Устройство для возбуждения синхронного электродвигателя Советский патент 1987 года по МПК H02P1/50 

чен пусковой резистор 5, снабженный тиристорным ключом 6. Блок инверти- .рования содержит два тиристора 7 прямого тока и два тиристора 8 обратного тока, управляющие электроды которых подключены к выходам блока 9 управления инвертирования, два входа которого подключены к выходам RS-триггера 10. Параллельно ОВ 2 подключен датчик 11 напряжения возбуждения, к одному выходу которого подключен первый формирователь 12 импульсов, а к второму выходу подключен второй формирователь 13 импульсов. Выход измерителя 14 активной мощности синхронного электродвигателя 1 через диод 15, первый пороговый элемент 16, третий формирователь 17 импульсов подключен к пер- вым входам первого логического элемента И 18 и второго логического элемента И 19. Вторые входы логических элементов И 18 и 19 через логический

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам пуска синхронных электрических машин.

Цель изобретения - увеличение быстродействия при ресинхронизации за счет использования дополнительного информационного признака направления активной мощности при выявлении асинхронного хода синхронного электродвигателя.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит синхронный электродвигатель 1 с обмоткой 2 возбуждения , подключенной через блок 3 инвертирования к тиристорному возбудителю 4. Параллельно обмотке 2 возбуждения подключено пусковое сопротивление 5, снабженное тиристорным ключом 6. Блок 3 инвертирования содержит два тиристора: прямого7.1, 7 тока и o6patHoro 8.1, 8.2 тока,управляющие электроды которых подключены к выходам блока управления 9 инвертированием. Схема выявления асинхронного хода содержит- RS-тригэлемент НЕ 20, четвертьш формирователь 21 импульсов, второй пороговый элемент 22, диод 23 подключен к выходу измерителя 14 активной мощности. Выход первого формирователя

12импульсов подключен к третьему входу первого логического элемента И 18, а выход второго формирователя

13импульсов подключен к третьему .входу второго логического элемента

И 19. Выход первого логического элемента И 18. подключен к входу S RS-триггера 10, а выход второго логического элемента И 19 - к входу R RS-триггера 10. Синхронный электродвигатель соединен с питающей сетью .через выключатель 24. Устррйство позволяет осуществить пуск двигателя под нагрузкой, осуществить автоматическую ресинхронизацию двигателя при асинхронном коде, уменьшить потери энергии на пуск и снизить пергрев ротора при пуске. 1 ил.

гер 10, датчик 11 напряжения возбуждения, к первому выходу которого подключен первый формирователь 12 импульсов, а ко второму выходу подклю- чен второй формирователь 13 импульсов . Входы датчика 11 напряжения возбуждения подключены к обмотке 12 возбуждения, а два входа блока 9 управления инвертирования подключены к выходам RS-триггера 10.

Выход измерителя 14 активной мощ- кости синхронного электродвигателя 11 через первый диод 15, первый порого- J5 вый элемент 16, третий формирова тель 17 импульсов подключен к первым входам первого и второго логических элементов И 18 и 19, вторые входы которых через логический элемент 20 НЕ 20, четвертый формирователь 21 импульсов, второй пороговый элемент 22, второй диод 23 подключены к выходу измерителя 14 активной мощности. Выход первого формирователя 12 импульсов подключен к третьему входу первого логического элемента И 18, а выход второго формирователя 13 им25

пульсов - к третьему входу второго логического элемента И 19. Выход первого логическогр элемента И 18 подключен к входу S-триггера 10, а вькод второго логического элемента И 19 подключен к входу R-триггера 10 Синхронный электродвигатель соединен с питающей сетью через выключатель 2

Устройство работает следующим образом.

Пуск синхронного электродвигателя производят любым из известных .способов (например, прямой асинхрон- ньй пуск) с подачей возбуждения в функции тока статора I или времени t

При подаче возбуждения постоян- ньй ток от тиристорного возбудителя 4 через блок 3 инвертирования поступает на обмотку 2 возбуждения синхронного электродвигателя 1. Коммутацию тиристоров 7 и 8 осуществляют, например, путем принудительной коммутации либо воздействием на ти- ристорный воз будитель 4 и уменьшением до нуля тока возбуждения. Во всех случаях не допускается возникновение перенапряжений на обмотке 2 возбуждения. Полярность напряжения на обмотку 2 возбуждения зависит от того, какие пары тиристоров блока 3 инвертирования в данный момент открыты: тиристоры 7,1, 7.2 прямого

тока или тиристоры 8,1, 8,2 обратног тока.

Какая из пар тиристоров 7,1,7.2 и 8..1, 8.2 открыта, зависит от состояния RS-триггера .10. Каждый выход триггера 10 управляет открытием одно пары тиристоров блока 3 инвертирован (на чертеже показан случай, когда открыты тиристоры 8.1, 8.2 обратного тока), Если момент подачи тока возбудения соответствует, такому пространственному расположению полюсов ротора относительно магнитного поля об- мотки статора, при котором угловая скорость ротора увеличивается (дви- .гательный режим), то знак активной мощности положителен, что соответствует появлению положительного сигн ла на выходе измерителя 14 активной мощности. Положительный сигнал с выхода измерителя 14 активной мощ-; ности, проходя через второй диод 23, второй пороговый элемент 22, четвертый формирователь 21 импульсов, логи чески11 элемент НЕ 20, вводит запрет на работу логических элементов И 18, и 19 через их вторые входы.

Ш

15

20

25

.

40 45о

30

5

Но мере увеличения с-хорости вращения ротора до синхронной скорости, когда пространственное расположение полюсов ротора относительно магнитного поля статора изменяется и соответствует тормозному моменту на валу электродвигателя (генераторный режим) на выходе измерителя 14 активной мощности появляется отрицательньп сигнал. Этот сигнал через первый диод 15, пер- вьй пороговый элемент 16, третий формирователь 17 импульсов поступает на первые входы логических элементов И 18 И 19. В этот момент на вторых входах элементов И 18 и 19 присутствует сигнал логической 1, поскольку в этот момент четвертый формирователь 21 импульсов не вьщает сигнал логической 1. Полярность напряжения на обмотке 2 возбуждения такова (включены тиристоры 8.1 и 8.2 обратного тока), что второй фор шрова- тель 13 импульсов вьщает сигнал логической 1, который поступает на

третий вход первого логического элемента И 18.

При указанной полярности напряжения на обмотке 2 возбуждения пер- вьй формирователь 12 импульсов не вырабатывает сигнал логической 1. Сигнал с выхода первого логического элемента И 18 опрокидывает триггер 10, сигнал с выхода которого, поступая на соответствующий вход блока 35 управления 9.инвертора, запирает

тиристоры 8.1 и 8.2 обратного тока и

открывает тиристоры прямого тока 7.1 и 7.2. Это приводит к изменению полярности напряжения на обмотке 2 возбуждения и изменению знака сигна- ла на выходе измерителя 14 активной мощности. Положительньй сигнал с выхода измерителя 14 активной мощности блокирует дальнейшее переключение триггера 10 (до очередного появления отрицательного сигнала на выходе блока 14). Изменение полярности напряжения на обмотке 2 возбуждения продолжается до момента вхождения электродвигателя в синхронизм, причем тиристоры прямого тока 7.1 и 7.2 должны коммутироваться сигналом от определенного выхода триггера 10 (на схеме этот выход триггера соответствует выходу с логическим О).

Для того, чтобы избежать одновременного открытия тиристоров прямого 7.1, 7.2 и обратного 8.1, 8.2 тока

процесс коммутации осуществляют в бестоковую паузу тиристорного возбудителя. Образование бестоковой паузы тиристорного возбудителя 4 предусмотрено алгоритмом его функционирования.

Если в момент подачи возбуждения пространственное расположение ротора относительно магнитного поля статора соответствует тормозному моменту на валу (генераторньй режим), то полярность напряжения на обмотке 2 возбуждения изменяется на противоположную. Полярность напряжения на обмотнитиого ПОЛЯ, создаваемого обмоткой статора электродвигателя 1, такова, что момент на валу поддерживается по стоянно одного (положительного) знака (двигательный режим).

По этой причине подача возбуждени может осуществляться при значительно больших скольжениях, например 0,2- 0,3 и более (обычно подача возбуждения соответствует скольжению 0,05), что приводит к увеличению момента на валу к снижению общего времени пуска Кроме того, поддержание положительно го момента на валу электродвигателя

10

ке 2 возбуждения определяется состоя- 5 благоприятно влияет на внешнюю сеть

нием триггера 10 и тиристоров 7 и 8 блока 3 инвертирования. Положительный сигнал на выходе измерителя 14 активной мощности присутствует лишь в том случае,, если момент на валу двигателя положительный (двигательный), т.е. и при асинхронном пуске.

Если синхронный электродвигатель по какой-либо причине рыпал из синхнизма (снижение напряжения сети, увеличение нагрузки на валу и др.), то полярность напряжения на обмотке возбуждения изменяется до тех пор, пока электродвигатель не войдет повторно в синхронизм. Процесс ресинх низации происходит аналогично описаному без появления тормозного момента на валу.

Измеритель 14 активной мощности должен быть безынерционным.

Блок 9 управления инвертора осуществляет, раздельное управление пар тиристоров.7.1, 7.2 прямого и обратного 8.1, 8.2 тока. , Напряжение питания на блок 9 управления инвертора, триггер 10, логческие элементы И 18, И 19, НЕ 20, роговые элементы 16, 22,формирователи 12, 13, 17, 21 импульсов подаетс одновременно с подачей напряжения на обмотку статора электродвигателя

Обмотка 2 возбуждения во время пуска замкнута на пусковое сопротивление 5 с помощью тиристорного клю

ления при синхронной работе электродвигателя ,

ча 6, который осуществляет автомати- 50 ™ двумя парами тиристоров прямого ческое отключение пускового сопротив- и обратного тока и блоком управления инвертированием, а схема выявления асинхронного хода дополнительно снабжена измерителем активной мощнос- 55 ти электродвигателя, RS-триггером, первым и вторым логическим элементами И, первым, вторым, третьим и четвертым формирователями импульсов, лоС момента подачи возбуждения от тиристорного возбудителя 4 до вхождения в синхронизм полярность магнит- iHoro поля ротора, создаваемого обмот1кой 2 возбуждения, относительно маг- гическим элементом НЕ, первым и вто88873-6

нитиого ПОЛЯ, создаваемого обмоткой статора электродвигателя 1, такова, что момент на валу поддерживается постоянно одного (положительного) знака (двигательный режим).

По этой причине подача возбуждения может осуществляться при значительно больших скольжениях, например 0,2- 0,3 и более (обычно подача возбуждения соответствует скольжению 0,05), что приводит к увеличению момента на валу к снижению общего времени пуска. Кроме того, поддержание положительного момента на валу электродвигателя

10

5 благоприятно влияет на внешнюю сеть

0

25

30 шается.

электроснабжения, поскольку исключаются резкие скачки напряжения.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить пуск двигателя под нагрузкой (особенно это важно, когда механизм имеет вентиляторную характеристику момента), автоматическую ресинхронизацию двигателя при асинхронном ходе, уменьшить потери энергии на пуск и снизить перегрев ротора при пуске. При этом работа регулятора возбуждения тиристорного возбудителя 4 осуществляется таким образом, что форсировка возбуждения не нарушается.

Формула изобре т. е н и я

35 Устройство для возбуждения синхронного электродвигателя, содержащее ти- ристорный возбудитель, предназначен- . ный для подключения через контактные кольца к обмотке возбуждения синхрон40 ного электродвигателя, пусковой резистор, предназначенный для подключения через тиристорный ключ параллельно обмотке возбуждения синхронного электродвигателя, схему выявления асинхрон45 ного хода, снабженную датчиком напряжения возбуждения, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия при ресинхронизации, введен блок инвертирования, снабженрым пороговыми элементами, первым и вторым диодами, при этом управляющие электроды тиристоров прямого и обратного тока блока инвертирования подключены к соответствующим выходам блока управления инвертированием, два входа которого подключены к выходам RS-триг гёра, вход S RS-триггера- подключен к выходу первого логического элемента И, вход R RS-триггера подключен к выходу второго логического элемента И, датчик напряжения возбуждения предназначен для подключения параллельно обмотке возбуждения синхронного электродвигателя, первый выход указанного датчика через первый формирователь импульсов подключен к

третьему входу второго логического элемента И, второй выход датчика напряжения возбуждения через второй формирователь импульсов подключен к третьему входу первого логического элемента И, первые входы первого и второго логических элементов И соединены между собой и череа третий формирователь импульсов, первый пороговый элемент и первый диод подключены к выходу измерителя активной мощности, которьй через второй диод, второй пороговый элемент, четвертый формирователь импульсов и логический элемент НЕ подключен ко вторым входам первого и второго логических элементов И.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - сокращение времени абинхронного резкима за счет поддержания положительного вращающего момента на валу электродвигателя. Устройство для возбуждения синхронного злектродвигателя 1 с обмоткой возбуждения (ОБ) 2 содержит тиристорный возбудитель 4, под- ключенньм через блок 3 инвертирования к ОВ 2. Параллельно ОБ 2 подклюсл с: N5 00 00 00 с