Двухдвигательный электропривод Советский патент 1984 года по МПК H02P1/50 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в системах пуска мощных синхронных двигателей. Асинхронный пуск синхронных двигателей приводит к большим толчкам пускового тока, что при больших мощностях недопустимо по условиям работы энергосистемы (глубокие посадки напряжения) и опасно для само двигателя. Поэтому целесообразно осу1чествлять частотный запуск асинхронных двигателей с последукяцей синхронизацией с сетью. Известна система частотного пуска, содержащая двигатель, подключен ный к тиристорному преобразователю частоты и через дополнительный переключатель связанный с сетью lj , Недостатком известного устройств частотного пуска является сложность из-за использования тиристорного преобразователя частоты. Наиболее близким к предлагаемому является двухдвигательный злектромашинный агрегат, который состоит из основного синхронного двигателя с возбудителем, вспомогательного асинхронного двигателя с фазным ротором, распол кенных на общем валу блока возбу 1сдения вспомогател1ьного двигателя, пускового реостата и чет рех высоковольтных выключателей. Пуск агрегата и его работа осуществляются следующим образом. С помощью высоковольтных выключателей обе машины включаются каскадно и подключаются к сети. Благодаря пусковому реостату в цепи ротора вспомогательного двигателя, пуск про текает плавно при .ограниченных токах. После достижения прдсинхронной скорости включается блок возбуждения вспомогательного двигателя, осуществляется синхронизация вспомогательного двигателя с. сетью. Затем подается возбуждение на основной двигатель, осуществляется разборка каскадной схе№1, свободные концы обмотки статора основного двигателя закорачиваются, а. обмотка статора вспомогательного двигателя подключается к сети (2J . Недостатками известного устройст ва являются сложность схемы, большое число силовьрс высоковольтных коммутационных айпаратов, потеря универсальности в исполнении обмотки статора основного двигателя, так как требуются выводы шести концов, что усложняет дв11гатель. Кроме того, обмотка должна вьшолняться соединением только в звезду (а не по выбору в звезду или треугольник) , пуск усложнен из-за большого числа коммутационных аппаратов, требующих для работы специальные устройства управления. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности пуска мощных синхронных двигателей в составе двухмашинных агрегатов. Поставленная цель достигается тем, что в двухдвигательном электроприводе, содержащем основной синхронный двигатель с возбудителем и вспомогательный асинхронный двигатель с фазным ротором, расположенные на общем валу, и выключатель, предназначеннь для подключения к сети указанных двигателей, пусковой блок, связанньй с ротором вспомогательного асинхронного двигателя, введены блок управления с двумя входами и тремя выходами и многофазный возбудительный блок, соединенный выходами с обмотками ротора вспомогательного асинхронного двигателя, причем один вход блока управления предназначен для включения на сети, другой вхол блока управления подключен к зажимам основного лвигателяу один выхоп блока управления соединен с управляющим входом возбудителя, второй его выход - с управляющим входом многофазного возбудительного блока, третий вькод блока управления соединен с выключателем основного двигателя,- , . - , . , .. . Кроме того, блок управления состоит из двух трансформаторов с двумя вторичными ббмотками, двух выпряко телей, блока сравнения, двух усилитвлей, релейного элемента и фазочувствительного выпрямителя, причем входы первого трансформатора включены на зажимы основного двигателя, а входы второго трансформатора предназначены для подключения к сети, одна из вторичных обмоток каждого трансформатора включена на входы выпрямителя, а выходы выпрямител Подключены к входам узла сравнения, выход которого через первый усилитель подключен на управляющий вход 3 возбудителя основного двигателя, другие вторичные обмотки трансформа торов включены на вход фазочувствительного выпрямителя, выход которог подключен к входу второго усилителя вбкодом соединенного с блоком возбуждения вспомогательного двигателя и к первому входу релейного элемента, второй вход которого подключен к выходу узла сравнения, причем выход релейного элемента соединен с выключателем основного двигателя. На фиг.1 приведена схема предлаг ;емого двухдвигательного электропривода, на фиг.2 - схема многофазного возбудительного блока вспомогательн го асинхронного двигателя с фазным ротором/-на фиг.З - схема блока уп равления, на фиг.4 - диаграммы, поясняющие принцип фазировки ЭДС синхронного двигателя отнрсительно напряжения ,сетй. Двухдвигательный электропривод (фиг.1) состоит из основного синхронного двигателя 1, подключенного к сети через выключатель 2, вспомогательного асинхронного двигателя 3 с ротором, имеющего общий вал с синхронным двигателем 1 и сое диненного с сетью через выключатель 4. Пусковой блок 5 соединен с ротором вспомогательного асинхронного двигателя с фазным ротором, а возбудитель 6 подключен к обмотке возбуждения синхронного двигателя 1. Многофазный возбудительный блок 7 соедййён с обмотками ротора вспомо гательного асинхронного двигателя с фазным ротором. Блок 8 управления подключен одним входом к сети, другим --к зажимам основного двигателя одним выходом он соединен с управляющим входом возбудителя 6, другим с управляющим входом многофазного воэбудительнрго блока 7, а третьим с выключателем 2. Многофазный возбудит;ельный блок (фиг.2) состоит Из управляемых источников 9 и 10 тока, соединенных через контакты аппарата 11 с обмотками ротора вспомогательного асинхронного двигателя 3. Блок 8 управления (фиг.З) состоит из трансформаторов 12 и 13, узла 14 сравнения, двух усилцтелей 15 и 16, релейного элемента 17, двух вьшрямителей 18 и 19 ;и фазочувствительного вьтрямителя 474 20, при этом одна из вторичных обмоток каждого трансформатора включена на входы выпрямителей 18 и 19, выходы которых подключены к входам узла 14 сравнения, выход которого через первый усилитель 15 подключен на управляющий вход возбудителя 6, другие вторичные обмотки трансформаторов включены на вход фазочувствительного выпрямителя 20, выход которого подключен к входу второго усилителя 16, соединенного выходом с возбудительным блоком 7 вспомогательного двигателя и к первому входу релейного элемента 17, второй вход которого подключен к вькоду узла 14 сравнения, причем выход релейного элемента соединен с включающим входом выключателя 2. „ Пуск и синхронизация двухдвигательного электропривода осуществляются следующим образом. Включается выключатель 4. Благодаря пусковому блоку 5 с переменными параметрами (это можетбыть набор ящиков сопротивления, коммутируемых контакторами, или индукционный пусковой реостат) осуществляется плавный разгон агрегата при ограниченном токе. При достижении подсинхронной скорости подключается кротору вспомогательного асинхронного, двигателя возбудительньй блок 7 и осуществляется синхронизация вспомогательного асинхронного двигателя с сетью. В блоке 8 управления производится, измерение напряжений сети и основного синхронного двигателя 1. Сигнал рассогласо1зания по амплитуде напряжений сети и двигателя воздействует на возбудитель 6, изменяя напряжение двигателя 1 таким образом, что сигнал рассогласования стремится к нулю. Сигнал рассогласования по фазе напряжений сети и двигателя 1 воздействует на возбудительный блок 7, вызывая перераспределение тока возбуждения по обмоткам ротора вспомогательного двигателя таким образом, что сигнал рассогласования стремится к нулю. При равенстве напряжений сети и двигателя 1 по амплитуде и фазе блок 8 управления выдает сигнал на включение выключателя 2. Таким образом, в предлагаемом электроприводе осуществляется самосинхронизация вспомогательного двигатёля и точная синхронизация основного. На векторной диаграмме вспомогательного двигателя при работе в синхронном режиме (фиг.4) изображены вектор потока возбуждения Pj ЗДС статора Е, наведенная потоком Ф. напряжение сети (J . Угол нагрузки. 9 между векторами И и Е при заданном потоке Фп зависит от момента сопротивления нагрузки, но не зависи от ориентации потока Ф относительно ротора. Ориентация потока Ф относительно ротора определяется токами, протекающими по фазам ротора. Так, при токе 1 э О и токе ij 0 поток Фл относительно фаз ротора занимает положение, соответствующее сплошному обозначению, а при 1, , 0 - положение, соответствукядее штриховому обозначению (фиг.4) Следовательно, меняя значения токов , и i- можно регулировать взаимную ориентацию вектора напряжения сети и ротора как вспомогательного двигателя, так и основного, которые расположены на од ном Е1алу,а значит и фазировку между напряжениями сети и основного двигателя. Возбудительный блок 7 должен пред ставлять многофазный источник (фиг.2). Напряжение сети измеряется .трансформатором 13 блока 8 управления, напряжение двигателя - трансформатором 12. Каждый трансформатор имеет две вторичные обмотки. Одна из трехфазных обмоток каждого трансформатора включена на свой выпрямитель, выходной сигнал которого пропорционален напряжению на входе. Эти сигналы сравниваются в узле 14 сравнения, сигнал ошибки поступает на усилитель 15, выходной сигнал А которого воздействует на возбудитель 6. Две другие обмотки трансформаторов включены на фазочувствительный вьшрями тель 20, на выходе которого получаем сигнал, обусловленный рассогласованием по фазе между напряжениями сети и двигателя. Он равен нулю при равенстве амплитуд напряжений и совпадении по фазе. Выходной сигнал фазочувствительного вьтрямителя воздействует на усилитель 16, а его выходной сигнал А - на возбудительньй блок 7. Сигналы ошибки по амплитуде и фазе напряжений сети и двигателя подаются на вход релейного элемента 17, на вы-. ходе которого появляется сигнал, если входные сигналы меньше пороговых значений. Выходной сигнал С релейного элемента t7 включает вьпслючатель 2. За счет уменьшения числа высоковольтных выключателей схемы силовой коммутации, устройств управления выключателями обеспечивается упрощение всего двухдвигатепьного электропривода.I .

1. ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий основной синхрбнньй двигатель с возбудителем и вспомогательный асинхроннь1й двигатель с фазным ротором, расположенные на общем валу, выключатель, предназначенный для подключения указанных двигателей к сети, пГусковой блок, связанный с ротором вспомогательного асинхронного двигателя, отличающийся тем, что,с целью упрощения введены блок управления с двумя входами и тремя выходами, многофазный возбудительный блок, соединенный выходами с обмотками ротора вспомогательного асинхронного двигателя, причем один вход блока управления предназначен для включения на зажимы сети, другой вход блока управления подключен к зажимам основного двигателя, один выход блока управления соединен с управляющим входом возбудителя, а второй, его выход - с управляющим входом многофазного возбудительного блока, третий выход блока управления соединен с вы:ключателем основного двигателя. 2. Электр опривод по п.1, отличающийся тем, что блок управления состоит из двух трансформаторов с двумя вторичными обмотками, двух вьтрямителей, блока сравнения, двух усилителей, релейного элемента и фазочувствительного вьтрямителя, § причем входы первого трансформатора включейы на зажимы основного двигате(Л ля, а входы второго трансформатора предназначены для подключения к сети, одна из вторичных обмоток каждого .трансформатора включена на входы выпрямителя, а выходы выпря№1телей подключены к входам узла сравнения, выход которого через первый усилитель подключен на управляющий вход возбудителя основного двигателя, другие вторичные обмотки трансформато 1 ров включены на вход фазочувствительного выпряг теля, выход которого подключен к входу второго усилителя, выходом соединенного с блоком возбуждения вспомогательного двигателя, и к первому входу релейного элемента, второй вход которого подключен к выходу сравнения-) причем :выход релейного элемента соединен с выключателем основного двигателя.

и,

сети

-yVW

и

Ф

1%

Ф

20

и,

Ж

Ф

/ . J

фиг.if