Устройство для возбуждения синхронного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - сокращение времени абинхронного резкима за счет поддержания положительного вращающего момента на валу электродвигателя . Устройство для возбуждения синхронного злектродвигателя 1 с обмоткой возбуждения (ОБ) 2 содержит тиристорный возбудитель 4, подключенньм через блок 3 инвертирования к ОВ 2. Параллельно ОБ 2 подклюсл с: N5 00 00 00 с

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕС(1УБПИК (19) (И) А1 шс(Н 02 P 1/50

"13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3898832/24-07 (22) 20,05.85 (46) 07.02.87 Бказ. Р 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (72) Н.B.Äàêè (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 562909, кл. H 02 Р 1/50, 1973.

Авторское свидетельство СССР

1(1119148, кл. Н 02 Р 1/50, 1983.

Труды ВНИИЭ, вып. 57, N. Энергия, 1979, с. 65-71. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — сокращение времени асинхронного режима эа счет поддержания положительного вращающего момента на валу электродвигателя. Устройство для возбуждения синхронного электродвигателя 1 с обмоткой возбуждения (ОВ) 2 содержит ткристорный возбудитель 4, подключенный через блок 3 инвертирова-. ния к OB 2. Параллельно OB 2 подклюэлемент НЕ 20, четвертый формирователь 21 импульсов, второй пороговый элемент 22, диод 23 подключен к выходу измерителя 14 активной мощности. Выход первого формирователя

12 импульсов подключен к третьему входу первого логического элемента

И 18, а выход второго формирователя

13 импульсов подключен к третьему входу второго логического элемента

И 19. Выход первого логического элемента И 18. подключен к входу S

RS-триггера 10, а выход второго логического элемента И 19 — к входу R

RS-триггера 10. Синхронный электродвигатель соединен с питающей сетью через выключатель 24. Устройство позволяет осуществить пуск двигателя под нагрузкой, осуществить автоматическую ресинхронизацию двигателя при асинхронном коде, уменьшить . потери энергии на пуск и снизить перегрев ротора при пуске. 1 ил.

1288873 ! чен пусковой резистор 5, снабженный тиристорным ключом 6. Блок инвертирования содержит два тиристора 7 прямого тока и два тиристора 8 обратного тока, управляющие электроды которых подключены к выходам блока 9 управления инвертирования, два входа которого подключены к выходам

RS-триггера 10. Параллельно ОВ 2 подключен датчик 11 напряжения возбуждения, к одному выходу которого подключен первый формирователь 12 импульсов, а к второму выходу подключен второй формирователь 13 импульсов. Выход измерителя 14 активной мощности синхронного электродвигателя 1 через диод 15, первый пороговый элемент 16, третий формирователь 17 импульсов подключен к первым входам первого логического элемента И 18 и второго логического элемента И 19. Вторые входы логических ,элементов И 18 и 19 через логический

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам пуска синхронных электрических машин.

Цель изобретения — увеличение быстродействия при ресинхронизации за счет использования дополнительно— го информационного признака направления активной мощности при выявлении асинхронного хода синхронного электродвигателя.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит синхронный электродвигатель 1 с обмоткой 2 возбуждения, подключенной через блок 3 инвертирования к тиристорному возбудителю 4. Параллельно обмотке 2 возбуждения подключено пусковое сопротивление 5, снабженное тиристорным ключом б. Блок 3 инвертирования содержит два тиристора: прямого7.1, 7.2, тока и обратного 8.1, 8.2 тока,управляющие электроды которых подключены к выходам блока управления 9 инвертированием. Схема выявления асинхронного хода содержит RS-триггер 10, датчик 11 напряжения возбуждения, к первому выходу которого подключен первый формирователь 12 импульсов, а ко второму выходу подключен второй формирователь 13 импульсов. Входы датчика 11 напряжения возбуждения подключены к обмотке 12 возбужцения, а два входа блока 9 управления инвертирования подключены к выходам RS-триггера 10.

Выход измерителя 14 активной мощности синхронного электродвигателя 11 через первый диод !5 первый пороговый элемент 16, третий формирователь 17 импульсов подключен к первым входам первого и второго логических элементов И 18 и 19, вторые входы которых через логический элемент

НЕ 20, четвертый формирователь 21 импульсов, второй пороговый элемент 22, второй диод 23 подключены к выходу измерителя 14 активной мощности.

Выход первого формирователя 12 импульсов подключен к третьему входу первого логического элемента И 18, а выход второго формирователя 13 им1288873 пульсов — к третьему входу второго логического элемента И 19. Выход первого логического элемента И 18 подключен к входу S-триггера 10, а выход второго логического элемента 5 . И 19 подключен к входу R-триггера 10.

Синхронный электродвигатель соединен с питающей сетью через выключатель 24.

Устройство работает следующим образом.

f0

Пуск синхронного электродвигателя производят любым из известных .способов (например, прямой асинхронный пуск) с подачей возбуждения в функции тока статора Х или времени t 15

Ири подаче возбуждения постоянный ток от тиристорного возбудителя 4 через блок 3 инвертирования поступает на обмотку 2 возбуждения синхронного электродвигателя 1. Коммутацию тиристоров 7 и 8 осуществляют, например, путем принудительной коммутации либо воздействием на тиристорный возбудитель 4 и уменьшением до нуля тока возбуждения. Во

25 всех случаях не допускается возникновение перенапряжений на обмотке 2 возбуждения. Полярность напряжения на обмотку 2 возбуждения зависит от того, какие пары тиристоров блока 3 инвертирования в дачный момент открыты: тиристоры 7.1, 7.2 прямого тока или тиристоры 8.1, 8.2 обратного тока.

Какая из пар тиристоров 7.1,7.2 35 и 8.1, 8.2 открыта, зависит от состояния RS-триггера .10. Каждый выход триггера 10 управляет открытием одной пары тиристоров блока 3 инвертирования (на чертеже показан случай, когда 40 открыты тиристоры 8.1,-8.2 обратного тока). Если момент подачи тока возбуждения соответствует. такому пространственному расположению полюсов рото-. ра относительно магнитного поля об- 45 мотки статора, при котором угловая скорость ротора увеличивается (дви, гательный режим), то знак активной мощности положителен, что соответствует появлению положительного сигнал 0 ла на выходе измерителя 14 активной мощности. Положительный сигнал с выхода измерителя 14 активной мощ-: ности, проходя через второй диод 23, второй пороговый элемент 22, четвертый формирователь 21 импульсов, логический элемент НЕ 20, вводит запрет на работу логических элементов И 18, и 19 через их вторые входы.

1Io мере увеличения i"дорости вращения ротора до синхронной скорости, когда пространственное расположение полюсов ротора относительна магнитного поля статора изменяется и соответствует тормозному моменту на валу электродвигателя (генераторный режим).

У на выходе измерителя 14 активной мощности появляется отрицательный сигнал, Этот сигнал через первый диод 15, первый пороговый элемент 16, третий формирователь 17 импульсов поступает на первые входы логических элементов

И 18 и 19. В этот момент на вторых входах элементов И 18 и 19 присутствует сигнал логической "1", поскольку в этот момент четвертый формирователь 21 импульсов не в дает сигнал логической "1". Полярность напряжения на обмотке 2 возбуждения такова (включены тиристоры 8.1 и 8.2 обратного тока), что второй формирователь 13 импульсов выдает сигнал логической "1", который поступает на третий вход первого логического элемента И 18.

При указанной полярности напряжения на обмотке 2 возбуждения первый формирователь 12 импульсов не вырабатывает сигнал логической

"1". Сигнал с выхода первого логического элемента И 18 опрокидывает триггер 10, сигнал с выхода которого, поступая на соответствующий вход блока управления 9.инвертора, запирает тиристоры 8.1 и 8 ° 2 обратного тока и открывает тиристоры прямого тока 7.1 и 7.2. Это приводит к изменению полярности напряжения на обмотке 2 возбуждения и изменению знака сигна- ла на выходе измерителя 14 активной мощности. Положительный сигнал с выхода измерителя 14 активной мощности блокирует дальнейшее переключение триггера 10 (до очередного появления отрицательного сигнала на выходе блока 14). Изменение полярности напряжения на обмотке 2 возбуждения продолжается до момента вхождения электродвигателя в синхронизм, причем тиристоры прямого тока 7.1 и 7.2 должны коммутироваться сигналом от определенного выхода триггера 10 (на схеме этот выход триггера соответствует выходу с логическим "0").

Для того1 чтобы избежать одновременного открытия тиристоров прямого

7.1, 7.2 и обратного 8.1, 8.2 тока

1288873 процесс коммутации осуществляют в бестоковую паузу тиристорного возбудителя. Образование бестоковой паузы тиристорного возбудителя 4 предусмотрено алгоритмом его функционирования.

Если в момент подачи возбуждения пространственное расположение ротора относительно магнитного поля статора соответствует тормозному моменту 10 на валу (генераторный режим), то полярность напряжения на обмотке 2 возбуждения изменяется на противоположную. Полярность напряжения на обмотке 2 возбуждения определяется состоя- 15 кием триггера 10 и тиристоров 7 и 8 блока 3 инвертирования. Положительный сигнал на выходе измерителя 14 активной мощности присутствует лишь в том случае, если момент на валу 20 двигателя положительный (двигательный), т.е. и при асинхронном пуске.

Если синхронный электродвигатель 1 по какой-либо причине выпал из синхронизма (снижение напряжения сети, увеличение нагрузки на валу и др ° ), то полярность напряжения на обмотке 2 возбуждения изменяется до тех пор, пока электродвигатель не войдет повторно в синхронизм. Процесс ресинхро-30 низации происходит аналогично описанному без появления тормозного момента на валу.

Измеритель 14 активной мощности должен быть безынерционным. 35

Блок 9 управления инвертора осуществляет. раздельное управление пар тиристоров.7.1, 7.2 прямого и обратного 8.1, 8.2 тока.

Напряжение питания на блок 9 уп- 40 равления инвертора, триггер 10, логические элементы И 18, И 19, НЕ 20, пороговые элементы 16, 22,формирователи 12, 13, 17, 21 импульсов подается одновременно с подачей напряжения 45 на обмотку статора электродвигателя 1.

Обмотка 2 возбуждения во время пуска замкнута на пусковое сопротивление 5 с помощью тиристорного ключа 6, который осуществляет автомати- 50 ческое отключение пускового сопротивления при синхронной работе электродвигателя.

С момента подачи возбуждения от тиристорного возбудителя 4 цо вхождения в синхронизм полярность магнит ного поля ротора, создаваемого обмот кой 2 возбуждения, относйтельно магнитного поля, создаваемого обмоткой статора электродвигателя 1, такова, что момент на валу поддерживается постоянно одного (положительного) знака (двигательный режим), По этой причине подача возбуждения может осуществляться при значительно больших скольжениях, например 0,20,3 и более (обычно подача возбуждения соответствует скольжению 0,05), что приводит к увеличению момента на валу к снижению общего времени пуска.

Кроме того, поддержание положительного момента на валу электродвигателя благоприятно влияет на внешнюю сеть электроснабжения, поскольку исключаются резкие скачки напряжения.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить пуск двигателя под нагрузкой (особенно это важно, когда механизм имеет вентиляторную характеристику момента), автоматическую ресинхронизацию двигателя при асинхронном ходе, уменьшить потери энергии на пуск и снизить перегрев ротора при пуске. При этом работа регулятора возбуждения тиристорного возбудителя 4 осуществляется таким образом, что форсировка возбуждения не нарушается.

Ф о р м у л а и з о б р е т,е н и я

Устройство для возбуждения синхронного электродвигателя, содержащее тиристорный возбудитель, предназначенный для подключения через контактные кольца к обмотке возбуждения синхронного электродвигателя, пусковой резистор, предназначенный для подключения через тириСторный ключ параллельно обмотке возбуждения синхронного электродвигателя, схему выявления асинхронного хода, снабженную датчиком напряжения возбуждения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения быстродействия при ресинхронизации, введен блок инвертирования, снабженный двумя парами тиристоров прямого и обратного тока и блоком управления инвертированием, а схема выявления асинхронного хода дополнительно снабжена измерителем активной мощности электродвигателя, RS-триггером, первым и вторым логическим элементами И, первым, вторым, третьим и четвертым формирователями импульсов, логическим элементом НЕ, первым и вто1288873

Составитель В.Тарасов

Техред А.Кравчук Корректор Т.Колб

Редактор Н.Егорова

Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7822/56

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 рым пороговыми элементами, первым и вторым диодами, при этом управляющие электроды тиристоров прямого и обратного тока блока инвертирования подклю-. чены к соответствующим выходам блока управления инвертированием, два входа которого подключены к выходам RS-триггера, вход S RS-триггера- подключен к выходу первого логического элемента И, вход R RS-триггера подключен к выходу второго логического элемента И, датчик напряжения возбуждения предназначен для подключения параллельно обмотке возбуждения синхронного электродвигателя, первый выход указанного датчика через первый формирователь импульсов подключен к третьему входу второго логического элемента И, второй выход датчика напряжения возбуждения через второй формирователь импульсов подключен к третьему входу первого логического элемента И, первые входы первого и второго логических элементов И соединены между собой и черев третий формирователь импульсов, первый пороговый элемент и первый диод подключены к выходу измерителя активной мощности, который череа второй диод, второй пороговый элемент, четвертый формирователь импульсов и логический элемент НЕ подключен ко вторым входам первого и второго логических элементов И.