Способ пуска синхронного двигателя с блоком пуска

 

Использование: изобретение используется для пуска синхронных двигателей. Сущность изобретения: пуск синхронного двигателя 1 заключается в том, что его статор подключают к сети, а обмотку 3 возбуждения замыкают на последовательно соединенные пусковой резистор 4 и блок 5 емкостной компенсации при одноименной полярности ЭДС и тока ротора. При разноименной полярности ЭДС и тока ротора ключом 6 шунтируют блок 5 емкостной компенсации . 2 з.п. ф-лы, 1 ил. ел ы ел о 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (53)s Н 02 Р 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЩ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР к лвторСкаьв Свидкткльству (21) 4796772/07 (22) 15.01.90 (46) 07.08.92.Бюл.М 29 (71) Днепродзержинский индустриальный институт им, M.A.Àðñåèè÷åâà (72) В.E.Hèçèìîâ и С.В.Колычев (56) Абрамович Б.Н., Круглый А.A. Возбуждение, регулирование и устойчивость синх-. ронных двигателей.— Л.:Энергоиздат, Ленинград, отд.,1983, с.22, рис.2-3, с.96-99.

Бабурин В.Б., Сумцов И,А. О повышении продольного электромагнитного момента машин переменного тока в асинхронном режиме. Труды ВНИИЭ. М., 1979, вып.57, с.65-.71 (прототип способа).

Гольмаков Ю.И., Новиков Н.H., Шутько

В.Ф. Энергетический критерий синхронизации синхронного двигателя при асинхронном пуске.-Электричество, 1983, М 9, с.24-28, Патент ФРГ t4 1945801, кл. Н 02 P 1/50, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 1377992, кл, Н 02 P 1/50, 9/12, 1986.

„„Ы2„„17535б8 Al (54) СПОСОБ ПУСКА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С БЛОКОМ ПУСКА (57) Использование: изобретение используется для пуска синхронных двигателей, Сущность изобретения: пуск синхронного двигателя 1 заключается в том, что его статор подключают к сети, а обмотку 3 возбуждения замыкают на последовательно соединенные пусковой резистор 4 и блок 5 емкостной компенсации при одноименной полярности ЭДС и тока ротора. При разноименной полярности ЭДС и тока ротора ключом 6 шунтируют блок 5 емкостной компенсации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1753568 (2) (3) 40

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к способам пуска синхронных машин с электромагнитным возбуждением и может быть использовано для пуска синхронных двигателей.

Целью изобретения является повышение надежности пуска синхронного двигателя за счет повышения среднего пускового момента, создаваемого обмоткой возбуждения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе пуска синхронного двигателя с блоком пуска, выполненным в виде последовательно соединенных пускового резистора и блока емкостной компенсации, при котором подключают статор к сети и замыкают обмотку возбуждения на пусковой блок, определяют полярность ЭДС и тока ротора и при различной их полярности шунтируют блок емкостной компенсации.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что при шунтировании блока емкостной компенсации дополнительно повышают кратность пускового резистора.

Поставленная цель также достигается тем, что дополнительно контролируют величину скольжения и указанное шунтирование, проводят при достижении ротором заданной величины скольжения, В режиме асинхронного пуска синхронного двигателя из-за фазового сдвига между

ЭДС и током обмотки возбуждения (ОВ), обусловленного характером нагрузки, двигательный момент развивается лишь в интервалы времени, когда полярность ЭДС и тока одноименны. В интервалы времени, соответствующие разноименной полярности

ЭДС и тока, обмотка возбуждения создает тормозной момент, Поскольку средний пусковой момент, обусловленный обмоткой возбуждения, за один проворот ротора синхронного двигателя слагается из ускоряющего (двигательного) и тормозного моментов, то, принудительно воздействуя на амплитуду и фазу тока обмотки возбуждения путем включения и отключения блока емкостной компесации, повышают ускоряющий и снижают тормозной моменты, что в итоге приводит к росту среднего пускового момента.

Полагая начальную фазу ЭДС обмотки возбуждения равной нулю, получают

Е =Е< п з!и Spt, (") где Е п — амплитудное значение ЭДС ОВ;

Sp — фиксированное значение скольжения;

t — текущее время.

Ток в обмотке возбуждения отстает от

ЭДС на уголь (1);

it=if sin(Spt- фг), Efm Sp где М амплитудное значение тока;

rf — активное сопротивление обмотки возбуждения;

Кп — кратность пускового резистора;

T) — переходная постоянная времени по продольной оси полюсов синхронного двигателя.

Я Т

Q =arctg 1 + К (4)

При введении блока емкостной компенсации переходная постоянная времени определяется выражением:

T1 Xf — Xc/S г (5) г где Xf, Х вЂ” соответственно индуктивное сопроитивление обмотки возбуждения и приведенное значение емкостного сопротивления на частоте сети.

Изменяя величину сопротивления блока емкостной компенсации в функции скольжения, уменьшают переходную постоянную времени, увеличивают амплитуду тока ротора с одновременным уменьшением его фазы при одноименной полярности ЭДС и тока

ОВ, При разноименной полярности указанных величин шунтируют блок емкостной компенсации, увеличивают переходную постоянную времени, уменьшают амплитуду тока ОВ с одновременным увеличением его фазы. Кроме того, увеличивая кратность пусковогб резистора, дополнительно уменьшают амплитуду тока обмотка возбуждения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для реализации способа пуска синхронного двигателя.

Устройство содержит синхронный двигатель 1 с датчиком 2 ЭДС ротора и с обмоткой 3 возбуждения, параллельно которой подключены последовательно. соединенные между собой пусковой резистор 4 и блок 5 емкостной компенсации, шунтируемый управляемым ключом 6 двухсторонней проводности, управляемый возбудитель 7, блок

8 скольжения, выходом соединенный с блоком 5 емкостной компенсации, и последовательно включенный с обмоткой возбуждения 3 датчик 9 тока ротора. Сигналы с датчиков ЭДС 2 и тока 9 поступают соответственно на компараторы 10 и 11, выходы которых связаны со входами элемента

И 12 и входами двух элементов НЕ 13 и 14.

Выходные сигналы элемента НЕ 13 и 14 поступают на вход элемента 15.

1753568

Выходы элементов И 12 и 15 соединены с входом элемента ИЛИ-НЕ 16, выход которого через усилитель 17 соединен с входом управляемого ключа 6 двухсторонней ripoводимости. 5

Способ пуска синхронного двигателя осуществляется следующим образом.

Асинхронный пуск синхронного двигателя 1 начинается после подключения его к сети переменного тока. При этом обмотка 3 10 возбуждения замкнута на пусковой резистор 4 и блок 5 емкостной компенсации, управляемый ключ 6 двухсторонней проводимости разомкнут, а управляемый возбудитель 7 отключен (например, снятием 15 управляющих импульсов с тиристоров). При этом происходит емкостная компенсация индуктивности контура возбуждения, вследствие чего возрастает амплитуда тока обмотки возбуждения и уменьшается его 20 фазовый сдвиг по отношению к ЭДС обмотки возбуждения. При положительном значении ЭДС и тока, полярность которых определяют датчиками 2 и 9, на выходе компараторов 10 и 11.появляется уровень логи- 25 ческой 1, в результате чего на выходе элемента И 12 появится также уровень логической "1", а на выходе элементов НЕ 13 и НЕ 14 — уровень логического "0". Сигнал уровня логической "1" с элемента И 12 по- 30 ступает на один из входов элемента ИЛИНЕ 16, преобразуясь на выходе в уровень логйческого "0", в результате чего управляемый ключ 6 двухсторонней проводимости остается разомкнутым при одноименной 35 полярности ЭДС и тока ротора.

При изменении полярности ЭДС ротора (разноименная полярность ЭДС и тока) на выходе компаратора 10 появляется уровень логического О, а на выходе компаратора.11 40 остается уровень логической "1", в результате чего на выходе элемента И 12 появляется уровень логического"0", а на выходе элемента ИЛИ-HE 16 уровень логической

"1", что приводит к включению управляемо- 45 го ключа 6 через усилитель 17. В результате этого ток в обмотке возбуждения уменьшается и изменяется его фаза, что приводит к уменьшению тормозного момента, создаваемого обмоткой возбуждеНия. 50

При»" смене йолярности тока обмотки возбуждения (одноименная отрицательная полярность ЭДС и тока ротора) на выходе компараторов 10 и 11 появляются уровни логического "О", на выходе элементов НЕ 55

13, 14 и И 15 — уровни логической "1", а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 — уровень логического "О", в результате чего происходит отключение управляемого ключа 6 двухсторонней проводимости и компенсация индуктивности обмотки 3 возбуждения. При этом происходит рост тока ротора с одновременным уменьшением его фазы, а двигательный момент, создаваемый обмоткой возбуждения, возрастает. При смене полярности цикл работы устройства повторяется.

В идеальном случае полной компенсации индуктивности ток совпадает по фазе с

ЭДС и обмотка возбуждения за каждый проворот ротора создает только двигательный момент. При частичной компенсации индуктивности появляется фазовый сдвиг между

ЭДС и током ротора, однако двигательные моменты будут больше, а тормозные- меньше по сравнению с известными способами пуска синхронного двигателя.

В качестве датчика 2 ЭДС обмотки возбуждения может быть использована дополнительная обмотка, состоящая из одного или нескольких витков, уложенных поверх основной обмотки возбуждения. Связь датчика 2 ЭДС с компаратором 10 в бесщеточных системах непосредственная, а в статистических системах независимого возбуждения эта связь обеспечивается применением двух контактных колец и щеточного аппарата, Блок 5 емкостной компенсации может быть выполнен в виде емкостных стержней, уложенных в пазы ротора синхронного двигателя и электрически соединенных между собой. В этом случае блок скольжения не нужен, так как емкостное сопротивление автоматически изменяется в функции частоты

ЭДС ротора или скольжения в результате эффекта вытеснения тока в емкостных стержнях.

Кроме того, блок 5 емкостной компенсации может быть выполнен из и емкостных элементов (конденсаторов), которые подключаются параллельно друг другу в функции скольжения управляемым ключами двухсторонней проводимости по сигналу блока 8 скольжения. В этом случае последний может быть выполнен, например, по .известной схеме и должен быть дополнен исполнительными выходами для включения управляемых ключей двухсторонней проводимости.

Способ пуска синхронного двигателя может иметь модификации. Например, для уменьшения тока ротора при разноименной полярности ЭДС и тока управляемый ключ

6 может коммутировать блок 5 емкостной компенсации через дополнительно введенный резистор необходимой кратности.

При необходимости повышения среднего электромагнитного момента, создаваемого обмоткой возбуждения, на требуемом участке асинхронной характеристики емко1753568

Составитель B. Низимов

Редактор M. Бланар Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А. Долинич

Заказ 2773 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, "Q1 стную компенсацию индуктивности контура возбуждения проводят начиная с некоторого наперед заданного значения скольжения, При этом с блока 8 скольжения используют дополнительный сигнал для 5 включения ключа 6 до момента достижения ротором заданной величины скольжения, после чего снимают сигнал, включающий ключ 6.

Применение, предлагаемого способа. 1О позволяет повысить надежность режима асинхронного пуска синхронного двигателя за счет увеличения среднего момента, создаваемого обмотка возбуждения.

Формула изобретения 15

1. Способ пуска синхронного двигателя с блоком пуска, выполненным в виде последовательно соединенных пускового резистора и блока емкостной компенсации, при котором подключают статор к сети и замыкают обмотку возбуждения на пусковой блок, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности пуска за счет повышения среднего пускового момента, определяют полярность ЗДС и тока ротора и при их различии шунтируют блок емкостной компенсации.

2. Способ по п,1, отличающийся тем; что при шунтировании блока емкостной компенсации дополнительно повышают кратность пускового резистора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно контролируют величину скольжения и указанное шунтирование проводят при достижении ротором заданной величины скольжения.