Способ пуска синхронного двигателя с блоком пуска Советский патент 1992 года по МПК H02P1/50 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к способам пуска синхронных машин с электромагнитным возбуждением и может быть использовано для пуска синхронных двигателей.

Целью изобретения является повышение надежности пуска синхроннрго двигателя за счет повышения среднего пускового момента, создаваемого обмоткой возбуждения..

Поставленная цель достигается тем, что в способе пуска синхронного двигателя с блоком пуска, выполненным в виде последовательно соединенных пускового резистора и блока емкостной компенсации, при котором подключают статор к сети и замыкают обмотку возбуждения на пусковой блок, определяют полярность ЭДС и тока ротора и при различной их полярности шунтируют блок емкостной компенсации.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что при шунтировании блока емко- стной компенсации дополнительно повышают кратность пускового резистора.

Поставленная цель также достигается тем, что дополнительно контролируют величину скольжения и указанное шунтирование, проводят при достижении ротором заданной величины скольжения.

В режиме асинхронного пуска синхрон- ного двигателя из-за фазового сдвига между ЭДС и током обмотки возбуждения (0В), обусловленного характером нагрузки, двигательный момент развивается лишь в интервалы времени, когда полярность ЭДС и тока одноименны. В интервалы времени, соответствующие разноименной полярности ЭДС и тока, обмотка возбуждения создает тормозной момент. Поскольку средний пусковой момент, обусловленный обмоткой возбуждения, за один проворот ротора синхронного двигателя слагается из ускоряющего (двигательного) и тормозного моментов, то, принудительно воздействуя на амплитуду и фазу тока обмотки возбуж- дения путем включения и отключения блока емкостной компесации, повышают ускоряющий и снижают тормозной моменты, что в итоге приводит к росту среднего пускового момента.

Полагая начальную фазу ЭДС обмотки возбуждения равной нулю, получают

Sin Sot,(1)

где Efm - амплитудное значение ЭДС 0В;

So - фиксированное значение скольже- ния;

t - текущее время.

Ток в обмотке возбуждения отстает от ЭДС на угол $2 (1):

sin(Sot-Vfc), где lfm- - Efm

v(i + Кп)2 + (So та

амплитудное значение тока; rt - активное сопротивление обмотки возбуждения;

Кп - кратность пускового резистора;

Т - переходная постоянная времени по продольной оси полюсов синхронного двигателя.

arc sft€ Ю

При введении блока емкостной компенсации переходная постоянная времени определяется выражением:

Xf-Xc/S2(.

rf ст

где Xf, Хс - соответственно индуктивное со- проитивление обмотки возбуждения и при- веденное значение емкостного сопротивления на частоте сети.

Изменяя величину сопротивления блока емкостной компенсации в функции скольжения, уменьшают переходную постоянную времени, увеличивают амплитуду тока ротора с одновременным уменьшением его фазы при одноименной полярности ЭДС и тока 0В. При разноименной полярности указанных величин шунтируют блок емкостной компенсации, увеличивают переходную постоянную времени, уменьшают амплитуду тока 0В с одновременным увеличением его фазы. Кроме того, увеличивая кратность пускового резистора, дополнительно уменьшают амплитуду тока обмотка возбуждения.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для реализации способа пуска синхронного двигателя.

Устройство содержит синхронный двигатель 1 с датчиком 2 ЭДС ротора и с обмоткой 3 возбуждения, параллельно которой подключены последовательно соединенные между собой пусковой резистор 4 и блок 5 емкостной компенсации, шунтируемый управляемым ключом 6 двухсторонней про- водности, управляемый возбудитель 7, блок 8 скольжения, выходом соединенный с блоком 5 емкостной компенсации, и последова- тельно включенный с обмоткой возбуждения 3 датчик 9 тока ротора. Сигналы с датчиков ЭДС 2 и тока 9 поступают соответственно на компараторы 10 и 11, выходы которых связаны со входами элемента И 12 и входами двух элементов НЕ 13 и 14. Выходные сигналы элемента НЕ 13 и 14 поступают на вход элемента 15.

Выходы элементов И 12 и 15 соединены с входом элемента ИЛИ-НЕ 16, выход которого через усилитель 17 соединен с входом управляемого ключа 6 двухсторонней проводимости.

Способ пуска синхронного двигателя осуществляется следующим образом.

Асинхронный пуск синхронного двигателя 1 начинается после подключения его к сети переменного тока. При этом обмотка 3 возбуждения замкнута на пусковой резистор 4 и блок 5 емкостной компенсации, управляемый ключ 6 двухсторонней проводимости разомкнут, а управляемый возбудитель 7 отключен (например, снятием управляющих импульсов с тиристоров). При этом происходит емкостная компенсация индуктивности контура возбуждения, вследствие чего возрастает амплитуда тока обмотки возбуждения и уменьшается его фазовый сдвиг по отношению к ЭДС обмотки возбуждения. При положительном значении ЭДС и тока, полярность которых определяют датчиками 2 и 9, на выходе компараторов 10 и 11 появляется уровень логической 1, в результате чего на выходе элемента И 12 появится также уровень логической Г, а на выходе элементов НЕ 13 и НЕ 14 - уровень логического О. Сигнал уровня логической Г с элемента И 12 поступает на один из входов элемента ИЛИ- НЕ 16, преобразуясь на выходе в уровень логического О, в результате чего управляемый ключ 6 двухсторонней проводимости остается разомкнутым при одноименной полярности ЭДС и тока ротора.

При изменении полярности ЭДС ротора (разноимённая полярность ЭДС и тока) на выходе компаратора 10 появляется уровень логического 0, а на выходе компаратора 11 остается уровень логической 1, в результате чего на выходе элемента И 12 появляется уровень логического 0, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 уровень логической Г, что приводит к включению управляемого ключа 6 через усилитель 17. В результате этого ток в обмотке возбуждения уменьшается и изменяется его фаза, что приводит к уменьшению тормозного момента, создаваемого обмоткой возбуждения.

смене полярности тока обмотки возбуждения (одноименная отрицательная полярность ЭДС и тока ротора) на выходе компараторов 10 и 11 появляются уровни логического О, на выходе элементов НЕ 13, 14 и И 15 - уровни логической Г, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 16 - уровень логического О, в результате чего происходит отключение управляемого ключа 6 двухсторонней проводимости и компенсация индуктивности обмотки 3 возбуждения. При этом происходит рост тока ротора с одновременным уменьшением его фазы, а двигательный момент, создаваемый обмоткой

возбуждения, возрастает. При смене полярности цикл работы устройства повторяется. В идеальном случае полной компенсации индуктивности ток совпадает по фазе с ЭДС и обмотка возбуждения за каждый про0 ворот ротора создает только двигательный момент, При частичной компенсации индуктивности появляется фазовый сдвиг между ЭДС и током ротора, однако двигательные моменты будут больше, а тормозные - мень5 ше по сравнению с известными способами пуска синхронного двигателя.

В качестве датчика 2 ЭДС обмотки возбуждения может быть использована дополнительная обмотка, состоящая из одного

0 или нескольких витков, уложенных поверх основной обмотки возбуждения. Связь датчика 2 ЭДС с компаратором 10 в бесщеточных системах непосредственная, а в статистических системах независимого возбуж5 дения эта связь обеспечивается применением двух контактных колец и щеточного аппарата.

Блок 5 емкостной компенсации может быть выполнен в виде емкостных стержней,

0 уложенных в пазы ротора синхронного двигателя и электрически соединенных между собой. В этом случае блок скольжения не нужен, так как емкостное сопротивление автоматически изменяется в функции частоты

5 ЭДС ротора или скольжения в результате эффекта вытеснения тока в емкостных стержнях.

Кроме того, блок 5 емкостной компенсации может быть выполнен из п емкостных

0 элементов (конденсаторов), которые подключаются параллельно друг другу в функции скольжения управляемым ключами двухсторонней проводимости по сигналу блока 8 скольжения. В этом случае послед5 ний может быть выполнен, например, по известной схеме и должен быть дополнен исполнительными выходами для включения управляемых ключей двухсторонней проводимости.

0 Способ пуска синхронного двигателя может иметь модификации. Например, для уменьшения тока ротора при разноименной полярности ЭДС и тока управляемый ключ 6 может коммутировать блок 5 емкостной

5 компенсации через дополнительно введенный резистор необходимой кратности.

При необходимости повышения среднего электромагнитного момента, создаваемого обмоткой возбуждения, на требуемом участке асинхронной характеристики емкостную компенсацию индуктивности контура возбуждения проводят начиная с некоторого наперед заданного значения скольжения. При этом с блока 8 скольжения используют дополнительный сигнал для включения ключа б до момента достижения ротором заданной величины скольжения, после чего снимают сигнал, включающий ключ б.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить надежность режима асинхронного пуска синхронного двигателя за счет увеличения среднего момента, создаваемого обмотка возбуждения. Формула изобретения 1. Способ пуска синхронного двигателя с блоком пуска, выполненным в виде последовательно соединенных пускового рези0

5

стора и блока емкостной компенсации, при котором подключают статор к сети и замыкают обмотку возбуждения на пусковой блок, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности пуска за счет повышения среднего пускового момента, определяют полярность ЭДС и тока ротора и при их различии шунтируют блок емкостной компенсации.

2.Способ по п,1,отличающийся тем, что при шунтировании блока емкостной компенсации дополнительно повышают кратность пускового резистора.

3.Способ по п.1,отличающийся тем, что дополнительно контролируют величину скольжения и указанное шунтирование проводят при достижении ротором заданной величины скольжения.

Использование: изобретение используется для пуска синхронных двигателей. Сущность изобретения: пуск синхронного двигателя 1 заключается в том, что его статор подключают к сети, а обмотку 3 возбуждения замыкают на последовательно соединенные пусковой резистор 4 и блок 5 емкостной компенсации при одноименной полярности ЭДС и тока ротора. При разноименной полярности ЭДС и тока ротора ключом 6 шунтируют блок 5 емкостной компенсации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. ел ы ел о 00