Способ синхронизации группы гистерезисных двигателей Советский патент 1986 года по МПК H02P1/54 

t

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению группой синхронных гистерезисных двигате лей, и может быть использовано в режимах повторного включения з азанной группы к основному источнику питания или переключения на резервный источник питания при исчезновениях питаю - щего напряжения от основного источника питания.

.Цель изобретения - уменьшение установленной мощности источника пита- кщего напряжения путем снижения коммутационных токов в обмотках гистерезисных двигателей.

На фиг.1 изображено устройство, реализующее способ синхронизации группы гистерезисных двигателей; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство синхронизации группы гистерезисных двигателей содержит Группу 1 (фиг,1) гистерезисных электродвигателей, подключенную к шинам 2 питания, которые через контактор 3 подключены к основному источнику 4 питания. В устройстве предусмотрены резервный .контактор 5, резервный источник 6 питания, первая логическая схема 7 И-НЕ, вторая 8 и третья 9 логические схемы И-НЕ, обра зующие. первый RS-триггер, четвертая логическая схема 10 И-НЕ, пятая 11 и шестая 1 логические схемы И-НЕ, образующие второй RS-трнггер, седьма логическая схема 13 И-НЕ, генератор 14 импульсов, делитель 15 частоты, задатчик 16 коэффициента деления,, формирователь 17 управляющего импулса, блок 18 задержки, блок 19-импуль сного намагничивания, ключ 20. При этом в нормальном режиме работы контактор 3 замкнут и группа .гистерезис ньк электродвигателей/подключена к основному источнику 4 питания. Инфор мационный выход контактора 3 подключен к первому входу первой ло.гичес- кой схемы 7 И-НЕ, второй вход кото- {эой подключен к первому информационному выходу резервного источника 6 питания. Резервный источник 6 питания в режиме повторной синхронизации подключается к шинам 2 питания через резервный контактор 5. Выход первой логической схемы 7 И-НЕ подключен к первому входу второй логической схемы 8 И-НЕ, Выход второй логической схемы 8 И-НЕ, являющийся неинверс)

0

5

, 5 0 0 5

390

ным выходом первого RS-триггера, подключен к второму входу четвертой логической схемы 10 И-НЕ, первый вход которой подключен к второму информационному выходу резервного источника питания.

Выход четвертой логической схемы 10 И-НЕ подключен к первому входу пятой логической схемы 11 И-НЕ, выход которой, являющийся неинверсным выходом второго RS-триггера, подключен к первому входу седьмой логической схемы 13 И-НЕ, Второй вход седьмой логической схемы 13 Подключен к выходу генератора 14 импульсов. Выход седьмой логической схемы 13 подключен к входу делителя 15 частоты, управляющий вход которого соединен с выходом задатчика 16 коэффициента деления . Выход делителя 15 подключен к входу формирователя 17 управляющего импульса, первый выход которого . подключен к вторым входам третьей логической схемы 9 и шестой логической схемы 12, а второй выход через блок 18 задержки - к управляющему входу резервного контактора 5 и к управляющему входу ключа 20, Блок 19 импульсного намагничивания через ключ 20 подключен к индивидуальным шинам 2 питания,

Поясним способ на примере работы устройства повторной синхронизации гистерезисных двигателей. В случае аварии основного источника 4 исчезновения напряжения в цепях его питания пoctoянным током контактор 3 отключает шины 2 от основного источника 4 и на информационном выходе контактора 3 появляется сигнал 1 (диаграмма А на фиг. 2. При готовности резервного источника 6 к работе с его первого информационного выхода подается сигнал Б 1 на второй вход первой логической схемы 7, В результате на выходе первой логической схемы 7 появляется сигнал.В О, фактически запускающий схему синхронизации группы 1 гистерезисных двигателей,

Группа i гистерезисных электродвигателей, обмотки статоров которых подключены к шинам 2, после отключения основного источника 4 выбегают с одинаковым- скольжением. Это объясняется взаимной синхронизацией выбегающих гистерезисных электродвигателей. Те из них, которые имеют больший мо- мент нагру.-эки, отстают по фазе от дви-

312

гателей, имеющих меньший момент нагрузки. Фазные цепи двигателей замкнуты на общие шины, поэтому опережающие двигатели являются генераторами по отношению к отстающим, при этом последние нагружают их. Это обеспечивает выравнивание частот вращения выбегающих двигателей, качественно процесс синхронизации поясняют временные диаграммы (фиг,За,В),

На фиг. За показаны взаимные фазные вектора ЭДС отстающего двигателя Е,, опережающего - Е, среднего - Е и результирующая ЭДС Ej.,

На фиг, 38 показаны взаимные поло жения указанных фазных ЭДС по отношению и напряжению резервного источника 6 питания Up для фиксированного интервала времени,

Для снижения коммутационных токов необходимо сфазировать все указанные ЭДС по отношению к напряжению резервного источника 6, Это достигается намагничиванием группы 1 двигателей импульсов, синхронизированным отно- сительно переменного питающего напря- жеиия резервного источника 6 питания. На фиг, 38 это интервал tj-t. При этом амплитуды ЭДС всех двигателей увеличиваются до предельного значе- нйя, определяемого минимальной намагниченностью potppa, а фазы этих ЭДС совпадают между собой, Если после этого обеспечить подключение группы 1 двигателей к резервному источнику 6 (или основному источнику 4 при восстановлении его режима нормального функционированияj в момент совпадения результирующих значений напряжения источника и ЭДС двигате- лей, то будет иметь место минимальный коммутационной ток, На фиг,3 этот момент условно совпадает с моментом t , Это предпочтительный момент синхронизации,

Можно замыкать контактор 5 через период частоты скольжения двигателей относительно напряжения резервного источника 6, так как за это время двигатели не успевают разойтись на углы, определяемые диаграммой на фиг.За,

После замыкания контактора 5 могут иметь..место разные режимы. Если синхронизирующий момент достаточен, чтобы удержать двигатели в синхронизме, то наступает режим синхронного вращения с повышенным уровнем намагничен904

ности ротор а. Если двигатели имеют зна- . чительные скольжения и синхронизирующего момента недостаточно для удержания их в синхронизме, то двигатели начинают скользить и происходит обычный процесс втягивания их в синхронизм ,

Устройство (фиг,1) обеспечивает режим синхронизации и замыкание : нервного контактора 5 сразу после . намагничивания двигателей,

Рассмотрим последовательность работы элементов устройства.

Сигнал В О подается на первый вход второй логической схемы 8, Вторая логическая схема 8 и третья логическая схема 9 образуют первый RS-трйггер, поэтому при подаче сигнала О на первый вход второй логической схемы 8 на ее выходе, являющемся прямым выходом первого RS- триггера, появляется сигнал Г 1, который подается на второй вход четвертой логической схемы 10,

На первый вход четвертой логичес- кой схемы 10 подается сигнал Д с второго информационного выхода резервного источника 6, Сигнал Д несет в се- .бе информацию о фазе выходного напряжения резервного источника 6. При появлении на обоих входах четвертой логической схемы 10 сигналов 1 на ее выходе появляется сигнал О, переключающий второй RS-триггер, образуемый пятой логической схемой 11 и шестой логической схемой 12, В рет- зультате на прямом выходе RS-триггера (выход пятой логической схемы 11) появляется сигнал Е 1, Указанные операции вводят в устройство синхронизации информацию о фазе напряжения питания,

Следующим шагом является формирование в соответствии с полученной информацией импульса намагничивающей силы. При этом импульс намагничивающей силы определяется импульсом напряжения на обмотках группы 1 электродвигателей. Импульс напряжения имеет следующие параметры: фаза импульса , относительно напряжения резервного источника 6 -oCpug , длительность - tpug , амплитуда намагничивающего импульса - Upyg , При поступлении на первый вход седьмой логической схемы 13 сигнала Е 1 на ее выходе появляется сигнал Ж счетной частоты с генератора 14 импульсов, С выхода седь

мой логической схемы 13 сигнал Ж подается на вход делителя 15 частоты, имеющего эадатчик 16 коэфициента деления. При поступлении на вход делителя 15 заданного количества импульсов, определяемого задатчиком 16, на выходе делителя 15 появляется сигнал О 3, По отрицательному фронту сигнала 3 в формирователе 17 управляющего импульса создается управляющий импульс И, передний фронт которого несет информацию о фазе намагничивающего импульса напряжения ot. paf .-Сигнал И с первого выхода формирователя 17 подается на вторые входы третьей логической схемы 9 и шестой логической схемы 12, перебрасывая при этом первый и второй RS-триггеры в положение О по прямым выходам, подготавливая тем самым устройство к еле- дующему циклу срабатывания, Второй выход формирователя 17 через блок 13 задержки подключен к управляющему входу резервного контактора 5 и к

управляющему входу ключа 20, При это на втором выходе формирователя 17 образован-сигнал К, длительность ко- торого определяет длительность наманичивающего импульса tpug , при его поступлении на управляющей вход ключа 2,0 ключ замыкается и повьшенн напряжение Upug блока 19 импульсног намагничивания прикладывается к шинам 2 питания,

Условием перемагничивания роторо электродвигателей является создание в воздушном зазоре импульса НС .F.pyg-(1 ,5-2)F(,jj , Это может быть дотигнуто при создании импульса напряжения, имеющего определенную вольт- секундйую площадь . При этом экспериментально установлено, что целесообразны Upyg (1,5-2)1 ,

V (

где - номинальное напряжение

питания;Т - период частоты напряжения

питания,

По заднему фронту сигнала К в блоке 18 формируется импульс М, замыкающий резервные кбнтакторы 5, подключающие группу 1 гистерезисных электро

двигателей к резервному источнику 6 , питания,

Таким образом, синфазная ЭДС всех электродвигателей осуществляется путем импульсного перемагничивания всех роторов в фазе с напряжением подключаемого источника питания.

Обеспечение синфазного положения ЭДС самоиндукции выбегающих двигателей позволяет уменьшить выбросы тока при подключении электродвигателей за счет исключения режимов противо- включения. Предлагаемый способ также позволяет производить включение в интервале времени, не превьшгающем пе риод частоты питания, поскольку резервный источник питания находится,

как правило, в состоянии горячего резерва.

Значительный экономический эффект при этом может быть достигнут за счет уменьшения установленной мощности источника питания.

Формула

изобретения

Способ синхронизации группы гистерезисных двигателей при повторном подключении их параллельно соединенных обмоток к источнику переменного питающего напршкения, при котором указанное подключение производят в момент совпадения измеренной фазы переменного питгиощего напряжения и фазы ЭДС вращения гистерезисных двигателей , отличающий.ся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности источника переменного питающего напряжения путем- снижения коммутационных токов в обмотках гистерезисных двигателей, изменяют скачком указанную фазу ЭДС вращения в соответствии с фазой переменного питающего на:пряжения путем подачи на обмотки гистерезисных двигателей намагничивающего импульса .

напряжения, синхронизированного с переменный питающи1ч. напряжением, г при этом амплитуда и длительность намагничивающего импульса напряжения выбирается из условия достижения максимальной величины ЭДС вращения гистерезисных двигателей за время, не превьш1ающее Т/6, где Т - период питающего напряжения. . .

222

I

фиг./

tput

Е.

1i

Фаг.2

Генераторный . Двигательный

pCfKUMtt tt

I pe/KUM

Двигат

t

I pe/KUM

t

Редактор E. Копча

Составитель A. Жилин

Техред Л.Олейник Корректор А. Обручар

Заказ 3608/51Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений, и открытий. .

, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

.«--.« ------«----- -------- -

Производственно-полиграфическое предприятие), г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг 3

Изобретение относится к электро-. технике и может быть использовано в режимах повторного включения группы синхронных гистерезисных двигателей к основному источнику питания или переключения на резервный источник питания при исчезновениях питающего напряжения от основного источника питания. Цель изобретения - уменьшение установленной мощности источника питания за счет снижения коммутационных токов в обмотках гистерезисных двигателей (гд). Способ заключается в том, что производят подключение параллельно соединенных обмоток ГД в момент совпадения измеренной фазы переменного напряжения питания (U|,) и фазы ЭДС вращения ГД. Изменение скачком указанной фазы ЭДС вращения в соответствии с фазой переменного Ufl путем подачи на обмотки ГД намагничивающего импульса напряжения обеспечивает уменьшение выбросов тока при подключении электродвигателей за счет исключения режимов противовклю- чения. При этом амплитуда и длительность намагничивающего импульса напряжения выбираются из условия достижения максимальной величины ЭДС вра:- щения ГД за время, не превышающее Т/6, где Т - период iJ. 3 ил.; I СЛ оо со