Устройство для ресинхронизации синхронного электродвигателя

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Gn HCAHMlE

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1„699631 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.08.77 (21) 2514267/24-07 (5l ) М. Кл.

2 с присоединением заявки K

Н 02 P 1/46

Государственный комитет (23) Приоритет по делом изобретеиий и открытий

Опубликовано 25.11,79. Бюллетень .%43

Дата опубликования описания 28.11.79 (53) УДК62-83:

:621.3 13-57 (088. 8} (72) Авторы изобретения

А. М. Кременецкий, Н. И. Соколов, С. H. Станкевич и И. A. Сумцов

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (71) Заявитель (54) УСЧРОЙСТВО ДЛЯ РЕСИНХРОНИЗАЦИИ

СИНХРОННОГО ЗПЕКТРОДВИГАТЕ,ПЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимушественно для пуска привода ответственных механизмов средней и большой мошности.

Известно устройство для ресинхронизации синхронного электродвигателя (СД), воздействуюшее на авгомат гашения поля (АГП) и систему управления возбуждением, содержашее датчик угла и напряжения (1).

Известное устройство может обеспе чить ресинхронизацию СД при полной нагрузке на валу путем отключения AITI после выпадения СД из синхронизма и l5 последуюшего его включепия при подсинхронной скорости лишь для СД с благоприятной асинхронной характеристикой.

Недостаток известного устройства состоит в том, что диапазон ресинхронизации по частоте скольжения ограничен.

Известно также устройство, позволяюiдее обеспечить ресинхронизацию CQ npu полной нагрузке на валу лаже при небла2 гоприятной асинхронной характеристикеСД, содержашее датчики угла и напряжения, фазоре улятор, формирователь импульсов, блоки логического умножения и сложения и импульсный преобразователь, причем первые входы первого и третьего, второго и четвертого блоков логического умножения подключены соответственно к основному и инвертному выходам датчика угла, вторые входы первого и четвертого, второго и третьего блоков логического умножения подключены соответственно к основному и инверторному выходам формирователя импульсов, вход которого через фазорегулятор соединен с выходом датчика напряжения, выходы первого и второго блоков логического умножения подключены к первому блоку логического сложения, выход которого соединен с первым входом импульсного преобразователя и с включакхпим входом автомата гашения поля, выходы третьего и четвертого блоков логического умяржения подключены ко второму блоку ло699631

5 о

2О

25 зо

35 з гического сложения, выход которого соединен со вторым входом импульсного преобразователя и с отключающим входом АГП, а выход импульсного преобразователя соединен с форсирующим входом системы управления возбудителем C2j.

При работе устройства- в процессе ресинхронизации двигателя происходит подача форсированного возбуждения при заданных углах ротора относительно поля статора и гашения полу при углах ротора, сдвинутых на 180 относительно углов подачи форсированного возбуждения, причем углы подачи форсированного возбуждения и углы гашения поля остаются неизменными в течение всего процесса ресинхронизации СД.

Однако из-за наличия апериодических запаздываний в системе управления возбуждением, главцым образом из-а большой индуктивности обмотки возбуждения

СД, фактическая форсировка поля СД и его гашение происходит при углах, отличных от углов управления системой возбуждения. В данном устройстве такое запаздывание частично компенсируется путем сдвига углов управления на угол опережения относительно тех углов, êîторые были бы оптимальны при отсутствии запаздываний, однако. такая компенсация возможна только при каком-либо фиксированном значении скольжения.

Кроме того, компенсация неточна изза разных скоростей нарастания поля возбуждения СД и его гашения. Эти факторы приводят к тому, что процесс ресинхронизации затягивается, а максимальное скольжение, при котором еще происходит подтягивание к синхронизму меньше принципиально возможного. Эти обстоятельства в целом снижают надежность электропривода и приводят к его удорожанию (так как излишний нагрев двигателя при длительном асинхронном режиме приводит к ускоренному старению изоляции СД, а вероятность неуспешной ресинхронизации увеличивается).

Белью изобретения являются ускорение процесса ресинхронизации и повышение надежности э лектропривода.

Для этого в устройство дополнительно введены измеритель скольжения и блоки уп равляе мой задержки импульсов; причем первый вход измерителя скольжения соединен с выходом датчика угла, второй его вход соединен с выходом формирователя импульсов, а выход измерителя скольжения соединен с управляющими

4 входами блока управляемой задержки импульсов, а основные входы первого и четвертого, второго и третьего блоков управляемой задержки импульсов подключены соответственно к основному и инверторному выходам формирователя импульсов, а выход блоков управляемой за» держки импульсов подключены ко вторым входам соответственных блоков логичсского умножения.

Устройство позволяет производить подачу форсированного возбуждения и гашения поля при фактически оптимальных углах на протяжении всего процесса ресинхронизации,причем углы подачи форсированного возбуждения могут отличаться от соответствую них углов гашения поля на величину, не обязательно равную

180 . .На чертеже представлено устройство для ресинхронизации синхронного электродвигателя блок-схема, которое содержит датчик 1 напряжения питания двигателя, датчик 2 угла, фазорегулятор 3, формирователь 4 импульсов, блоки 5 — 8 логического умножения, блоки 9-10 логического сложения, импульсный преобразователь 11, измеритель 12 скольжения, блохи 13-16 управляемой задержки импульсов.

Измеритель скольжения осуществляет фо рмирование сигнала, отображающего скольжение СД, определяемое по разности частот импульсных сигналов, поступающих на входы блока.

Блоки 13-16 управляемой задержки импульсов формируют импульсные сигналы на своих выходах при поступлении импульсных сигналов на их входы, при40 чем фронты формируемых импульсных сигналов сдвинуты относительно фронтов, поступающих на входы сигналов на время, зависящее от сигналов на управляющих входах, 45

Устройство работает следующим образом.

При работе СД в синхронном или асинхронном режимах сдвиг по фазе между импульсными сигналами на основных выходах датчика 2 угла и формирова теля 4 импульсов, также как и между импульсными сигналами на инверторных выходах датчика угла и формирователя импульсов, составляет 6 электрических градусов. Сдвиг по фазе между импульсными сигналами на основном выходе датчика 2 угла и инверторном выходе формирователя 4 импульсов, также как и

699631

d Ч1(S)

10 d 2 9 (6)i

1 где Д 1 — оптимапьный угол дпя подачи возбуждения;

d2 - оптимальный угол дпя гаше-!

5 ния попя. йля каждого конкретного электропривода с СД сушествуют зависимости Ф (8 ), М2 (5 ), при выполнении которых обеспечивается максимальная скорость ресинхронизапии. Эти зависимости, как

I показали исследования, в общем случае нелинейны, однако приемлемые результаты могут быть получены путем их аппрокс HMBElHB вьцзажениями." 5 1о <" - таХ4

1о пр1Ь „„-В „. „ д d „ „p ь — 9

Y (s)=

5 между сигналами на инверторном выходе датчика угла 2 и основном выходе формирователя 4 импупьсов, составляет

1 о

+ 180 . Уставка Ьф фазорегулятора

3 и длительность ьо сигналов на выхо5 дах датчика 2 угла и формирователя импульсов 4 задаются;гакими, чтобы при углах д Е, (О, 90 ), соответствуюших синхронному режиму Cf1, не имело бы места совпадение по времени сщ падов на выходах блоков 5-8 логического умножения.

Блоки 13-14 управляемой задержки производят задержку сигналов на время 1 1, а блоки 15-16 управляемой задержкй — на время1 .На выходах блоков 9-10 погического сложения и импульсного преобразователя 11 сигналы отсутствуют, что обеспечивает нормальный режим СД.

При выпадении СЙ из синхронизма вследствии нарушения нормального питания или набросов нагрузки ротор СД тормозится, при этом угол д и соотвеч ственно, d 1 начищет иикпически изменят ся от 0 до 360 . При прохождении углом 8 зон с <Ь.с,011 с. ЬР01 1

3 где д, Д вЂ” ширина импульсов на выходах

2 и 4 в градусах, равнаяии

0U — синхронная эпектрическая угловая скорость в град/сек, З5 что происходит поочередно при каждом повороте ротора относитепьно поля ста тора, имеют место совпадения по времени сигнапов либо на входах блоков 5, 6 логического умножения (при прохождении угрюм 8 зоны А), либо на входах бло% ков 7,8 логического умножения (при прохождении углом о зоны В). На выходе

ОФ блока 9 логического сложения формируются сигналы в момент совпадения сигна45 лов на входах блоков 5 или 6 логического умножения, а на выходе блока 10 логического сложения - в момент совпадения сигналов на входах блоков 7 или 8 ло50 гического умножения. Сигналы, образуюшиеся на выходе блоков 9 и 10 логического сложения при вхождении углад в указанные выше зоны, осушествляют поочередную по дачу форсированного воз55 буждения и гашения поля путем воздействия на систему управления возбуждением. Благодаря тому, что зоны А и В зависят от1 ад1 и1 „0 соответственно, а

6 г и зависят от скольжениями зад1

Эдд1 Зад2

Э Э Э (gp углы 8, при которых пройзойдет совпадение импуль сов на входах блоков 5 или 6 логического умножения, а также блоков 7 или 8 логического умножения, будут зависеть от скольжеиия .

20 Р п с х ?

5 — C

rncW2

2О SnP 1 5 П(Х2" ВП1Щ и. 6 "-Б

2.о пр2 Р Ю1П 2 1 где d оптимальный угол подачи

1о возбуждения при больших скольжениях (8 ) 6- 8%), 01о 270

Д - оптимальньй угол гашения о попя при больших скольже(6о r 8 — 15%) д „=90; д - разность оптимальных углов подачи возбуждения при малых скольжениях и при больших (5 щ„1=8V th16f 0)

g >>„„>p90; — разность оптимальных JAР 2. углов гашения поля при малых скольжениях и п ри больших (5,„ах 15 > ;и2. 1-2>).

А 02. - о

8 пр 90

При атом функции 1„(g ), g (g ), определяющие зависимость задержек импульсных сигналов блоками 13, 14 и 15, 16 соответственно, могут быть определены, например, как

О р am<

ЮДТ вЂ” — если 6<9 — min о,если 5> 5

Б -8 аХ. 2 юр .

2 ь + Ь т1и а то 1 напр а. ,если 9 В„,;щ2 с

Выбор уставки д ф фазорегулятора 3 осуществляется экспериментально, Реализация таких зависимостей углов подачи форсирующего возбуждения и углов гашения поля от скольжения позволяет значительно ускорить процесс ресинхронизации СЙ по сравнению с известными устройствами ресинхронизации, увеличить максимальное скольжение, при котором

CQ еше может быть подтянут к синхронизму, повысить надежность работы устройства (за счет меньшего влияния ошибок в измерении углов положения ротора относительно поля статора), уменьшить нагрев Сй на период подтягивания к синхронизму и ресинхронизации. го

Формула изобретения

Устройство для ресинхронизации синхронного электродвигателя, содержащее датчики угла и напряжения, фазорегулятор, формирователь импульсов, блоки логи45 ческого умножения и сложения, импульсный преобразователь, причем первые входы первого и третьего, второго и четвертого блоков логического умно1

8 жения подключены соответственно к основному и инверторному выходам датчика угла, вход формирователя импульсов через фазорегулятор соединен с выходом датчика напряжения, выходы первого и второго блоков логического умножения подключены к первому блоку логического сложения, выход которого соединен с первым входом импульсного преобразователя и с включаюшим входом автомата гашения поля, выходы третьего и четвертого блоков логического умножения подключены ко второму блоку логического сложения, выход которого соединен со вторым входом импульсного преобразователя и с отключающим входом автомата гашения поля, выход импульсного преобразователя соединен с форсирующим входом системы управления возбудителем, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью ускорения процесса ресинхронизации двигателя и повышения надежности,, в устройство введены измеритель скольжения и блоки управляемой задержки импульсов, причем первый вход измерителя скольжения соединен с выходом датчика угла, второй его вход соединен с выходом формирователя импульсов, выход измерителя скольжения соединен с управляющими входами блоков управляемой задержки импульсов, основные входы первого и четвертого, второго и третьего блоков управляемой задержки импульсов подключены соответственно к основному и инверторному выходам формирователя импульсов, а выходы блоков управляемой задержки импульсов подключены ко вторым входам соответственных блоков логического умножения, Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Сыромятников И. А., Режимы работы асинхронных и синхронных электрических двигателей, ГЭП, 1 963, с. 23-67.

2. Авторское свидетельство СССР

М 525216, кл. Н 02 Р 7/00, 1976,