Устройство для ограничения ударных моментов при пуске двигателя переменного тока

 

ОПИСАН И

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 10.Х.1966 (№ 1106342-24-7) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 01.V!1.1968. Бюллетень №

Дата опубликования описания 11.Х.1968

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

621.313.

Авторы изобретения

В, А. Ладензон, М. П. Обуховский и Л. П. Петров

Одесский политехнический институт

Заявит ель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ УДАРНЬ!Х МОМЕНТОВ

ПРИ ПУСКЕ ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Известны устройства для ограничения ударных моментов при пуске электродвигателей переменного тока, основанные на уменьшении среднего значения пускового момента путем снижения эффективного значения приложенного напряжения на время пуска.

Колебания момента, развиваемого двигателем в начальный период пуска, исключаются путем неодновременного подключения обмоток статора двигатсля к фазам сети.

Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что в цепь обмотки статора двигателя включаются симметричные либо встречно-параллельно соединенные тиристоры, в цепь питания схем управления которых подключены последовательно два вспомогательных маломощных тиристора, управляемые при помощи переключающихся диодов (динисторов), включенных на вторичные обмотки согласующих трансформаторов. Устройство обеспечивает подключение двигателя сперва к двум фазам, а затем, точно через (ил+90) эл. град., — к третьей фазе сети.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства; на фиг. 3 — диаграмма напряжений и токов принципиальной схемы; на фиг. 4— осциллограммы, иллюстрирующие работу устройства.

Тиристорный коммутатор 1 устройства (см. фиг. 1), например, для асинхронного короткозамкнутого двигателя 2 состоит из трех пар встречно-параллельно соединенных тиристоров илп из трсх симметричных тиристоров. Узел 8 управления коммутаторами обеспечивает открывание силовых тиристоров и может быть выполнен по любой известной схеме с использованием полупроводниковых или магнитных элементов с релейной характеристикой.

Устройство содержит также узел 4 первоначального подключения двух фаз сети, создающий начальное поле в двигателе, фазоконтролирующий узел 5, узел 6 пуска двигателя при подключении третьей фазы сети, узел 7 сдвига угла открывания тиристоров и источник 8 питания цепи управления тиристорами.

Вспомогательный маломощный тиристор 9 вместе со своей цепью управления (см. фиг. 2) образует узел создания начального поля, а вспомогательный тиристор 10 своей цепью управления образует узел подключения двигателя к сети. Цепь управления вспомогательными тиристорами содержат динисторы 11 и 12, разделительные диоды 18 и ограничительные сопротивления 14.

Вспомогательный маломощный тиристор 9 вместе со своей цепью управления (см. фиг. 2) образует узел создания начального поля, а вспомогательный тиристор 10 своей цепью уп30 равления образует узел подключения двнга221117 цд

I (0)

О.

"уд

/ -1д Хд=

Р.Р о. 2 теля к сети. Цепь управления вспомогательными тиристорами содержит динисторы 11 и 12, разделительные диоды 18 и ограничительные сопротивления 14. Фазоизмерительную схему образуют трехфазный трансформатор 15, согласующий величины напряжений трехфазной симметричной сети и напряжений переключения динисторов 11 и 12 и разделительные трансформаторы 1б и 17. Кнопка 18 «пуск» осуществляет плавный пуск двигателя, а кнопка 19 «стоп» вЂ” его остановку. Подстроечные сопротивления 20 предназначены для точной настройки схемы.

На фиг. 3 показана форма напряжений UAa и U„,,,под действием которых переключаются динисторы U Ав и У„напряжений на самих динисторах U>, 1 и U„„„ токи управления вспомогательных тиристоров 1у,р i u

1у„р z и диаграмма напряжений питания блоков управления тиристорных коммутаторов

Un1 и U n2 °

Первые две фазные обмотки статора двигателя подключаются в максимуме своего линейного напряжения для исключения апериодической составляющей однофазного включения. Третья обмотка подключается к сети в максимуме фазного напряжения, т. е. через ил+90 эл. град, после первой коммутации, для создания равенства вектора установившегося магнитного потока, соответствующего включению, вектору предварительно созданного магнитного потока. Учитывая примерное равенство сопротивлений короткого замыкания первичной и вторичной цепей асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, в результате чего к намагничивающему контуру прикладывается половина напряжения, можно определить намагничивающий ток установившегося режима, де 1= (/ 1 1 „„— значение Установившегося тока намагничивания заторможенного двигателя; Хд — индуктивное сопротивление контура намагничивания асинхронного двигателя в неподвижном состоянии, в долях; U д— значение результирующего вектора напряжения трехфазной системы.

Намагничивающий ток двух фаз, создающих начальный поток на первом этапе пуска под действием линейного напряжения, определяется уд

1 (0) = """ 2cos ), 2 21д где U, „„— линейное напряжение; р=-120 — пространственный угол между фазными обмотками статора двигателя.

Ввиду того, что результирующий вектор напряжения трехфазной системы

Зо

65 з — у з

U, = Ur — — U„,„, 2 2 очевидно, что амплитудное значение начального намагничивающего тока

Намагничивающий ток двигателя при пуске отстает от напряжения на 90 эл. град., т. е., если при включении первых двух фаз в максимуме линейного напряжения намагничивающий ток был равен нулю, то через 90 эл. град. к моменту пуска двигателя подключением третьей фазы этот намагпи гивающий ток достигнет амплитудного значения и будет точно соответствовать установившемуся значению намагничивающего тока для момента включения двигателя. При этом резул тирующий вектор магнитного потока машины после момента коммутации будет равен вектору предварительно созданного магнитного потока. Поэто. му переход к новому электромагнитному состоянию машины, которое характеризуется вращающимся полем, происходит без изменения величины и положения главного магнитного потока. А это обусловливает отсутствие в пусковом моменте периодической составляющей, вызванной изменением главного поля машины, которая, как известно, и определяет ударное значение момента.

Двигатель разгоняется под действием только установившегося пускового момента, определяемого статической механической характеристикой. Ввиду того, что среднее значение момента за время разгона сохраняется, время пуска не увеличивается.

Ус-ройство работает следующим образом.

До нажатия кнопки 18 тиристор 9 закрыт, так как отсутствуют управляющие импульсы, а тиристор 10 закрыт из-за отсутствия анодного потенциала. Коэффициент трансформации

1рансформатора lб и сопротивление 20 подобраны так, чтобы при нажатии па кнопку 18 динистор 11 переключился в максимуме напряжения, синфазного с линейным напряжением UAa. Сформированные при этом управляющие импульсы открывают тиристор 9, который подает питание на два блока управления тиристорными коммутаторами двух обмоток

21 и 22 двигателя. Через 90 эл. град. в максимуме фазного напряжения третьей фазы, переключится динистор 12, что обеспечивается соответствуюгцим включением первичной обмотки трансформатора 17, его коэффициентом трансформации и сопротивлением 20.

Так как на аноде тиристора 10 уже есть положительный потенциал, то он открывается, подает питание на блок управления тиристорным коммутатором третьей обмотки, подключая двигатель к трехфазной системе в максимуме фазного напряжения третьей фазы. Последовательность работы устройства поясняется диаграммой на фиг. 3.

221117

23 fb

Тиристоры 9 и 10, включившись, остаются в открытом состоянии до тех пор, пока не будет нажата кнопка 19 «стоп». При этом анодный

-,îê в тиристорах 9 и 10 прерывается, и они запираются. Узлы 8 управления обесточиваются, и силовые тиристорные коммутаторы 1 отключают двигатель от сети.

Осциллограмма на фиг. 4,а иллюстрирует обычный пуск двигателя одновременным замыканием конт".ê îâ. Пусковый момент носит колебательный характер, вызывая в кривой скорости участки большого ускорения и провалы.

Особенно опасны начальные ударные пики момента, достигающие 4 — 5 М„и отрицательные значения момента, при которых зазоры (люфты) в механизма : выбираются, а затем следует удар другого знака. На осциллограмме (см. фиг. 4,б) приведен процесс плавного равноускоренного разгона того же двигателя при пуске предложенным устройством. Начальный момент в 2 — 2,2 раза ниже ударных значений обычного пуска и не изменяется в течение всего разгона. Ввиду того, что средний момент в обоих случаях примерно одинаков, время плавного пуска не затягивается, т. е. быстродействие привода сохраняется.

Следует отметигь, что так как из условий безопасности тиристорный пускатель должен дополняться линейным контактором или разъединителем, то при изолированной нейтрали двигателя тиристорный коммутатор из средней фазы может быть убран. При этом подключение первых двух фазных обмоток происходит открыванием одного тиристорного коммутатора. ц> Предмет изобретения

Устройство для ограничения ударных моментов при пуске двигателя переменного тока путем неодновременного подключения обмоток статора двигателя к фазам сети, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности привода и обеспечения максимального числа включений привода, в цепь обмотки статора двигателя подключены симметричные тиристоры, управляемые, например, собранными на транзисторах блоками, в цепь питания которых включены последовательно два тиристора, управляемых при помощи переключающихся диодов, включенных на вторичные обмотки согласующих трансформаторов, обеспечивающих подключение обмотки двигателя сперва к двум, а затем точно через (пл+90) эл. град.— к третьей фазе сети.

221117 ч v ч ч ю Ф у r s ю v v Puz. 3

ФЫ 4

Составитель Б. Минц

Редактор П. И. Шлайн Техред Л. Я. Левина Корректор Н. Босняцкая

Заказ 2848)13 Тираж 530 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д, 4

Типография, пр. Сапунова, 2