Устройство для возбуждения синхронного двигателя

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что устройство для возбуждения синхронного двигателя снабжено п тиристорами 19, п-ступенчатым резистором (Р) iBj п-канальным блоком 27 управления тиристорами 19 и блоком 20 определения момента снятия возбуждения. Р 18 включен между датчиком 3 тока и разрядным Р 2. Каждая ступень Р 2 зашунтирована одним из тиристоров 19. Управляющие входы тиристоров 19 соединены с выходами блока 27. Вход блока 27, образованный входом одновибратора 37, соединен с управляющим входом преобразователя 1. Входы блока 20 соединены, соответстi (Л L со Од 4 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Р 1 50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЫ:ТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 4012850/24-07 (22) 25.12.85 (46) 30.08.87. Бюл. Р 32 (71) Производственное объецинение нСоюзхимпромэнерго" и Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики .(72) А.M. Кременецкий и С.Н, Станкевич (53) 62-83-52:621 313.333.062,4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 699691, кл. H 02 P 1/46, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1119148, кл. Н 02 P 1/50, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ.„ЯУ„, 1 34331 A i (57) Изобретение относится к злектротехнике. Целью изобретения является повышение надежности ° Указанная цель достигается тем, что устройство для возбуждения синхронного двигателя снабжено и тиристорами 19, и-ступенчатым резистором (Р) 18, и-канальным блоком 27 управления тиристорами 19 и блоком 20 определения момента снятия возбуждения. P 18 включен между датчиком 3 тока и разрядным P 2. Каждая ступень P 2 зашунтирована одним из тнристоров 19. Управляющие входы тиристоров 19 соединены с выходами блока 27. Вход блока 27, образованный входом одновибратора 37, соединен с с

Ф управляющим входом преобразователя 1, Входы блока 20 соединены, соответст1334331 венно с выходом хронирующего блока 16 и с вторым входом схемы 15 совпадения, подключенным к одному из выходов блока 20. Другие выходы блока 20 соединены соответственно с выходом блока

26 временной задержки, вторым входом схемы 15 совпадения, вторым входом переключающего блока 17, выходом схемы совпадения 11, вторым входом схемы

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для асинхронного пуска синхронных двигателей, а также для ресинхронизации вы1 павших из синхронизма двигателей при загрузке, близкой к номинальной в условиях пониженного напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности путем расширения диапазона ресинхронизации синхронных двигате- 10 лей.

На фиг. 1 представлена схема устройства для возбуждения синхронного двигателя," на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройст- 15 ва.

Устройство для возбуждения синхронного двигателя содержит управляемый преобразователь 1 и разрядный резистор 2, подключенные через датчик 20

3 тока и встречно-параллельные тиристоры 4 к обмотке возбуждения 5, а также узел управления возбуждением, включающий блок 6 фиксации асинхронного хода, выполненный в виде последовательно соединенных схемы выделеHHs потока сцепления обмоток статора по продольной оси, содержащий масштабный усилитель 7 с фильтрацией высших гармонических, интегрирующий ЗО

8 и суммирующий 9 усилители, нуль-органа 10 и двухвходовой схемы 11 совпадения. Узел управления возбуждением,содержащий, кроме того, последоI вательно соединенные дифференцирующий блок 12, чувствительный блок 13, схему 14 выделения передних фронтов и двухвходовую схему 15 совпадения, выход которой соединен с входом хронирующего блока 16 и первым входом 10 переключающего блока 17, выход котосовпадения 11 и входами компараторов

28,29,30 блока 27. Устройство позволяет за счет введения у-казанных блоков расширить диапазон ресинхронизации синхронных электродвигателей, выпавших из синхронизма в процессе самозапуска при загрузке, близкой к номинальной в условиях пониженного напряжения. 2 ил °

2 рого соединен с управляющим входом управляемого преобразователя 1, снабжен многоступенчатым резистором 18, тиристорными ключами 19, каждый из которых шунтирует одну ступень резистора 18, блоком 20 определения моментов снятия возбуждения, содержащим схему 21 запоминания значения текущего скольжения, компаратор 22, с тре— мя весовыми резисторами, двухвходовую схему 23 совпадения, нелинейный корректирующий преобразователь 24, блок 25 коррекции моментов подачи возбуждения, блок 26 временной задержки и блок 27 управления переключением резистора 18, содержащий компараторы

28 — 30, схемы 31 — 33 совпадения, схемы 34 — 36 формирования импульсов управления тиристорами 19 и одновибратор 37. К выходу хронирующего блока

16 подключен первый вход схемы 21 запоминания значения текущего скольжения, первый вход компаратора 22 блока определения моментов снятия возбуждения, вход нелинейного корректирующего преобразователя 24, выход схемы 21 запоминания текущего значения скольжения соединен с входами компараторов 28 — 30 блока 27 управления и вторым входом крмпаратора 22 блока 20 определения моментов снятия возбуждения, третий вход которого соединен с выходом нелинейного корректирующего преобразователя 24, а выход с первым входом схемы 23 совпадения блока определения моментов снятия возбуждения, второй вход которой соединен с выходом компаратора 30 блока 27 управления, выход которого соединен с вторым входом переключающего блока 17 и выходом схемы 11 совпадения. Выходы

1334

3 компараторов 28 — 30 подключены к первым входам схем 31 — 33 совпадения, образуя три канала регулирования. Вторые входы схем совпадения со5 единены с выходом одновибратора 37, вход которого связан с выходом переключающего блока 17, а выходы схем

31 — 33 совпадения через схемы 34 — 36 формирования импульсов подключены к управляющим электродам тиристорных ключей 19. Первый вход блока 25 коррекции моментов подачи возбуждения соединен с выходом масштабного усилителя 7 блока фиксации асинхронного хода, второй вход через схему временной задержки 26 связан с выходом переключающего блока 17, а выход — с вторыми входами схем 11 и 15 совпадения. 20

Устройство работает следующим образом.

При асинхронном ходе синхронного двигателя в обмотке возбуждения наводится ток, изменяющийся по синусои- 25 дальному закону со скольжением, С выхода датчика 3 тока напряжение, пропорциональное току ротора и повторяющее его форму (кривая Б„, фиг. 2), поступает на вход блока 6 фиксации асинхронного хода, а именно на вход масштабного усилителя с фильтрацией высших гармонических 7, с выхода которого напряжение поступает на дифференцирующий блок 12, первый вход сум35 мирующего усилителя 8 и первый вход блока 25 коррекции подачи возбуждения, На выходе дифференцирующего блока 12 образуется синусоидальное напряжение, сдвинутое по фазе относительно входного на 90,усиливающееся чувствительным блоком 13 и поступающее на вход схемы выделения передних фронтов

14. На выходе последней образуются узкие импульсы (кривая Б„,фиг. 2), соответствующие отрицательным экстре мумам в кривой тока ротора.На выходе блока 25 коррекции моментов подачи возбуждения импульсы появляются тогда, когда мгновенное значение напряжения с выхода усилителя 7 в отрицательные полуволны превышает по величине напяжение уставки U, подаваемое на ход блока 25, С выхода блока 25 импульсы (кривая U> фиг. 2) поступают на второй вход схемы 15 совпадения и второй вход схемы 21 запоминания текущего значения скольжения. В моменты совпадения импульсов с выходов

331 4 схемы 14 и блока 25 на выходе схемы

15 совпадения образуются импульсы, которые поступают на первый вход переключающего блока 17, переводя его в состояние разрешения подачи возбуждения, и на вход хронирующего блока

16. На выходе хронирующего блока 16 образуется пилообразное напряжение (кривая Б, фиг, 2), которое поступает на первый вход схемы 21 запоминания текущего значения скольжения, первый вход компаратора 22 и вход нелинейного корректирующего преобразователя 24. На выходе схемы 21 запоминания значения текущего скольжения образуется напряжение (кривая Uz, фиг. 2), соответствующее амплитуде пилообразного напряжения; обнуление памяти (разряда запоминающего конденсатора) происходит по переднему фронту импульса с выхода блока 25, поступающего на второй вход схемы 21 запоминания текущего значения скольжения. Напряжение с выхода схемы 21 поступает на второй вход компаратора

22, на третий вход которого поступает напряжение с выхода нелинейного корректирующего преобразователя 24. Beсовые коэффициенты входных напряжений подобраны таким образом, что срабатывание компаратора 22 происходит при скольжении, большем 5, в моменты положительных экстремумов тока ротора; при скольжениях, меньших 57., вследствие нелинейного возрастания напряжения с выхода нелинейного корректирующего преобразователя 24 происходит сдвиг момента срабатывания компаратора 22 относительно точки положительного экстремума вправо пропорционально уменьшению скольжения (кривая 0, фиг, 2), 1

Импульс с выхода компаратора 22 поступает на первый вход схемы 23 совпадения, на второй вход которой поступает единичный уровень с выхода компаратора 30, Поэтому на выходе схемы 23 совпадения образуются нулевые импульсы, поступающие на второй вход переключающего блока 17, переводя его в состояние снятия возбуждения. Таким образом, при асинхронном ходе двигателя формируются поочередно команды возбуждения и команды снятия (гашения поля), которые поступают с выхода переключающего блока 17 на управляемый преобразователь 1; В

5 13343 результате многократных форсирований синхронный двигатель в каждом цикле подтягивается к синхронизму, его скольжение начинает уменьшаться. При

5 достижении скольжением уставки U,ä срабатывания компаратора 28 последний срабатывает и подает единичный импульс на второй вход схемы 31 совпадения,на первый вход которой подается единичный импульс с выхода одновибратора 37,запускаемого командой подачи возбуждения с выхода переключающего блока 17. На выходе схемы 31 совпадения образуются нулевые импульсы, которые че- 15 рез схему 34 формирования импульсов поступают на управляющий электрод тиристора вывода первой ступенидобавочного резистора 18.Придальнейшем уменьшении скольжения срабатывает при достижении уставки U, êoìïàpàòoð 29 и аналогично описанному происходит включение тиристора вывода второй ступени добавочного резистора 18. Вывод резистора

18 происходит только в моменты поло- р5 жительных полуволн тока ротора, при отрицательной полуволне тиристорные ключи 19 закрываются, Гашение тока возбуждения происходит на резисторе

18, который включен полностью, противоЭДС с преобразователя 1, переведенного командой снятия возбуждения в инверторный режим, При достижении скольжением уставки срабатывает компаратор 30 и происходит полное шунтирование добавочйого резистора 18. С выхода компаратора 30 подается также запрещающий сигнал на второй вход схемы 23 совпадения, блокируя прохождение команды

40 снятия возбуждения, При этом синхронный двигатель входит в синхронизм.

При подтягивании к синхронизму появляется нелинейный характер изменения внутреннего угла машины, что отражает45 ся в наличии двух экстремумов в отрицательной полуволне тока ротора. Первый экстремум является неблагоприятным моментом подачи возбуждения и от него необходимо отстроиться. Для это50 го служит блок 25 коррекции моментов подачи возбуждения, на третий вход которого подается напряжение смещения

Ц < для амплитудной отстройки от первого экстремума.

После вхохсдеиия в синхронизм с вы55 держкой времени срабатывает схема 26 временной задержки, которая после сра-батывания меняет уставку на втором входе блока 25 коррекции, в результате чего на его выходе появляется единичный уровень, который разрешает работу схем 11 и 15 совпадения, Так, например, если происходит самопроизвольное втягивание в синхронизм без подачи возбуждения, что бывает при пуске на холостом ходу за счет момента явнополюснссти, единичныи уровень на входе схемы 15 совпадения обеспечивает подачу возбуждения. Это объясняется тем, что при синхронном режиме без возбуждения существуют качания ротора, а следовательно, в кривой тока ротора имеются экстремумы, которые выделяются дифференцирующим блоком

12, и с выхода схемы 14 выделения пе— редних фронтов на первый вход схемы

15 совпадения поступают единичные импульсы, Поскольку на втором входе схемы 15 совпадения присутствует еди-. ничный уровень, на выходе образуются импульсы, которые переводят переключающий блок в состояние подачи возбуждения.

При возникновении асинхронного хода на выходе нуль-органа 10 блока 6 фиксации ci.ñèíõpoííîãî хода образуются импульсы, которые поступают на первый вход схемы 11 совпадения, на втором входе которой присутствует единичный уровень напряжения с выхода блока 25.

Поэтому на выходе схемы 11 образуются также импульсы, поступающие на второй вход нереключающего блока 17, переводя его в состояние снятия возбуждения, схема переводится в режим циклической ресинхронизации действием многократного форсирования возбуждения.

Добавочный резистор 18 служит для устранения искажений асинхронной моментной характеристики, которые возникают при подклшчении управляемого преобразователя и обмотки возбуждения, создавая в ней провалы в зоне малых скольжений (порядка 5-77.). С другой стороны, добавочный резистор ускоряет гашение тока, создаваемого преобразователем, повышая эффективность метода циклической ресинхронизации до скольжений порядка 10-123.

Помимо воздействия на обмотку возбуждения при помощи управляемого преобразователя, устройство воздействует на асинхронный момент синхронного двигателя путем управления величиной добавочного резистора 18 в функции скольжения.

) 334331 8

Таким образом, устройство позволяет повысить надежность в результате расширения диапазона успешной ресинхронизации синхронных электродвигателей, выпавших из синхронизма в процессе самозапуска при загрузке, близкой к номинальной, в условиях пониженного напряжения, формула изобретения

Устройство для возбуждения синхронного двигателя, содержащее управляемый преобразователь, разрядный резистор, подключенный через встречно-параллельные тиристоры к зажимам управляемого преобразователя, датчик тока, предназначенный для подключения разрядного резистора и управляемого преобразователя к обмотке возбуждения синхронного двигателя, узел управления возбуждением, составленный из последовательно соединенных между собой дифференцирующего блока, чувствительного блока, схемы выделения пе-, редних фронтов импульсов, двухвходовой схемы совпадения, двухвходового переключающего блока, выход которого подключен к управляющему входу управ— ляемого преобразователя, блока фиксации асинхронного хода, выполненного в виде блока временной задержки, хронирующего блока и последовательно соединенных между собой схемы выделения потокосцепления обмотки статора по продольной оси, нуль-органа и двухвходовой схемы совпадения, два входа указанной схемы выделения потокосцепления подключены к датчику тока, третий ее вход — к точке соединения встречно †параллельн тиристоров и одного из зажимов управляемого преобразователя, а второй выход упомянутой схемы выделения потокосцепления соединен с входом дифференцирующего блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет расширения диапазона ресинхронизации, в него введен блок определения момента снятия возбуждения, а узел управления возбуждением снабжен и тиристорами, п-ступенчатым резистором, каждая ступень которого зашунтирована соответствующим тиристором, и и-канальным блоком управления указанными тиристорами, снабженного одновибратором, вход которого соединен с управляющим входом преобразователя, а каждый канал блока управления введенными тиристорами составлен из последовательно соединенных компаратора. двухвходовой схемы совпадения и схемы формирования импульса управления, подключенный к управляющему входу одного из введенных тиристоров, вторые входы схем совпадения указанного блока управления объединены и подключены к выходу одновибратора, а блок определения момента снятия возбуждения снабжен весовыми резисторами и составлен из двухвходовой схемы запоминания текущего значения скольжения, нелинейного корректирующего преобразователя, блока коррекции момента подачи возбуждения и последовательно соединенных между собой компаратора и двухвходовой схемы совпадения, выход которой соединен с вторым входом переключающего блока и выходом схемы р5 совпадения блока фиксации асинхронного хода, а второй вход схемы совпадения блока определения момента снятия возбуждения подключен к выходу одного из компараторов блока управления ти30 ристорами, вход компаратора блока определения снятия возбуждения объеди:нен через один весовой резистор с выходом схемы запоминания и подключен к входам компараторов блока управления тиристорами, указанный вход это35 го компаратора соответственно через второй и третий весовые резисторы соединен с выходом нелинейного корректирующего преобразователя и его входом, „ объединенным с одним из входов указанной схемы запоминания и подключенным к выходу хронирующего блока, выход которого соединен с выходом схемы выделения переднего фронта импульсов, 45 второй вход указанной схемы запоминания связан с вторым входом схемы совпадения узла управления возбуждением и выходом блока коррекции подачи возбуждения, соединенным с вторым входом схемы совпадения блока фиксации текущего значения скольжения, вход указанного блока коррекции подключен к выходу блока временной задержки на включение возбуждения и вторым выходом схемы выделения потокосцепления

55 обмотки статора по продольной оси.!

33433( m

Составитель ". Тарасов

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Ходанич

КорректоР C. (цекмар

Заказ 3977/55 Тираж 659

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное!

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород,ул. Проектная, 4