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

венно с выходом хронирующего блока 16 и с вторым входом схемы 15 совпадения, подключенным к одному из выходов блока 20. Другие выходы блока 20 соединены соответственно с выходом бло.ка 26 временной задержки, вторым входом схемы 15 совпадения, вторым входом переключающего блока 17, выходом схемы совпадения 11, вторым входом схемы

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для асинхронного пуска синхронных двига- ,телей, а также для ресинхронизации выпавших из синхронизма двигателей при загрузке, близкой к номинальной в условиях пониженного напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности путем расширения диапазона ресинхронизации синхронных двигате- лей.

На фиг. 1 представлена схема устройства для возбуждения синхронного двигателя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройст- ва.

Устройство для возбуждения синхронного двигателя содержит управляемый преобразователь 1 и разрядный резистор 2, подключенные через датчик 3 тока и встречно-параллельные тиристоры 4 к обмотке возбуждения 5, а также узел управления возбуждением, включаю1дий блок 6 фиксации асинхронного хода, выполненный в виде последовательно соединенных схемы выделения потока сцепления обмоток статора по продольной оси, содержащий масштабный усилитель 7 с фильтрацией высших гармоническиХр интегрирующий 8 и суммирующий 9 усилители, нуль-органа 10 и двухвходовой схемы 11 совпадения. Узел-управления возбуждением, содержащий, кроме того, последовательно соединенные дифференцирую- щйй блок 12, чувствительный блок 13, схему 14 вьщеления передних фронтов и двухвходовую схему 15 совпадения, выход которой соединен с входом хронирующего блока 16 и первым уходом переключающего блока 17я выход кото.

совпадения 11 и входами компараторов 28,29,30 блока 27. Устройство позволяет за счет введения указанных блоков расширить диапазон ресинхронизадии синхронных электродвигателей, выпавших из синхронизма в процессе самозапуска при загрузке, близкой к номинальной в условиях пониженного напряжения. 2 ил.

рого соединен с управляющим входом управляемого преобразователя 1, снабжен многоступенчатым резистором 18, тиристорйЬми ключами 19, каждый из которых шунтирует одну ступень резистора 18, блоком 20 определения моментов снятия возбуждения, содержащим схему 21 запоминания значения текущего Скольжения, компаратор 22, с тремя весовыми резисторами, двухвходовую схему 23 совпадения, нелинейный корректирующий преобразователь 24, блок 25 коррекции моментов подачи возбуждения, блок 26 временной задержки и блок 27 управления переключением резистора 18, содержащий компараторы 28 - 30, схемы 31-33 совпадения, схемы 34 - 36 формирования импульсов управления тиристорами 19 и одновиб- ратор 37. К выходу хронирующего блока 16 подключен первый вход схемы 21 запоминания значения текущего скольжения, первый вход компаратора 22 блока определения моментов снятия возбуждения, вход нелинейного корректирующего преобразователя 24, выход схемы 21 запоминания текущего, значения скольжения соединен с входами компараторов 28 - 30 блока 27 управления и вторым входом крмпаратора 22 блока 20 определения моментов снятия возбуждения, третий вход ;оторого соединен с выходом нелинейного корректирующего преобразователя 24, а выход с первым входом схемы 23 совпадения блока определения моментов снятия возбуждения, второй вход которой соединен с выходом компаратора 30 блока 27 управления, вьгхрд которого соединен с вторым входом переключающего блока 17 и выходом схемы 11 совпадения. Выходы

компараторов 28 - 30 подключены к первым входам схем 31-33 совпадения, образуя три канала регулирования. Вторые входы схем совпадения соединены с выходом одновибратора 37, вход которого связан с выходом переключающего блока 17, а выходы схем 31 - 33 совпадения через схемы 34-36 формирования импульсов подключены к управляющим электродам тиристорных ключей 19. Первый вход блока 25 коррекции моментов подачи возбуждения соединен с выходом масштабного усилителя 7 блока фиксации асинхронного хода, второй вход через схему временной задержки 26 связан с выходом переключающего блока 17, а выход - с вторыми входами схем 11 и 15 совпадения .

Устройство работает следующим образом.

При асинхронном ходе синхронного двигателя в обмотке возбуждения наводится ток, изменяющийся по синусоидальному закону со скольжением, С выхода датчика 3 тока напряжение, пропорциональное току ротора и повторяющее его форму (кривая U, фиг, 2), поступает на вход блока 6 фиксации асинхронного хода, а именно на вход масштабного усилителя с фильтрацией высших гармонических 7, с выхода которого напряжение поступает на дифференцирующий блок 12, первый вход суммирующего усилителя 8 и первый вход блока 25 коррекции подачи возбуждения На выходе дифференцирующего блока 12 образуется синусоидальное напряжение, сдвинутое по фазе относительно входного на 90°,усиливающееся чувствительным блоком 13 и поступающее на вход схемы выделения передних фронтов 14, На выходе последней образуются узкие импульсы (кривая U ,фиг, 2), соответствующие отрицательным экстремумам в кривой тока ротора.На выходе блока 25 коррекции моментов подачи возбуждения импульсы появляются тогда когда мгновенное значение напряжения с выхода усилителя 7 в отрицательные полуволны превышает по величине нап- Ьяжение уставки Ug, , подаваемое на вход блока 25, С выхода блока 25 импульсы (кривая Uj , фиг, 2) поступают на второй вход схемы 15 совпадения и второй вход схемы 21 запоминания текущего значения скольжения, В моменты совпадения импульсов с выходов

5

0

5

0

5

0

5

0

5

схемы 14 и блока 25 на выходе схемы 15 совпадения образуются импульсы, которые поступают на первый вход реключающего блока 17, переводя его в состояние разрешения подачи возбуждения, и на вход хронирующего блока 16, На выходе хронирующего блока 16 образуется пилообразное напряжение (кривая и , фиг, 2), которое поступает на первый вход схемы 21 запоминания текущего значения скольжения, первый вход компаратора 22 и вход нелинейного корректирующего преобразователя 24, На выходе схемы 21 запоминания значения текущего скольжения образуется напряжение (кривая фиг, 2), соответствующее амплитуде пилообразного напряжения; обнуление памяти (разряда запоминающего конденсатора) происходит по переднему фронту импульса с выхода блока 25, поступающего на второй вход схемы 21 запоминания текущего значения скольжения. Напряжение с выхода схемы 21 поступает на второй вход компаратора 22, на третий вход которого поступает напряжение с выхода нелинейного корректирующего преобразователя 24. Весовые коэффициенты входных напряжений подобраны таким образом, что срабатывание компаратора 22 происходит при скольжении, большем 5%, в моменты положительных экстремумов тока ротора; при скольжениях, меньших 5%, вследствие нелинейного возрастания напряжения с выхода нелинейного корректирующего преобразователя 24 происходит сдвиг момента срабатывания компаратора 22 относительно точки положительного экстремума вправо пропорционально уменьшению скольжения (кривая U, . фиг, 2),

I

Импульс с выхода компаратора 22

поступает на первый вход схемы 23 совпадения, на второй вход которой поступает единичный уровень с выхода компаратора 30. Поэтому на выходе схемы 23 совпадения образуются нулевые импульсы, поступающие на второй вход переключающего блока 17, переводя его в состояние снятия возбуждения. Таким образом, при асинхронном ходе двигателя формируются поочередно команды возбуждения и команды снятия (гашения поля), которые поступают с выхода переключающего блока 17 на управляемый преобразователь 1 , В

результате многократных форсирований синхронный двигатель в каждом цикле подтягивается к синхронизму, его скольжение начинает уменьшаться. При достижении скольжением уставки oi срабатывания компаратора 28 последний срабатывает и подает единичный импульс на второй вход схемы 31 совпадения,на первый вход которой подается единичный импульс с выхода однойибрато- ра 37,запускаемого командой подачи возбуждения с выхода переключающего блока 17.На выходе схемы 31 совпадения

образуются нулевые импульсы,которые тора, а следовательно, в кривой тока

рез схему 34 формирования импульсов поступают на управляющий электрод тиристора вывода первой ступени добавочного резистора 18, При дальнейшем меньшении скольжения срабатывает при достижении уставки и зкомпаратор 29 и аналогично описанному происходит включение тиристора вывода второй ступени добавочного резистора 18„ Вывод резистора 18 происходит только в моменты положительных полуволн тока ротора, при отрицательной полуволне тиристорные ключи 19 закрываются. Гашение тока возбуждения происходит на резисторе 18, который включен полностью, про- гивоЭДС с преобразователя 1, переведенного командой снятия возбуждения в инверторный режим.

При достижении скольжением уставки Ug срабатывает компаратор 30 и происходит полное шунтирование добавоч- його резистора 18,, С выхода компара-- тора 30 подается также запрещающий сигнал на второй вход схемы 23 совпадения, блокируя прохождение команды снятия возбуждения. При .этом синхронный двигатель входит в синхронизм. При. подтягивании к синхронизму появляется нелинейный характер изменения внутреннего угла машины, что отражается в наличии дву:х экстремумов в отрицательной полуволне тока ротора. Первый экстремум является неблагоприятным моментом подачи возбуждения и от него необходимо отстроиться. Для этого служит блок 25 коррекции моментов подачи возбуждения, на третий вход которого подается напряжение смещения и для амплитудной отстройки от первого экстремума.

После вхождения в синхронизм с выдержкой времени срабатывает схема 26 временной задержки, которая после срабатывания меняет уставку на втором

20

25

30

35

40

45

50

55

ротора имеются экстремумы, которые вьщеляются диф{1)еренцирующим блоком 12, и с выхода схемы 14 выделения передних фронтов на первый вход схемы 15 совпадения поступают единичные импульсы. Поскольку на втором входе схемы 15 совпадения присутствует единичный уровень, на выходе образуются импульсы, которые переводят переключающий блок в состояние подачи возбуж дения

При возникновении асинхронного хода на выходе нуль-органа 10 блока 6 фиксации асинхронного хода образуются импульсы, которые поступают на первый вход схемы 11 совпадения, на втором входе которой присутствует единичный уровень напряжения с выхода блока 25 Поэтому на выходе схемы 11 образуются также импульсы, поступающие на второй вход пере1:лючающего блока 17, переводя его в с;остояние снятия возбуждения, схема переводится в режим циклической рес;инхронизации действием многократного форсирования возбуждения.

Добавочный резистор 18 служит для устраненш искалсений асинхронной мо- ментной характеристики, которые возникают при подклК1чении управляемого преобразо1 ателя и обмотки возбуждения создавая в ней провалы в зоне малых скольжений (порядка 5-7%). С другой стороны, добавочньм резистор ускоряет гашение тока, создаваемого преобразователем, повышая эффективность метода циклической ресинхронизации до скольжений порядка 10-12%,

Помимо воздействия на обмотку возбуждения ггри помощи управляемого пре- образоватешя, устройство воздействует на асинхронный момент синхронного дви гателя путем управления величиной добавочного резистора 18 в функции скольжени г,

343316

входе блока 25 коррекции, в результате чего на его выходе появляется единичный уровень, который разрешает работу схем 11 и 15 совпадения, Так, например 5 если происходит самопроизвольное втягивание в синхронизм без подачи возбуждения, что бывает при пуске на холостом ходу за счет момен- ig та явнополюсности, единичный уровень на входе схемы 15 совпадения обеспечивает подачу возбуждения. Это объясня- .ется тем, что при синхронном режиме без возбуждения существуют качания ро

5

0

5

0

5

0

5

ротора имеются экстремумы, которые вьщеляются диф{1)еренцирующим блоком 12, и с выхода схемы 14 выделения передних фронтов на первый вход схемы 15 совпадения поступают единичные импульсы. Поскольку на втором входе схемы 15 совпадения присутствует еди. ничный уровень, на выходе образуются импульсы, которые переводят переключающий блок в состояние подачи возбуждения

При возникновении асинхронного хода на выходе нуль-органа 10 блока 6 фиксации асинхронного хода образуются импульсы, которые поступают на первый вход схемы 11 совпадения, на втором входе которой присутствует единичный уровень напряжения с выхода блока 25, Поэтому на выходе схемы 11 образуются также импульсы, поступающие на второй вход пере1:лючающего блока 17, переводя его в с;остояние снятия возбуждения, схема переводится в режим циклической рес;инхронизации действием многократного форсирования возбуждения.

Добавочный резистор 18 служит для устраненш искалсений асинхронной мо- ментной характеристики, которые возникают при подклК1чении управляемого преобразо1 ателя и обмотки возбуждения, создавая в ней провалы в зоне малых скольжений (порядка 5-7%). С другой стороны, добавочньм резистор ускоряет гашение тока, создаваемого преобразователем, повышая эффективность метода циклической ресинхронизации до скольжений порядка 10-12%,

Помимо воздействия на обмотку возбуждения ггри помощи управляемого пре- образоватешя, устройство воздействует на асинхронный момент синхронного двигателя путем управления величиной добавочного резистора 18 в функции скольжени г,

Таким образом, устройство позволяет повысить надежность в результате расширения диапазона успешной ресинхронизации синхронных электродвигате,- лей, выпавших из синхронизма в процессе самозапуска при загрузке, близкой к номинальной, в условиях пониженного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для возбуждения синхронного двигателя, содержащее управляемый преобразователь, разрядный резистор, подключенный через встречно-параллельные тиристоры к зажимам управляемого преобразователя, датчик тока, предназначенный для подключения разрядного резистора и управляемого .преобразователя к обмотке возбуждения синхронного двигателя, узел управления возбуждением, составленный из

вибратором, вход которого соединен с управляющим входом преобразователя, а каждый канал блока управления введенными тиристорами составлен из последовательно сое,диненных компаратора, двухвходовой схемы совпадения и схемы формирования импульса управления, подключенньй к управляющему входу одного из введенных тиристоров, вторые входы схем совпадения указанного блока управления объединены и подключены к выходу одновибратора, а блок определения момента снятия возбуждения снабжен весовыми резисторами и составлен из двухвходовой схемы запоминания текущего значения скольжения, нелинейного корректирующего преобразователя, блока коррекции момента подачи возбуждения и последовательно соединенных между собой компаратора и двухвходовой схемы совпадения, выход которой соединен с вторым входом переключающего блока и выходом схемы

возбуждения подключен к выходу одного из компараторов блока управления типоследовательно соединенных между собой дифференцирующего блока, чувстви- 55 совпадения блока фиксации асинхронно- тельного блока, схемы выделения пег- Q хода, а второй вход схемы совпаде- редних фронтов импульсов, двухвходо- ния блока определения момента снятия вой схемы совпадения, двухвходового переключающего блока, выход которого подключен к управляющему входу управляемого преобразователя, блока фиксации асинхронного хода, выполненного в виде блока временной задержки, хронирующего блока и последовательно соединенных между собой схемь выделения потокосцепления обмотки статора

30

35

ристорами, вход компаратора блока определения снятия возбуждения объединен через один весовой резистор с вы- ходом схемы запоминания и подключен к входам компараторов блока управления тиристорами, указанный вход этого компаратора соответственно через второй и третий весовые резисторы соединен с выходом нелинейного корректирующего преобразователя и его входом, объединенным с одним из входов указанной схемы запоминания и подключенным к выходу хронирующего блока, вы- ход которого соединен с выходом схемы вьщеления переднего фронта импульсов, второй вход указанной схемы запоминания связан с вторым входом схемы совпадения узла управления возбуждением и выходом блока коррекции подачи возбуждения, соединенным с вторым входом схемы совпадения блока фиксации текущего значения скол ьжения,вход указанного блока коррекции подключен к выходу блока временной задержки на включение возбуждения и вторым выходом схемы вьщеления потокосцепления обмотки статора по продольной оси.

по продольной оси, нуль-органа и двухвходовой схемы совпадения, два входа указанной схемы выделения потокосцепления подключены к датчику тока, третий ее вход - к точке соединения встречно-параллельных тиристоров и одного из зажимов управляемого преобразователя, а второй выход упомяну- той схемы выделения потокосцепления соединен с входом дифференцирующего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет расширения диапазона ресинхронизации, в него введен блок определения момента снятия возбуждения, а узел управления возбуждением снабжен п тиристорами, п-ступенчатым резистором, каждая ступень которого зашунти- рована соответствующим тиристором, и п-канальным блоком управления указанными тиристорами, снабженного одно0

5

0

вибратором, вход которого соединен с управляющим входом преобразователя, а каждый канал блока управления введенными тиристорами составлен из последовательно сое,диненных компаратора, двухвходовой схемы совпадения и схемы формирования импульса управления, подключенньй к управляющему входу одного из введенных тиристоров, вторые входы схем совпадения указанного блока управления объединены и подключены к выходу одновибратора, а блок определения момента снятия возбуждения снабжен весовыми резисторами и составлен из двухвходовой схемы запоминания текущего значения скольжения, нелинейного корректирующего преобразователя, блока коррекции момента подачи возбуждения и последовательно соединенных между собой компаратора и двухвходовой схемы совпадения, выход которой соединен с вторым входом переключающего блока и выходом схемы

55 совпадения блока фиксации асинхронно- Q хода, а второй вход схемы совпаде- ния блока определения момента снятия

возбуждения подключен к выходу одного из компараторов блока управления тисовпадения блока фиксации асинхронно- Q хода, а второй вход схемы совпаде- ния блока определения момента снятия

55 совпадения блока фиксации асинхронно- Q хода, а второй вход схемы совпаде- ния блока определения момента снятия

30

35

40

45

50

55

ристорами, вход компаратора блока определения снятия возбуждения объединен через один весовой резистор с вы- ходом схемы запоминания и подключен к входам компараторов блока управления тиристорами, указанный вход этого компаратора соответственно через второй и третий весовые резисторы соединен с выходом нелинейного корректирующего преобразователя и его входом, объединенным с одним из входов указанной схемы запоминания и подключенным к выходу хронирующего блока, вы- ход которого соединен с выходом схемы вьщеления переднего фронта импульсов, второй вход указанной схемы запоминания связан с вторым входом схемы совпадения узла управления возбуждением и выходом блока коррекции подачи возбуждения, соединенным с вторым входом схемы совпадения блока фиксации текущего значения скол ьжения,вход указанного блока коррекции подключен к выходу блока временной задержки на включение возбуждения и вторым выходом схемы вьщеления потокосцепления обмотки статора по продольной оси.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что устройство для возбуждения синхронного двигателя снабжено п тиристорами 19, п-ступен- чатым резистором (Р) iBj п-канальным блоком 27 управления тиристорами 19 и блоком 20 определения момента сня- тия возбуждения. Р 18 включен между датчиком 3 тока и разрядным Р 2. Каждая ступень Р 2 зашунтирована одним из тиристоров 19. Управляющие входы тиристоров 19 соединены с выходами блока 27. Вход блока 27, образованный входом одновибратора 37, соединен с управляющим входом преобразователя 1. Входы блока 20 соединены, соответстi (Л L со Од 4 00 00