Способ пуска электродвигателя Советский патент 1988 года по МПК H02J3/18 H02P1/16 

(21)4223533/2А-07

(22)18.02.87

(46) 15.09.88. Бюл. № 34

(71)Вологодский политехнический институт и Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина

(72)А.И.Игнайкин и Л.А. Кучумов

(53)621.316.925(088.8)

(56)Гандин Б.Л. и др. Пуск асинхронных двигателей. Л.: Судостроение, 1980.

Там же, с. 58.

(54)СПОСОБ ПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оптимизации режимов напряжения системы электроснабжения при пуске

электродвигателей. Цель изобретения - повышение экономичности, исключение провалов напряжения и регулирование пусковой мощности. Перед пуском электродвигателя конденсаторную батарею поперечной компенсации отключают от сети, формируют три отдельные конденсаторные батареи, которые производят пуск электродвигате- ля. После окончания пуска электродвигатель подключают в момент совпадения векторов напряжения сети и на электродвигателе непосредственно к сети путем шунтирования трех отдельных конденсаторных батарей, формируют трехфазную конденсаторную батарею по- перечной компенсации и подключают ее к сети. 4 ил.

(Л

ND ;

;о ел

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оптимизации режимов напряжения системы электроснабжения при пусках электродвигателей.

Цель изобретения - повьппение экономичности, исключения провалов напряжения и регулирования, пусковой мощности.

На фиг. 1-4 представлены схемы устройства, реализующих предлагаемый способ.

К шинам распределительного устройства (РУ) 1, подключен электродвигатель 2, через сетевой выключатель (В) 3 двигателя. Трехфазная конденсаторная батарея (КБ) 4 устройства поперечной компенсации через сетевой В 5 поперечной компенсации подключена к шинам РУ 1. Первый 6, второй 7 дополнительные коммутирующие аппара- ты (КА), резисторы 8, блок 9 выявления разности напряжения, блок 10 формирования команды на включение, третий дополнительный КА 11 введены в устройство пуска электродвигателя дополнительно.

В нормальных режимах двигатель 2 либо отключен, либо подключен к шинам РУ 1 В 3. Аналогично КБ 4 может быть подключена или отключена В 5. Предполагается использовать КБ 4 для пуска асинхронного или синхронного двигателя 2 через ее конденсаторы. При пуске двигателя через КБ одновремен- чо должны удовлетворяться два усло- г,ия: 1) отсутствие понижения напряже- чия на шинах РУ; 2) пусковые токи 7:вигателя должны быть в пределах от их номинального значения до некоторого минимального, например двухкратного номинального рабочего тока

( 71 ) . мин

Для выполнения первого условия емкостное сопротивление .фазы КБ (Х) должно быть больше суммарного индуктивного сопротивления цепи пускаемого двигателя:

XK

Хь - Ха,

(1)

где X, - индуктивное сопротивление

U

цепи питанияj . Xj - пусковое сопротивление двигателя.

При выполнении условия (1) токи пуска по фазе опережают напряжение тЛ

вместо провала напряжения будет даже некоторое его повьпиение.

Второе ограничительное условие может быть записано в виде

СН. VHH IJCK.H

или

L Э

У у 1 р - Л,Л| - Xj

э

Г Де Х . - максимальное емкостное

сопротивление КБ. Отсюда находим требуемый диапазон сопротивления КБ для эффективного пуска двигателя:

XMOKC X - Х 4 2X3. Из условия

- и

чек мин имеем

(а 1)

L Э

аХ

(2)

Преобразуя (2), получим

X

KWOKC

Xg (1 + а) 4 Xj.

(3)

Например, при встречающихся на практике случаях маломощных сетей сопротивление X, приведенное к мощности двигателя, составляет (0,12 -О,15)-(О,2 - 0,5) (П,02 - 0,075) о.е. Пусковое сопротивление двигатея Хд обычно лежит в пределах 0,14 -0,25 (.н ( 7)-1). Минимальный пусковой ток примем равным 21ц(а 2 - 3,5), Отсюда согласно (1) и (3) XK должно лежать в диапазоне:

при Х 0,25 41„) (4) 0,77 - 0,825 Х 0,52-0,575;

при Хд 0,143 (1„у,71,) (5) 0,663-0,718 Х 0,306-0,361.

Реально КБ выбирают из условий компенсации реактивной мощности в нормальных режимах и ее мощность составляет

(6)

ками. Учитывая кратковременность перенапряжений при пусках и относитель- При соединении КБ в звезду ее соп- ю но малое их число за срок службы КБ,

ротивление, приведенное к мощности двигателя, составляет

их можно считать допустимьми. Для определения затруднений, обусловленных фактором перенапряжений, комплектацию батарей осуществляют из кондени

ЧБЧ

Р.Б 0,4-3,0 0,333 - 2,5.

При этом меньшее значение относится к случаю наличия относительно маломощного двигателя и мощной КБ, а большее - к случаю мощного двигателя и маломощной КБ. Из сравнения (4), (5) и (7) видно, что шунтовые КБ , соединенные в звезду, могут применяться для пуска двигателя по пред- лягаемому способу.

В случае соединения КБ в треугольник сопротивление фаз при той же можности КБ возрастает в три раза и выполнение условий (1) и (2) иногда может вызвать затруднения - необходимо уменьшить сопротивление фазы КБ в пусковых режимах.

Шуитовые КБ при предполагаемом их включении выдерживают перенапряжения, возникающие из-за протекания по ним пусковых токов двигателя:

При дигБ

nitr и п

мии - ijcn

маис

ли

ЧБ

махе

1 С|;ллу н 5

2 0,8

или

2-0,7 1,4 о.

I,

пцск. ном

0,55 2,2 О.е.

или

ли

КБ

7 0,31 2,17 о.е..

Т.е. можно обеспечить Аи,„,$2,2икб цом .

1Д2Л095

Таким образом, при использовании 1пунтовых КБ в пусковых режимах напряжение на чих составит (1,4-2,2)1) „„ g причем меньшее значение отвечает наиболее важному случаю пуска с ог

раниченными до 21 пусковыми токами. Учитывая кратковременность пе ренапряжений при пусках и относител ю но малое их число за срок службы КБ

7)

отеКБ , -

льиа КБ

их ия,

ом .

их можно считать допустимьми. Для определения затруднений, обусловленных фактором перенапряжений, комплектацию батарей осуществляют из конден15 саторов, предназначенных для применения в установках продольной компенсации, которые допускают подобные и даже большие перенапряжения.

Переключение КБ поперечной компен20 сации поясняется на примере фиг. 1. В исходном режиме пускаемый двигатель 2 отключен от сети Б 3, КБ собрана в звезду с помощью КА 6, КА 7 отключен. Вначале КБ 4 отключается от шин 1

25 В 5, затем отключается КА 6, который, учитывая его работу в.бестоковую паузу, может быть выбран в виде разъединителя. Далее включается КА 7, сое- ДИНЯКЯ1ИЙ через резисторы 8 фазы КБ 4

30 с фазными выводами статорной обмотки двигателя 2. Затем осуществляется пуск двигателя 2 включением В 5. Пусковые токи ограничиваются емкостным сопротивлением КБ 4, а резистор 8

35 обеспечивает отсутствие самовозбуждения двигателя при пуске. В случае пуска АД после завершения процесса его разгона подается команда на включение сетевого В 3 двигателя 2. В ре40 зультате двигатель оказывается непосредственно подключенным к сети, а КБ 4 разряжается в контуре КБ - резистор 8-КА7-ВЗ-В5. Резисторы 8 ограничивают разрядные токи,

45 обеспечивая необходимое время разряда. По завершении разряда КБ 4 она отключается от сети В 5, после чего в обесточенной цепи отключается КА 7 и включается КА 6, соединяя

50 трехфазную КБ в звезду. Процесс переключения заканчивается включением В 4 - восстанавливается первоначальная схема с подключенными к распределительным шинам 1 шунтовой КБ 4 и

55 двигателя 2.

Процесс переключения КБ при пуске СД аналогичен. Однако перед включе-, нием сетевого В 3 он должен быть

синхронизирован с сетью за счет по-- дачи возбуждения.

Поскольку в предлагаемом способе пуска двигателя вектор напряжения на его зажимах и, соответственно,вектор внутренней ЭДС двигателя после завершения разгона при пуске не строго совпадает с вектором напряжения на шинах РУ, то при включении В 3 возможен дополнительный переходный процесс, отрицательно сказывающийся на режимах напряжения распределительного устройства. Для избежания этого вводится дополнительно блок 9, выявляющий разность напряжений на полюсах В 3. После окончания разгона двигателя 2 отключается вначале сетевой В 5, обесточивая тем самым разогнавшийся двигатель. Бестоковая пауза (выбег двигателя 2) длится до момента включения В 3. Этот момент выбирается таким образом, чтобы при включении В 3 векторы напряжения шин РУ и напряжения на зажимах выбегающего двигателя 2 совпали по фазе. Для выполнения указанных операций введен блок 10 - блок формирования команды на включение В 3 с некоторым опережением на собственное время срабатывания этого выключателя. Завершается цикл переключений КБ в случае применения дополнительных блоков 9 и 10 отключение Ю 7, включение КА 6 и пклюн( сетевого выключателя конденсаторной батареи В 5.

В случае соединения трехфазной чунтовой КБ в треугольник последовательность операций переключения ана- лог ична, а реализующая его схема представлена на фиг. 2, где КА 6 вк.тшчен к рассечку цепи конденсаторо КБ, а зажимы соединений полюсов этого аппарата с конденсаторами в соответствующей фазной цепи КБ присоединен -) к выводам резисторов.

J рупповую КБ поперечной компенсации можно использовать для пуска все мощных п двигателей системы электроснабжения (СЭ). Для этого предлагается схема СЭ по фиг. 3, в которой дополнительно введены коммутирующие алпараты в цепях связи резистора и статорных цепей п двигателей. При поочередных пусках отдельных двигателей используется только один из указанных КА типа 7.

0

5

0

5

С целью расширения диапазон.- выбора емкостного сопротивления КБ в режимах пуска двигателей каждую фазу КБ А собирают из двух последовательно включенных конденсаторов (фиг. 4), причем резисторы 8 подключены к среднему выводу цепи соединения конденсаторов, в между крайними выводами установлен дополнительный КА 11. Если КД 11 в процессе пуска двигателя 2 держать разок;чнутым, то сопротивление КБ увеличивается. При предварительно замкнутом перед пуском КА 11 емкостное сопротивление КБ уменьшается вдвое при равенстве соседних частей КБ 4 и Д.

Формула изобретения

Способ пуска электродвигателя, установленного в маломощной сети, снабженной устройством поперечной компенсации, путем подключения конденсаторной батареи последовательно в цепь электродвигателя на время пуска и шунтирования ее после завер-- шения пуска, отличающийся тем, что, с целью повьшюния экономичности, исключения пропалов напря- жения и регулирования пусковой мощности, в качестве конденсаторной батареи используют конденсаторные ба- тареи поперечной компенсации, для чего перед пуском электродвигателя отключают выключатель поперсчнпи

компенсации от денсаторные пенсации на

сети, разделяю

кон- батареи поперечной ком- отдельные конденсатор

ные батареи по числу фаз, одни из выводов которых подключают к выво4

дам выключателя поперечной компен- сапии, другие через резисторы подключают к выводам электродвигателя, включают выключатель поперечной компенсации, который отключают после окончания пуска электродвигателя, измеряют векторы напряжения сети и напряжения на зажимах электродвигателя, в момент совпадения по фазе векторов напряжения сети и напряжения на зажямах э/1ектролриг ателл включают сетевой выключатель элект-- родвигателя, отключают цепь с резисторами от выводов электродвигдтеля, формируют кондекслторную батарею поперечной компенсации, пключают ее выключатель.

сриг1

r

№

6 J

D

П

г.2

Фиг.з

47