Устройство контроля скорости синхронного двигателя и защиты его от асинхронного режима Российский патент 2022 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - повышение надежности защиты синхронной машины от асинхронного режима.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит: 1. Р - разъединитель; 2. K - высоковольтный контактор; 3. СД - синхронный двигатель; 4. ВК - диод; 5. ВМ - машинный возбудитель; 6. УП - универсальный переключатель; 7. ТП - тиристорный преобразователь; 8. Д5 - диод; 9. ОВМВ - обмотка возбуждения машинного возбудителя; 10. МУ - магнитный усилитель; 11. 1н-1к - обмотка положительной обратной связи по току статора двигателя; 12. 2н-2к - обмотка отрицательной связи по напряжению сети; 13. 3н-3к - обмотка по форсировке возбуждения двигателя; 14. 4н-4к - обмотка положительной обратной связь по переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения двигателя; 15. 6н-6к - обмотка отрицательной обратной связи по возбуждению возбудителя; 16. РВ1 - реле времени; 17. РВ2 - реле времени; 18. РФ - реле форсировки; 19. РПТ - реле пускового тока; 20. ПВ - пускатель возбуждения; 21. РПО - пусковое реле, приводящее к отключению синхронного двигателя при безуспешной ресинхронизации.

Ниже приведена схема управления синхронным электроприводом (см. чертеж). Статор электродвигателя 3 СД получает питание от сети 6 кВ через разъединитель 1 Р и высоковольтный контактор 2 К. Обмотка возбуждения 3 СД питается от возбудителя 5 ВМ, который приводится во вращение от вала двигателя. Возбуждение возбудителя - независимое от тиристорного преобразователя 7 ТП.

В исходном положении схемы универсальный переключатель 6 УП установлен в нулевое положение, реле форсировки 18 РФ втянуто, остальные аппараты отключены.

Назначение обмоток управления магнитного усилителя 10 МУ: 11 1н-1к - положительная обратная связь по току статора, 12 2н-2к - отрицательная обратная связь по напряжению сети, 13 3н-3к - обмотка форсировки возбуждения, 14 4н-4к - положительная обратная связь по переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения двигателя, 15 6н-6к - отрицательная обратная связь по току возбуждения возбудителя.

Для пуска двигателя переключатель 6 УП поворачивается вправо и затем возвращается в нулевое положение, при этом включается контактор 20 ПВ и своим замыкающим контактом шунтирует контакт 6 УП; контактор 2 К подключает двигатель к сети. От пускового тока срабатывает реле 19 РПТ и своим размыкающим контактом размыкает пускатель возбуждения 20 ПВ. При подсинхронной скорости реле пускового тока 19 РПТ отпадает и своим размыкающим контактом подает напряжение на катушку 20 ПВ, который подключает преобразователь 7 ТП к источнику питания. Одновременно его замыкающий контакт шунтирует реле 19 РПТ, предотвращая отключение возбуждения в случае кратковременного увеличения тока двигателя. После подключения 7 ТП к сети на его входе появляется напряжение, вызывающее возбуждение машинного возбудителя 5 ВМ, что в свою очередь приводит к быстрому нарастанию тока возбуждения 3 СД и к втягиванию его в синхронизм. Для отключения двигателя рукоятка 6 УП поворачивается влево и возвращается в нулевое положение, при этом отключается контактор 20 ПВ, ток возбуждения двигателя спадает и последний в асинхронный режим. Одновременно обесточивается катушка реле времени 16 РВ1, которое с выдержкой времени размыкает свой замыкающий контакт, и контактор 2 К отключает двигатель от сети.

При падении напряжении сети на 20-25% от номинального отключается реле форсировки 18 РФ и замыкает цепь обмотки форсировки возбуждения 13 3н-3к, благодаря чему ток возбуждения увеличивается до максимального значения

При восстановлении напряжения реле 18 РФ снова включается и отключает обмотку 13 3н-3к.

Защита синхронного двигателя от длительного асинхронного режима работы построена на контроле переменной составляющей напряжения, возникающей в обмотке ротора в асинхронном режиме, а в качестве датчика этого напряжения использован диод 4 ВК, включенный последовательно в обмотке якоря машинного возбудителя 5 ВМ. Параллельно диоду подключено сопротивление Р12, с которого снимается отрицательная полуволна переменного напряжения и поддается на обмотку 14 4н-4к магнитного усилителя. При увеличении переменного напряжения на обмотке возбуждения двигателя обмотка 14 4н-4к действует таким образом, что ток возбуждения возбудителя, а, следовательно, и двигателя растет. Коэффициент обратной связи выбирается таким образом, что при отклонении скорости вращения двигателя от синхронной на 15-20% ток возбуждения достигает максимально допустимой величины. Такая форсировка позволяет осуществить ресинхронизацию синхронного двигателя. При успешной ресинхронизации двигателя ток возбуждения снизится до определенного значения, величина которого определяется результирующими ампер-витками обмоток управления МУ.

При асинхронном режиме работы синхронного двигателя наряду с форсировкой возбуждения срабатывает 21 РПО, которое своим размыкающим контактом включает реле времени 17 РВ2. Если ресинхронизация оказалась неуспешной (контакт реле 21 РПО разомкнут), реле времени 17 РВ2 с выдержкой времени 15-20 с разомкнет свой замыкающий контакт в цепи катушек 16 РВ1 и 20 ПВ, что приведет к отключению двигателя.

Реле 21 РПО сработает также и во время пуска и, если время разгона двигателя по каким - либо причинам превысит 15-20 с, двигатель будет отключен.

«Устройство контроля скорости синхронного двигателя и защиты его от асинхронного режима» (заявка № 2020108087) повышает надежность работы данного устройства и снижает стоимость, эксплуатационные расходы.

Изобретения относится к электротехнике, в частности к устройствам управления электроприводом. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности защиты синхронной машины от асинхронного режима. Технический результат достигается за счет того, что в цепь обмотки якоря машинного возбудителя включен диод в качестве датчика для контроля скорости двигателя. Параллельно диоду подключен переменный резистор, с которого снимается отрицательная полуволна и подается на обмотку управления положительной обратной связи по переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения двигателя. Устройство контролирует скорость вращения двигателя, обеспечивает ресинхронизацию в случае выхода его из синхронизма и не допускает длительную работу в асинхронном режиме. 1 ил.

Устройство контроля скорости синхронного двигателя и защиты его от асинхронного режима, в котором статор синхронного двигателя подключен к сети питания 6 кВ через разъединитель и высоковольтный контактор, обмотка возбуждения, находящаяся на роторе синхронного двигателя, питается от машинного возбудителя, который приводится во вращение от вала синхронного двигателя, при этом обмотка возбуждения машинного возбудителя питается от тиристорного преобразователя, который через пускатель возбуждения подключен к сети питания 380 В, а его управляющие цепи подключены к выходам магнитного усилителя, который включает в себя обмотку управления положительной обратной связи по току статора, обмотку управления отрицательной обратной связи по напряжению сети, обмотку форсировки возбуждения, обмотку управления положительной обратной связью по переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения двигателя и обмотку управления отрицательной обратной связи по току возбуждения возбудителя, отличающееся тем, что в цепь обмотки якоря машинного возбудителя включен диод в качестве датчика для контроля скорости двигателя, параллельно диоду подключен переменный резистор, с которого снимается отрицательная полуволна и подается на обмотку управления положительной обратной связи по переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения двигателя.