сети для торможения пускового аггрегата. Общая потеря энергии в работающей как двигатель умформерной машине 2 во время пускового периода определяется суммой треугольных площадей, ограниченных, с одной стороны, прямой АХ, а с другой стороны утолщенными линиями диаграммы. Отдаваемая обратно в сеть и, следовательно, возвращаемая энергия соответствует площади между утолщенными линиями и осями координат, за вычетом треугольника DEE, соответствующего торможению машины 3 противотоком. Этот теряемый треугольник, по исчерпании всех возможностей, предоставляемых переключением полюсов в машине 2, может быть еще уменьшен посредством переключения полюсов машины 3. Дальнейшее уменьшение потерь возможно еще в том случае, когда машины 2 и 3 устроены в виде машин, регулируемых без потерь.

При легких условиях пуска в ход машина 2 может быть снабжена коротко замкнутым ротором. В таком случае рекомендуется конструировать этот ротор так, чтобы он обладал высокой постоянной времени в отношении изменения температуры. Еслн прп тяжелых условиях пуска в ход толчки нагрузки в пусковом аггрегате во время ступенчатого переключения полюсов слишком сильны, то в цепь ротора машины 2 или машины 3 или обеих этих машин можно включить влияющее на скольжение сопротивления 5 и 6, которые действуют выравнивающим образом на толчки, но в то же время являются источником потери энергии. Для облегчения воспринимания толчков нагрузки мотор 2 выполняется, преимущественно, с высоким насыщением или с высоким максимальным нагрузочным (опрокидывающим) моментом. Генератор 3 может быть асинхронной или синхронной машиной. Машина же 2 не может быть синхронной машиной, так как прп различных частотах она должна работать практически с одинаковым числом оборотов, т.-е. с переменным скольжением.

Если в данной заводской установке имеется несколько двигателей, пуск в ход которых желательно производить описанным выше образом, то во многих случаях оказывается достаточной установка одного пускового аггрегата, переключаемого, смотря по надобности, на тот или другой двигатель. Для некоторых случаев заводской практики может быть установлено требование, чтобы во время пускового процесса вращение происходило с определенными числами оборотов. В таком случае числа полюсов р и р,. выбираются так, чтобы эти числа оборотов были каскадно-синхронными.

Посредством предлагаемого устройства имеется в виду не только возвращать значительную чйсть пусковой мощности, но также применять для напряжения покоя ротора пускаемого главного двигателя 1 более высокие значения, чем это возможно было бы при применении пусковых реостатов, так как мотор 2 в качестве мотора высокого напряжения может быть устроен для произвольных напряжений, Предмет патента.

1. Устройство для пуска асинхронных двпгателей, характеризующееся применением пускового аггрегата, состоящего из двух механически связанных If имеющих разные числа полюсов машин 2 и

3 из которых машина 2, включенная своим статором на кольца ротора главного двигателя, — асинхронная, а машина 3, включенная своим статором на питающую сеть — асинхронная или синхронная, каковые машины, одна илп обе вместе, допускают изменение числа полюсов, с целью сделать возможным получение повышающихся синхронных чисел оборотов главного двигателя, при каскадно включенном пусковом аггрегате (фпг. Ц.

2. При охарактеризованном в п. 1 устройстве применение в цепи роторов асинхронных машин сопротивлений 5 и 6, предназначенных для ослабления толчков тока прп переходе от одной, низшей, скорости к другой, высшей, скорости.

3. При охарактеризованном в п. 1 устройстве применение в качестве асинхронной машины 2 машины (с коротко замкнутым ротором, обладающим повышенною постоянною времени в отношении изменения температуры.

%Ъ|тХ ю ю ео

Типо-лигографии «Красный Печатник», Ленинград, Меисдународный, 75.

4. При охарактеризованном в п. 1 устройстве применение в качестве асинхронной машины 2 машины с высоким магнитным насыщением или с высоким наибольшим моментом вращения.

Ь. При охарактеризованном в п. 1 устройстве применение приспособления для переключения фаз в цепи, подводящей ток от сети r машине 3, с той целью, чтобы получить синхронное число оборотов главного двигателя.

6, Применение охарактеризованного в п. 1 устройства для пуска нескольких асинхронных двигателей, состоящее в том, что устройство снабжено переключающим приспособлением для соединения с пускаемым в ход двигателем.