Устройство пуска асинхронного двигателя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Сущность изобретения заключается в том, что за счет введения в схему однофазного конденсаторного электродвигателя пускового дросселя улучшаются его технико - экономические показатели. При этом дроссель имеет индуктивность L_п= (1-1/K_п):ω²C_p где C_p емкость рабочего конденсатора ω угловая частота напряжения сети, K_п коэффициент увеличения вращающего момента при его пуске. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам управления режимом пуска электрических двигателей и, в частности, трехфазных асинхронных двигателей, которые питаются от однофазной сети.

В качестве аналогов приняты следующие устройства. Для пуска трехфазных асинхронных двигателей, которые питаются от однофазной сети, используют дроссели, резисторы и конденсаторы, которые подключают на период пуска в цепь статорных обмоток двигателя. Пуск двигателей при помощи резисторов и дросселей не обеспечивает больших пусковых моментов. Использование для пуска конденсаторов позволяет увеличить пусковой момент. Конденсаторы, обеспечивающие пуск, имеют большую емкость, что удорожает стоимость электропривода. Использование в конденсаторных пусковых устройствах полупроводниковых элементов, симисторов, в частности, не позволяет улучшить технико-экономические показатели электропривода.

Находят применение пусковые устройства с параллельно соединенными конденсатором и дросселем [1] Конденсатор имеет емкость, равную сумме пусковой и рабочей емкостей, индуктивность дросселя регулируется при помощи подмагничивания, или достаточно сложным, а поэтому и не надежным устройством. В таком устройстве при пуске используется только конденсатор. В рабочем режиме дроссель уменьшает эквивалентную емкость конденсатора в 2-3 раза, постоянно обтекается током и поэтому имеет установленную мощность, превышающую такую же мощность конденсатора.

Способ регулирования индуктивного дросселя (подмагничиванием или полупроводниковыми устройствами) не оказывает влияния на установленную мощность силового оборудования. Такие пусковые устройства имеют неудовлетворительные технико-экономические показатели.

В качестве ближайшего прототипа изобретения принято устройство пуска трехфазного асинхронного двигателя с тремя обмотками, которые расположены на статоре с пространственным сдвигом 120^о и соединены по схеме "треугольник", подключенную двумя вершинами к однофазной сети переменного напряжения, содержащее реле и рабочий конденсатор, соединенный одним выводом с одной из вершин "треугольника" обмоток, подключенной к сети [2] Недостаток таких устройств заключается в том, что пусковой конденсатор имеет в 2-3 раза большую емкость и используется на продолжительное время, определяемое несколькими секундами. В результате этого снижаются технико-экономические показатели электропривода.

Сущность изобретения состоит в том, что в цепи рабочего и пускового конденсаторов на период пуска включают пусковые дроссели. После окончания пуска дроссель цепи рабочего конденсатора шунтируют, а дроссель цепи пускового конденсатора отключают вместе с ним. Такие переключения осуществляют при помощи реле, которое меняет положение своих контактов после окончания пуска, например, при помощи центробежного реле, оборотов или токового реле. Использование дросселей в последовательной цепи пускового и рабочего конденсаторов позволяет на период пуска увеличивать их емкость, что, в свою очередь, делает возможным уменьшение установленной мощности пускового конденсатора или обеспечение требуемого пускового момента только за счет увеличения на период пуска емкости рабочего конденсатора. Включение дросселя на период пуска в цепь конденсатора приводит к кратковременному (на время пуска) повышению его напряжения, не превышающему допустимых значений. Включаемые в цепь конденсаторов дроссели используются кратковременно, допускают значительные токовые перегрузки и поэтому имеют небольшую установленную мощность.

Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей электропривода за счет снижения стоимости, массы и габаритных размеров пусковых устройств.

Изобретение обеспечивает получение такого результата благодаря тому, что позволяет использовать при пуске допустимые перегрузочные возможности конденсаторов при помощи дросселей, которые выдерживают значительно большие кратности перегрузок.

Применяемые при пуске и работе двигателей бумажные конденсаторы выдерживают утроенное напряжение в течение 10 с. Это позволяет при пусках, которые продолжаются не более 10 с, увеличивать емкость в 3 раза. Установленная мощность дросселя, обеспечивающего такое увеличение емкости, зависит от режима работы электродвигателя. Например, если двигатель в течение 1 ч пускается один раз и длительность пуска составляет 6 с, то для дросселя допустимая перегрузка по току, равная корню квадратному из скважности, составляет 24 В таком ре- жиме реализуемая мощность дросселя (произведение его реактивного сопротивления на квадрат пускового тока) в 600 раз превышает установленную мощность дросселя (произведение его реактивного сопротивления на квадрат длительного тока). В режиме, который анализируется, перегрузочная способность по мощности у дросселя в 60 раз больше аналогичного показателя конденсатора, равного произведению его проводимости на квадрат напряжения.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства пуска.

Устройство содержит обмотки 1 трехфазного асинхронного двигателя, которые расположены на его статоре с пространственным сдвигом 120^о, соединены по схеме треугольника и имеют выводы 2 для подключения к однофазной сети переменного напряжения. Обмотки 1 могут быть соединены по схеме звезды или в две параллельные цепи. Устройство может быть использовано при любой схеме соединения обмоток 1.

Устройство пуска состоит из рабочего конденсатора 3 и пускового дросселя 4, который зашунтирован размыкающим контактом 5 реле, которое меняет положение своих контактов при переходе двигателя из пускового режима в рабочий режим. В качестве такого реле может быть использовано реле оборотов или токовое реле, обмотка которого включена в цепь тока, потребляемого из сети. Конденсатор 3 имеет емкость, необходимую для рабочего режима двигателя. Дроссель 4 имеет индуктивность, при которой разность реактивных сопротивлений конденсатора 3 и его сопротивления имеет емкостный характер и величину, обеспечивающую пуск двигателя.

Устройство пуска используется в том случае, когда увеличение емкости рабочего конденсатора 3 при помощи пускового дросселя 4 позволяет пустить двигатель, и работает следующим образом.

После поступления однофазного переменного напряжения на выводы 2 появляется в обмотках 1 ток, токовое реле срабатывает и размыкает свой контакт 5 и в цепь конденсатора 3 включается дроссель 4, после чего эта цепь имеет емкостное сопротивление, которое меньше сопротивления емкости конденсатора 3 на величину сопротивления индуктивности дросселя 4. В результате этого в обмотках обеспечивается ток, необходимый для пуска, и двигатель начинает вращаться и его обороты увеличиваются. По мере увеличения частоты вращения ротора двигателя потребляемый им из сети ток уменьшается и при частоте вращения, соответствующей рабочему режиму двигателя, становится меньше тока отпадания токового реле. После этого токовое реле выключается и его контакт 5 шунтирует дроссель 4. При зашунтированном дросселе 4 конденсатор 3 обеспечивает емкость, необходимую для рабочего режима двигателя.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ПУСКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ с тремя обмотками, которые расположены на статоре с пространственным сдвигом 120^o и соединены по схеме "треугольник", подключенной двумя вершинами к однофазной сети переменного напряжения, содержащее реле и рабочий конденсатор, соединенный одним выводом с одной из вершин "треугольника" обмоток, подключенной к сети, отличающееся тем, что оно снабжено пусковым дросселем, который подключен между вторым выводом рабочего конденсатора и третьей вершиной "треугольника" обмоток, зашунтирован размыкающим контактом реле и имеет индуктивность L_п=(1-1/K_п)/ω²C_р, где C_р емкость рабочего конденсатора; ω угловая частота напряжения сети; K_п коэффициент увеличения вращающего момента двигателя при его пуске.

РИСУНКИ

Рисунок 1