Устройство для ресинхронизации синхронного электродвигателя

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЙЬО ВУ

<."ою» Соаетскин т.оциалисти!46сных

Республик (11) !З,а .) 2 .1(Э (61) Дополнительное к авт. свил.-ву (22} Заявлено 03.01.74 (21) 1985756/07 с присоединением заявки № " (23) Приоритет(43) Опубликовано 15.О8. 76351оллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 101.11.76

2 (51) М. Кл.

Н 02 Р 7/ОО

Н О2 Р 9/Я) ГавудврстввнньЮ номнтет

Свввтв Инннстрвв СССР вв делви нзввретвннй и аткрытнй

А. М. Кременецкий, H. И„Соколов (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕСИНХРОНИЗАЦИИ

СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛ

2 СД с благоприятной асинхронной характеристикой, Однако в большинстве случаев е41фективной является только частичная или полная разгрузка СД, осушествляемая путем воздействия на приводимый механизм.

При этом уменьшается тормозяший момент на валу Cg и тем самым обеспечиваются условия для втягивания Cg в сннхронизм. ,Однако необходимость воздействия на при всннъз1И мзизиизм требует знзннтзивнми затрат врзмзни и связана с нзрушзнизЫ siij прерывности технологического цикла, что - .ведет к значительному экон.мическому уш бу. Воздействие на АГП или приводимый д, механизм осушествляется, как правило, с !, участием обслуживаюшего персонала, что является сушественны м эксплуатационным недостатком синхронного электропривода.

Надежность ресинхронизации повышаетgO ся в результате того, что устройство снабф жено формирователем импульсов, фазорегу.4 ( лятором, блоками, !логического умножения, и сясизния и имнунвсимм ярзсбрг зсвзтзяе!Р, ;причем первые входы первого и третьего, 25 1второго и четвертого блоков логического

Предлагаемое устройство относится к ,,области регулируемого" элек тропривода.

Синхронный электропривод обладает ря",дом известных технико-зкономических преи

:мушеств по сравнению с асинхронным и ши ,роко применяется для привода ответствен 1 ных мошных механизмов, не требуюших ре-, !, гулирования скорости, !

: Эффективность применения асинхронного

„электропривода во многом зависит от возi

:,можности обеспечения ресинхронизации син хронного двигателя, выпавшего из синхро- низма под действием кратковременного возб . мушения - перерыва питания, глубокого с

::ження напряжения в пнтаюшей системе и

Известны устройства для ресинхрониза ! ,ции синхронного электродвигателя (СД), в действуюшие на автомат гашения поля (АГ

;и систему управления возбуждением, содер

:жашее датчики угла и напряжения, !

Известные устройства могут обеспечить ресинхронизацню СД при полной нагрузке .путем отключения АГП после выпадения CQ из синхронизма и.последуюшего его включе, ния при подсинхронной скорости пнуть для (53} УДК 621.316.729:

:621.313,323 (О88.8 ) умножения подключены соответственно к основному и инверторному выходам датчика угла, вторые входы первого и четвертого, второго и третьего блоков логического умножения подкпючены соответственно к основному и инверторному выходам форми- рователя, вход которогр через фазорегупятор соединен с выходом датчика напряже1 ния, выходы первых двух бпоков логического умножения подключены к первому блоку ло- гического сложения, выход которого, соеди ненный с первым входом импупьсного npeo+ разовагеля, подключается к включающему входу АГП, а выходы третьего и чегвергогЬ блоков логического умножения подключены,: ко второму блоку логического сложения, вь1ход которого, соединенный со вторым вхо- ! дом импульсного преобразовагепя, подкпю-. чается к отключающему входу АГП, при этоф выход импульсного преобразователя соеди- няется с форсирующим входом системы уп-I

1 равпения возбудителем.

На фиг. 1 приведена блок-схема устрой-ф ства; на фиг. 2 — блок-схема АГП; нафиг. 3-25 выполнение датчика угла; на фиг. 4 — один из вариантов выпопнения импульсного пре- образователя.

Устройство дпя ресинхронизации синхрон ного эпектродвигагеля содержит синхронный ЗО двигатель (CQ) 1, приводимый механизм 2 питающую систему 3, обмотку возбуждения

CQ 4, автомат 5 гашения поля, возбудитепь

6, систему 7 управления возбудителя, датчик

8 напряжения, датчик 9 гока, датчик 10>гз" @ ла, фазорегупятор 11, формировагепь 12 импульсов, блоки 13, 14, 15, 16 - логичес-> кого умножения; бпоки 17 и 18 — логичес- кого сложения, импульсный преобразовагел ! 19. 40

Блок 5 (АГП) представляет собой парай пепьное соединение тирисгорного ключа 20 и гаси тельного сопротивления 2 1 (фиг. 2 ), Блок 5 осуществляет подачу напряжения возбудителя на обмотку возбуждения CEl при @ наличии сигнала на вкпючаюшем входе g u

1 введение в цепь между обмоткой возбуждения и возбуди гелем гаси тельного сопро гивпения при наличии сигнала на огкпгчающем входе ц

59

Тиристорный ключ 20 обеспечивает бе ,инерционное выполнение перечиспеннь х операций.

Бпок 10 осущесгвпяег в течение одного эпектрического оборота ротора Cll форми- @ рован я двух прямоугольных импульсов заданной ллигепьносги на основном (осн) и инвергорном (инв) своих выходах, фаза ко-ф ! горых определяется угловым попожением p+ ,гора СЕ1 в пространстве, сдвинутых один, @ относительно другого на 1 80 электричес,ких градусов.

Устройство блока 10 показано нафиг. 3

1где 22 - вап CQ, I, 11,1П ...Й:- магнитные метки; 23, 24 - неподвижные индукто- ры, 25, 26 — формировагепи прямоугопьны импупьсов заданной длительности.

Особенность датчика 10 угла состоит в том, что дпя повышения быстродействия фиисеиии угпового положении poropa СЛ н

ayre концентрической с валом СЕ1 окружВос-ти уетановлень> два неподвижнь|х индук-.

1 гора 23 и 24, сдвинутые один относите; ьо другого на одно полюсное деление Г в то же время магнитные метки Х, П,111,... ... Й расположены на валу СД с интервапом в два полюсных деления 2 Г.

1, Функция фазорегупятора 11 состоит в создании фазового сдвига входного напряжения,. этого блока на заданный угол 8 .

Назначение блока 12 состоит в формироt ванин на основном и инверторном выходах

I прямоугольных импульсов заданной длитепь ности (tg ) при прохождении уровня вход I ного сигнала через нуль в сторону соответ>. ственно положительных и отрицатепьных зн— чений.

Блоки 13 - 16 осушествпяют формиро вание сигнала в моменты совпадения по времени сигналов на входах этих блоков, ! блоки 17 и 18 — формирование сигнала при напичии сигнала хотя бы на одном из вхо дов этих блоков, а блок 19 — формировани сигнала заданной длительности при подаче импульсного сигнала на один из его входов, Один из вариантов исполнения блока 19 приведен на фиг, 4, где 27 - триггер, 28,29 — схемы задержки, 30 — блок поги- ческого сложения.

Схемы задержки 28, 29 осушествпяют формирование сигнала заданной дпительнос ти ty при подаче сигнала на вход и снятие этого сигнала при исчезновении сигнала на входе, а блок - 30 - формирование сигнала при напичии сигнала хотя бы на одном из его входов, Блоки 12-18, 25-30 могут быть выпщ иены на типовых логических элементах.

Устройство работает следующим образом.

При работе С,Н в синхронном или асинхронном режиме сдвиг по фазе между импульсными сигналами на основных выходах блоков 10 и 12, также как и между импульсными сигналами пна инверторных выхо,имеет место coHIIaIIemIe по времени сигналов либо на входах блоков 13 14 (при прохо>кдении эоны (- д Л ), либо на входах блоков 15, 16 (при прохождешй зоны (180 — О О, 180О + Ь 80На выходе блока 17 формируются сигналы в моменты совпадения сигналов на входах блоков 13, 14, а па выходе блока 18в моменты совпадения сигналов На входах щ олоков 15, 16.

Сигналы, образующиеся на выходе бло)ков 17 и 18 при вхождении угла t3 вышеуказанную зону, осуществляют поочередные переключения ключа 20 (сигнал с

1 д выхода блока 17 включает ключ 20, а сигнал с выхода блока 18 откл очает ключ) и перебросы триггера 27, в то же время последующие сигналы, Образующиеся на вы1 ходе блоков 17 и 18 при дальнейшем про20 хождении зоны, не изменяют состояния бло ков 20 и 27, 1

При включении кл1оча 20 осуществляется безынерционная подача напряжения воэ будителя на обмотку возбуждения СД, а

Л при отключении ключа 20 - безынерционное aaeneIHIe в цепь между обмоткой возбуждения СД и возбудителя 6 гасительного сопротивления 21 и тем самым гашение поля СД, 30 =Xi — -с2 где у — угол между осью метки1(!

H," ° 1 ) и ближайшей:магнитной осью ротора СД; о 2- угол между неподвижным индуктором 23 и ближайшей осью фазной обмотки статора СД, Сдвиг по фазе между импульсными сиг:налами на основном выходе блока 10 и инверторном выходе блока 12, также как и между сигналами на инверторном выходе

1 блока 10 и основном выходе блока 12, соС % тавляет 0 + 180 электрических градусов,, так как основной и инверторный сигналы каждого из блоков сдвинуты на 180 .

При нахождении СД в синхренизме из усло Вия обеспечения нормального режимаблок 5 1 включен. Уетавка 1 @ фазорегулятора 11 и длительйость. t сигналов на выходах блоков 10 и 12 задаются такими, чтобы при углах 6 (00,,QU ), соответствукащих синхронному режиму СД, не имело бы места совпадение по времени сигналов на вхо-, дах блоков 13-16 ° При этом также отсутствуют сигналы на выходе блоков 17, 18

19 и, следовательно, на обмотку возбужде» ния подано напряжение возбудителя 6, определяемое только сигналом уставки Оу на входе а блока 7 и сигналами обратной

i связи по напряжению и току Cll на входах би с блока 7, что обеспечивает нормальЬый режим СД.

1Три выпадении СД из синхронизма вследствие нарушения нормального питания {час

1 тичная или полная посадка напряжения на !

1 шинах питающей системы) или набросов

1 агрузки со стороны приводимого механиза ротор CQ TopMoeHòcÿ, так как нагрузочМый момент на валу СД становится больше

I ф электрического момента. При этом угол ц и соответственно угол О периодически изменяется от 0 до 360 электрических гра дусов.

1 ф ФПри прохожденш углом и зон (- д, Л В), 480 -Ы, 180 +

Ьде 4 8 — ширина сигналов на выходе

Мблоков 10 и 12 в градусах, равная соО ko

4 (здес ь С О вЂ” синхронная электричес- .

KQH УГЛОВаЯ СКОРОСТЬ P Гкап/У ОК)е Ч SG ПРО

1 исходит поочередно через кахи ы. o IIIpoBo рота ротора относительно поля статора, Но время асинхронного хода имеют мес. то многократные подача форсированного ) Ф напряжения возбудителя па обмотку возбуж-, дения Cll и гашение поля СД путем введе-, ния в цепь между обмоткой возбужденияСД

1 и возбуди гелем гасительного сопротивления. бО осушествляемые поочередно при вхождении

5 дах этих блоков, составляет $ электри- ,ческих, градусов, причем ()"= О- Оф+4 {1) где уе - елекеуееескеР угол между лредел

HoA ochIo poTopa B синхронной

5 осью статора;, — установка фазорегулятора;

И

При перебросах триггерной ячейки про-: исходит поочереднь1й запуск блоков 28 и

29„в результате чего па выходе этих бло

KoB H с оотве гственно HB BbIxoge блока 3 9

Я форМИруЮтеоя СИГНаЛЫ Задаииой дЛИтЮЛЬНОС ти 4 ItI . Уставка {ср выбирается большей, чем максимальное для данных условий ра боты СД при установившемся скольжении время попоили проворота ротора CQ от40 носительно поля статора, При этом в асинхронном режиме интервал можду соседними перебросами триггера 27 оказывается всегда л еныпе, чем время t ð и, следовательно, имеет место перекрытие сигналов, обра45 зующихся на выходе блоков 28 и 29 и, 1 соответственно, непрерывный сигнал на вы- ходе блока 30, Этот сигнал, поданный на форсггровочный вход блока 7, осуществляет форсировку напряжения возбудителя 6, так, @ что при включении ключа 20 на обмотку возбуждения СД подается форсированное напряжение.

3 (2

fi-,,!! > AB ), о.- », у в зоны «. Й (?, (? «, «. «AO "л (2 „

12(?Н(?бное циклическое Воздействие на во:. буждение СД позволяет создать на ва?Г",. Д дополнительпыи ускоряюший моментрспо(? Обствуюший ресинхронизации СД, при- . чем этот момент оказываетса максвмаль- I нымр если лола>(У фоРсиРОваннот>о ВозбУждения осуществлять при углах 4 р:«зо2р

ЭЛ. ГРВДУСОВ, а ГашЕИИЕ ПОЛЯ ПРИ УГЛа;(, ри Ро

cgBIIIIymx на 18О электрических градусов,> т>e* Ilpll /гIIGx E (1 2О-1 5О ) электрических градусов, HpH BTQM уда(зтся Осуше 1 стВить ресинхронизал2>по CQ при Восстанов- . ленив литаюшего напряжения, если Во вре-1; b мя выбега максимальное скольжегле не превышает 10 --15 %.

«

Б соответствии с этим уставка yèð би .1 ка 11 выбирае я так, чтобы обеспечить (, вхождение угла ц в зоны . -Ь4,й 2 з „) y(2

I 180 — >!!,g, 180 + ьЮ) при Олти-, МаЛЬНЫХ уГЛаХ 3 Лвж>яШИХ В ту"--..а, ТО выбор уставки 8(? Осуществляется эксп(-.-.2!>

f риментальнО в режиме холостого х(?да СД прв отсоединенных связях блока 20 с бло-2 яками 17т 18 и олока 30 с блоком 7, С у>омошью блока 11 напряжение, за.""=;,»eHHoe, > ч >.

,на зажимах СД на выходе Опона ".: >р сдви- -.

> (3"ВЮТ Л(2 фаЗЕ HG УГОЛ 8ф р IPII Кс. .ГОРОтЛ

2?су1цествляетя >Не(?еброс тp>>иге;>а 27 НО

Bixog)" 6 что сооТВеТсТ. ует B"tо x- I.:-. ла О в зону (-.а О ь I-2 j После этого

«требуемая уставка (2,«? блока .I QIIpеделяет-.

C5I llQ ФОРМУЛЕ (?ф = дф --р- (FBI;>I 2- в(/Л (? - - >6"-" " > (2)

O где 8В(л = 3ОΠ— 330:. K = 0,1, При выполнении условия (2, В. асинЦ ! фонном режиме СД вхождение угла а в

«ур(азанные зоны будет, происходить прв

2 углах р.?, лежащих B зонах оптималыа.ц: у- . .. -;...-. (300 330О) 6 1и Опти2>лальных углов (> 20- (50 ) гашения поля СД Щ?и котор>ых удается пол J -рить максимальный эффект.

Поскольку Оп(>еделение моментов сОвпаде--+ > пи сигналов HG входах блокОВ 1 3-16 прои з (2

Водится с интервалом В лолпериода HGDpg (кения на выходе блока 11, то д? "-.. псключе п>я потери информац и О поохОждекии уг

jfQI I о Вышеуказанных эОН ипг ина зОнь(2

Л О должна быть больше, чем макслмаль=, Я ю Возможное для данных условий работы

fCQ измененио углами в течение вышеуказан=

2fIoro интервала, то есть

2 (>(>2((С, Где E - максимальное скольжение, < ко-; И

СРОГО Щ?ЕЛЛОЛЕИ Gl Что я > 1(Ó Ifff ×. . f fófll à » >c:< ррп".

" »OIHf .2G4tI»? (Д., я

С другой стороны, величина 2 А(? Выби?ается менее Воо, иначе будет иметь

>лото»ооой»в»>тля Boll (III > в(>2 (1>вОо->>>t

18О + 6) и ка2 следствие - неправиль0

«HGa работа блоков 13-18, приводящая к

:ложным включениям и отключениям клюи 2

Практически 2у2(? выбирается на 5% больше . чем 180 u

Поскольку при выпадении СД из синхр низма в с орону торможения угол О сначала! проходит зону углов Ж«120ор 150oj сразу же после выпадения CQ из синхро;низма происходит гашение поля СД и, бла

2годаря HGFjH>IHI(? свяeH Выхода 6TloKG 18 со

>входом триггера 27, переброс этого триг

4»ера H форсировка напряжения возбудите, IH 6

Таким образом, к моменту подачи напря «женин возбудителя на обмотку Возбуждения (,Д при первом после выпадения СД из син, «;. хронизма вхожденьт угла (? в зону"- «300,:

Q p

330 ) Ото напряжение Оказывается фор";сированным тем боль?пе, чем меньше посто янная времени возбудителя 6, Осушествляе мая таким образом предварительная форсинапряжения BQG6vgHTeля позволяет Ii

2выс гл эффективность действия устройства

hpи наличии электромашинного возбудителя, зрра -. ительно облегчая ресинхронизапию CQ

-Iep>Bot,l же провороте ротора СД при быст,ром ис .;еэ?чове2п(и возмущения.

Г1ри gBII?I(eIIHH ротора СД со скоростью, I (26(?пришей синхронной (при работе СД в гене:ратаряом режиме), направление изменения ,- угла меняется HG Обратное, В этОм случае (т

":.зона угл(?в О, в которой на CLt подано

О Возбуждение, смещается на 180 и, следа-, > вательно, момент, создаваемый циклическим

>возбуждешрем, меняет знак и станови тся

>тормОзяшим, что спОсобствует pecIIHxpoIIH ;защщ СД.

«

Опи GIIHQe устройство может HGffTH широкое применение B приводе мощных меха- - . низмов ответственных потребителей. Приме4

?пение данного устройства позволяет злачи-, лотвио иву >в»>тв условия роо>я>ироииовяии с 2 язри полной нагрузке и автоматизировать сай.

3фолесс ресинхронизации.

2, Устройство позволяет в (большинстве слу

ыев обзснечить успешную ресинхронизацию

СД без снятия тчасти нагрузки в случае :ратковременных нарушений в питающей с .(„ и тем самым избежать значительного

«

-.коломического ущерба, связанного с нару-„

)иением непрерывности технологического

2ggfKIIG о г 21

\ «

Особе?п«ое эфф(«ктп(«иое примене?п1е пред-?

ДЕ1Г (ЕМОГО CQ«C«6C 1 а-.k ДЛЯ Щ!Ирода МОШКЬ?Х (, ?тих(?ходных меха?ц(змоа, поскольку приме иемь?е для этой цели CQ имеют ухудшен.?е асинхронные моментные характеристи, а силу чего затруднэна их ресинхрони-ация путем отключения АГП при вь?падении

4. ч

Д из синхронизма с последуюшим Вклюением АГП при подсинхронной скорости.

«

Применение устройства а мошном узле нагрузки позволяет улучшить условия реинхронизации других CQ и самозапуска синхронных двигателей, подсоединенных к анатому узлу нагрузки, Формула изобретения

Устройство для ресинхронизации синхроф щ ного элек гродвигателя, воздействующее на аь гоман гашения поля и сис гему управления воз- буждением, содержвшее датчики угла и на- « яжения, отличающееся тем

1 что, с целью повышения надежности, оно: д, набжено формирователем импульсов, фазо-, регулятором, блоками логического умноже«

2 J.á (ния и сложения и импульсным преобразова, телем, причем первые входы первого и « третьего, второго и четвертого блоков лоического умножения подключены соотве? ,,ственно к Основному и инверторному выхоЪЮ4 датчика угла, вторые входы первого и четвертого, второго и третьего блоков логического умножения подкл1очены соотает стаенно к основному и инверторному выходам формирователя, вход которого через фазорегулятор соединен с выходом датчика напряжения, выходы первых двух блоков л Огического умножения подключены к первому блоку логического сложения, выход которого, сое- диненный с первым входом импулжного преобразователя, предназначен для подклю чения к включающему входу автомата га-

?шения поля, выходы третьего и четвертого, блоков логического умножения подключены

I ко второму блоку логического сложения, вь?ход которого, соединенный со вторым.

?входом импульсного преобразователя, пред-.

« « ,назначен для подключения к отключающему

- входу автомата гашения поля, при этом abiход импульсного преобразователя служит д«пя соединения с форсирующим ВходОм сис « темы управления возбудителем.

Фиг. !

Составитель K. Фотина . Редактор К, Шанаурова Тефед И, Ковач, Корректор B. Микига

Заказ 5097/594 Tepee 882 П одшюсное

UHHMHM Государственного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул Проектлая 4