Способ управления асинхронным электродвигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P7/36 

1

(21)4696634/07 (22) 25.05.89 (46)30.10.91. Бюл. №40

(71)Астраханский технический институт рыбной промышленности и хозяйства

(72)В.М.Жукоборский и В.И.Холин (53)621.316.718.5(088.8)

(56)Иванов B.C., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиэдат, 1987.

Авторское свидетельство СССР № 1337968, кл. Н 02 Р 7/36, 1984.

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении асинхронным электродвигателем с переменной нагрузкой на валу. Целью изобретения является повышение эффективности снижения реактивной мощности в асинхронном электродвигателе. В устройство, реализующее предложенный способ, дополнительно введены датчики 4, 5 активной и реактивной составляющих тока статора асинхронного электродвигателя 2. Вычисляется значение коэффициента мощности как отношения полученных на их выходах сигналов. Определяется, кроме того, реактивная мощность и ее отношение к КПД. Регулирование частоты и амплитуды на выходе источника 1 напряжения осуществляют с помощью экстремального регулятора 11, причем в режиме холостого хода минимизируют коэффициент реактивной мощности, а в рабочих режимах - отношение реактивной мощности к КПД, благодаря чему снижение реактивной мощности в двигателе производится более эффективно. 1 ил.

ё

О 00 00

со о VI

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении асинхронным электродвигателем с переменной нагрузкой на валу.

Цель изобретения - повышение эффек- тивности снижения реактивной мощности в асинхронном электродвигателе.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего способ управления асинхронным электродвигате- лем.

Устройство содержит источник 1 напряжения, регулируемый по уровню и частоте, выход которого соединен с зажимами асинхронного электродвигателя 2. На выходе ис- точника 1 включены датчик 3 напряжения, датчик 4 активной составляющей тока статора, датчик 5 реактивной составляющей то- ка статора, На валу асинхронного электродвигателя 2 установлены датчик 6 частоты вращения и датчик 7 момента на валу. Выходы датчиков напряжения 3, активной 4 и реактивной 5 составляющих тока статора, частоты вращения 6 и момента 7 подключены к входам арифметического бло- ка 8 и нуль-органа 9. Два выхода этого блока AI и А2 подключены к входам Bi и В2 коммутатора 10, управляющий вход Д которого подключен к выходу нуль-органа 9. Вход нуль-органа 9 подключен к выходу датчика 7 момента. Выход коммутатора 10 подключен к входу экстремального регулятора 11, два выхода которого V и f соединены с соответствующими входами управления регулируемого источника 1 напряжения.

В устройстве способ реализуется следующим образом.

Арифметический блок 8 непрерывно производит вычисления и формирует на своих выходах сигналы в соответствии с программой, заданной следующими выражениями:выход AI

tg p Ip/la; выход

KMh

где tg p- коэффициент реактивной мощности;

la, Ip - значения активной и реактивной составляющих тока статора соответственно;

Q - значение реактивной мощности; rj - коэффициент полезного действия;

V - значение напряжения, подводимого к двигателю;

М - значение момента на валу двигателя;

0

5 0 5 0 5

0

5

0

п - значение частоты вращения двигателя:

К - коэффициент пропорциональности.

Сигналы с выходов AI и А2 поступают на соответствующие входы Bi и В2 коммутатора 10. Коммутатор 10 в зависимости от состояния входа управления Д замыкает на свой выход один из входов ЕЙ или В2.

При работе асинхронного электродвигателя 2 в режиме холостого хода момент на валу двигателя практически равен нулю и, следовательно, на выходе датчика 7 момента будет нулевое значение сигнала, и нуль- орган 9 выдаст на вход Д коммутатора 10 нулевой сигнал, в соответствии с которым на выход коммутатора 10 замкнется его вход Bi. Сигнал, пропорциональный tg p , поступит на экстремальный регулятор 11, здесь в соответствии с текущим значением tg p выработаются регулирующие воздействия V и f. При изменении этих воздействий изменяются значение и частота напряжения на входе асинхронного двигателя так, что значение поддерживается минимальным.

Если нагрузка на валу асинхронного двигателя будет отличаться от нуля, то на выходе датчика 7 момента будет сигнал, отличный от нулевого, и, следовательно, на управляющем входе Д коммутатора 10 будет сигнал высокого уровня, в соответствии с которым на вход коммутатора 10 замыкается его вход В2. Сигнал, пропорциональный отношению Q/7/поступит на вход экстремального регулятора 11, где в соответствии с текущим значением отношения Q/TJ выработаются регулирующие воздействия V и f. Под влиянием этих воздействий изменяются значение и частота напряжения на входе асинхронного двигателя так, что значение отношения Q/ / поддерживается минимальным.

Рассмотренный способ позволяет в сравнении с известным решением повысить эффективность снижения реактивной мощности в асинхронном электродвигателе, так как коэффициент реактивной мощности и отношение реактивной мощности и КПД двигателя обеспечивают минимизацию реактивной мощности с большей точностью, чем, соответственно, коэффициент мощности и произведение КПД и коэффициента мощности. Коэффициент реактивной мощности tg ф определяет реактивную мощность с большей точностью (меньшей погрешностью), чем величина коэффициента мощности cos p в силу особенностей соотношения этих стандартных тригонометрических функций. Наиболее эта особенность проявляется в зоне больших углов (что и соответствует режиму холостого хода асинхронного электродвигателя). Здесь изменение cos p на 10% приводит к изменению tg p на 100% и более. Минимизация отношения Q/ обеспечивает прямое снижение реактивной мощности Q в отличие от косвенного снижения реактивной мощности при минимизации произведения cos p . При этом во всем диапазоне изменения нагрузки обеспечивается и минимизация активных потерь в асинхронном электродвигателе.

Ф о рмул а и зо б рете н и я

Способ управления асинхронным электродвигателем, при котором измеряют величину напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя, частоту его вращения, момент на его валу, опреде- ляют по полученным данным КПД асинхронного электродвигателя и осуществляют регулирование частоты и величины, подводимого к электродвигателю напряжения при переменной нагрузке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности снижения реактивной мощности, дополнительно измеряют реактивную и активную составляющие тока статора и определяют значение коэффициента реактивной мощности, как отношение названных составляющих тока статора, используя измеренные параметры асинхронного электродвигателя, определяют реактивную мощность и ее отношение к КПД, причем регулирование частоты и величины подводимого к асинхронному электродвигателю напряжения осуществляют при поддержании в режиме холостого хода на минимальном уровне коэффициента реактивной мощности, а в рабочих режимах - отношения реактивной мощности к КПД.