Способ пуска двух групп гистерезисных электродвигателей Советский патент 1992 года по МПК H02P1/54 

СП

С

Использование: в многодвигательном электроприводе инерционных механизмов. Сущность изобретения: после форсированного запуска первой группы гистерезисных двигателей переключают их с основного источника питания на резервный источник питания, ограничивая в процессе пуска ток двигателей на уровне, соответствующем удвоенной величине тока одной группы при максимальной нагрузке. Аналогично осуществляют запуск второй группы гистерезисных двигателей, по достижении этой группой синхронной частоты вращения отключают первую группу двигателей от резервногоисточникапитания, синхронизируют с двигателями второй группы и подключают обе группы двигателей к основному источнику питания. 1 ил.

Изобретение от носится к электротехнике и может быть использовано в многодвигательном электроприводе инерционных механизмов, выполненном на базе гистерезисных электродвигателей.

Известен способ пуска групп гистерезисных электродвигателей, при котором подключают все группы гистерезисных двигателей к источнику питания, разгоняя указанные двигатели до синхронной частоты вращения, после чего осуществляют импульсное перевозбуждение гистерезисных электродвигателей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ пуска групп гистерезисных электродвигателей, при котором осуществляют импульсное намагничивание группы

гистерезисных электродвигателей и подключают их к основному источнику питания, разгоняя гистерезисные электродвигатели до синхронной частоты вращения. В случае выхода из строя основного источника питания переключают гистерезисные электродвигатели на резервный ь указанной последовательности.

Недостаток известных способов заключается в завышенной установленной мощности оборудования. Это особенно необосновано в тех случаях, когда по условиям применения основным режимом является режим непрерывного вращения, а полный пуск с нуля частоты вращения выполняется не чаще одного раза в год Резервный источVI

сл

00 00

- |О

ник существует постоянно в горячем режиме для обеспечения непрерывного питания.

Цель изобретения - снижение установленной мощности и уменьшение времени пуска.

Поставленная цель достигается тем, что в способ пуска гистерезисных электродвигателей, при котором подключают каждую группу гистерезисных двигателей записывают от основного источника питания, раз- гоняя гистерезисные двигатели до синхронной частоты вращения, разгон в процессе первой группы ограничивают ток на уровне 21Нмах-, после достижения синхронной частоты вращения первую группу гистерезисных электродвигателей отключают от основного источника питания и под- ключают к резервному источнику, аналогично запускают вторую группу гистерезисных электродвигателей по достиже- нии гистерезисными электродвигателями синхронной частоты вращения отключают первую группу гистерезисных электродвигателей от резервного источника, синхронизируют указанные группы гистерезисных электродвигателей между собой и подключают их к основному источнику питания, где IH макс-ток одной группы гистерезисных электродвигателей, соответствующий максимальной нагрузке в синхронном режиме.

На чертеже приведена система электроснабжения и управления, с помощью кото- рои может быть осуществлен способ пуска группы гистерезисного электродвигателей.

Система электроснабжения содержит основной источник 1 питания на базе статического преобразователя частоты, резервный источник 2 питания, выполненный на базе вращающегося или статического преобразователя частоты. В электропривод входит первая группа гистерезисных электродвигателей 3, вторая группа 4 гистерезис- ных электродвигателей. которые соответственно подключены к индивидуальным шинам 5, 6 питания и через контак- торы 7, 8 - к магистральным шинам 9, соединяющими гистерезисные электродвигатели с основным источником 1 питания.

Через резервные контакторы 10 и 11 группы упомянутых двигателей соединены с резервным источником 2 питания. К каждой группе гистерезисных электродвигателей подключены импульсные блоки 12, 13 перевозбуждения со своими блоками 14, 15 управления.

Преобразователь частоты 1 включает в себя инвертор тока, управляемый выпрямитель, обеспечивающий в зависимости от режима работы режим источника тока или регулятора напряжения. Кроме того, преобразователь может использовать компенсатор реактивной мощности для стабилизации напряжения. На чертеже для пояснения работы условно выделен регулятор 16 тока, как часть преобразователя 1 частоты.

Схема 17 управления содержит блок 18 измерения частот вращения гистерезисных электродвигателей первой и второй групп, блок 18 измерения разницы частот основного и резервного источников питания, подключенный входами к указанным источникам питания, выходы которого соединены с входом блока 15 управления и с логической схемой ИЛИ 20, второй вход которой соединен с выходом блока 18 измерения частот вращения, а выход подключен к управляющей цепи ключа 21, включенного между выходом блока 22 задания тока и первым входом элемента 23 сравнения, второй вход которой соединен с выходом датчика 24 тока, а выход подключен к входу регулятора 16 тока. Схема содержит также блок 25 сравнения, один вход которого соединен с выходом блока 26 задания, а второй вход - с выходом датчика напряжения на выходе преобразователя 1. Выход блока 25 соединен с входом блока 22 задания тока

Способ осуществляют следующим образом.

Пуск первой группы 3 гистерезисных двигателей начинают с подключения контактором 7 их к основному источнику 1 питания. Разгон указанных двигателей может проводиться по любому закону - форсированно при постоянной частоте или может быть использованы режимы частотного разгона. Единственным ограничением является ограничение тока на уровне удвоенное значение тока при максимальной нагрузке в синхронном режиме. Этот ток определяет установленную мощность преобразователя частоты. Выбор этой величины тока с одной стороны определяет верхнюю границу мощности преобразователя, а с другой обеспечивает форсированный разгон двигателей, так как пропорционально увеличению тока возрастает поток, а момент двигателей увеличивается примерно в четыре раза.

После разгона двигателей первой группы до синхронной частоты вращения осуще- ствляют их подключение к резервному источнику питания, для чего размыкают контактор 7 и замыкают контактор 10. Двигатели достигают синхронной частоты вращения неодновременно. В реальных условиях существует оперативный контроль за частотой их вращения и момент переключения может быть выбран либо по достижению последним двигателем, либо по

достижению синхронного вращения более половины. Для данного способа это несущественно и определяется условиями производства. Целесообразно переключить их далее раньше достижения синхронизма, так как после переключения на резервный источник они доразгонятся пока будет осуществлен пуск второй группы.

После отключения первой группы подключают к основному источнику вторую группу двигателей и осуществляют аналогичный разгон, как и первой группы. По достижении двигателями второй группы синхронной частоты вращения синхронизируют гистерезисные двигатели указанных групп и плавное их подключение к основно- му преобразователю, чтобы не превысить указанные ограничения по току на нормативный коэффициент запаса.

Поскольку основной и резервный источ- ники не синхронизируются между собой (это трудно реализовать по условиям их размещения, да они могут быть разного типа - вращающийся (резервный) - статический (основной), то частоты их отличаются, а еле- довательно, двигатели разных групп имеют разную синхронную частоту вращения.

Если частота основного (fi) больше, чем частота (f2) резервногоцто выявляет блок 19 измерения разницы частот, то прямое под- ключение первой группы двигателей приведет к тому, что они окажутся в асинхронном режиме, где их мощность раза в 1,5 больше максимально возможной в синхронном режиме. Необходимо уменьшить потребляв- мую мощность двигателей второй группы. Это можно сделать, переводя их в режиме перевозбуждения для чего с помощью блока импульсного перевозбуждения 13 намагничивают вторую группу двигателей. Мощность их уменьшается обычно не менее чем в 1,3 раза. После этого подключают первую группу двигателей к основному источнику питания и. ограничивая ток через инвертор на упомянутом уровне (не более ), осуществляют доразгон первой группы.

Если частота f2 f i, то для быстрой взаимной синхронизации выключают основной источник (системой управления), от- ключают первую группу двигателей от резервного источника (размыкают контактор 10) и замыкают контактор 7. При этом обе группы двигателей оказываются подключенными к магистральным шинам 9. Вторая группа имеет меньшую частоту вращения, а первая большую, т.е. находится в режиме рекуперации энергии, потребителем которой выступают двигатели первой группы. Энергия маховых масс первой группы достаточна для поддержания частоты вращения второй группы на начальном уровне. Здесь могут быть различные ситуации, зависящие от особенностей выполнения преобразователя частоты 1. При использовании в нем компенсатора реактивной мощности, который стабилизирует напряжение на номинальном уровне, возможен процесс увеличения частоты вращения двигателей второй группы при снижении первой. Это неважно для данного способа. При совпадении частот вращения двигателей первой и второй групп, включают преобразователь частоты 1 и плавно, ограничивая ток, устанавливают номинальное значение напряжения на зажимах двигателей.

Затем проводят импульсное намагничивание обоих групп, контролируют напряжение на выходе преобразователя 1 и, если оно больше заданного для номинального режима работы, то снижают его.

Другой вариант синхронизации предусматривает следующую последовательность. После разгона второй группы двигателей с помощью основного источника 1 его отключают при сохранении замкнутого состояния .ключа 8. Отключают первую группу от резервного источника и подключают их на магистральные шины 9. Обе группы оказываются замкнутыми друг на друга. Затем включают основной источник питания и. плавно увеличивая напряжение, устанавливают его на уровне не более максимально допустимом в пусковом режиме при ограничении тока не более 21ц Мз. Для этих целей служит цепочка, составленная из блока 22 задания тока, блока 26 задания напряжения, блока 25 сравнения и датчика 27 напряжения. Канал регулирования тока оказывается охваченным заданием по напряжению.

В этом варианте синхронизации частота вращения второй группы двигателей не меняется при коммутациях (отключение, подключение первой группы, включение основного источника), так как в силу их инерционности выбег мал, а увеличение частоты вращения не происходит из-за стабильности частоты питания. Режим работы двигателей может быть любым. Если их частота вращения больше частоты питания основного преобразования частоты 1, то они тормозятся, отдавая энергию второй группе. В этом случае потребление мощности из основного преобразователя частоты минимально в течение всего времени выбега первой группы, напряжение ограничено системой регулирования. Затем при синхронизации первой группы ток через

преобразователь плавно увеличивается до номинального уровня.

Если частота вращения двигателей первой группы ниже, то сразу устанавливается максимально возможный ток, который обеспечивает доразгон первой группы двигателей.

Этот вариант проводит синхронизацию за более длительное время, так как процесс торможения происходит медленнее, но зато он надежнее в работе, так как исключается необходимость дополнительного контроля частоты вращения.

Третий вариант синхронизации предусматривает намагничивание второй группы двигателей, что снижает их потребление. В этом случае уровень допустимого потребления тока первой группы увеличивается и они быстрее входят в синхронизм при дорэзго- не. Целесообразно режим периодического подмагничивэния сохранить для обоих групп двигателей. Это стабильно снижает потребление мощности (тока инвертора) для второй группы и увеличивает для первой группы как за счет перераспределения токов, так и за счет увеличения момента, развиваемого двигателями первой группы, поскольку намагниченность их возрастает.

Расчеты и результаты экспериментальных исследований позволили установить, что способ позволяет увеличить допустимую нагрузку на основной преобразователь в два раза, обеспечить с его помощью решение двух режимов - форсированный пуск поочередно каждой группы двигателей и надежную длительную работу обоих групп от одного источника. Это снижает в два раза капитальные затраты на систему электроснабжения.

Формула изобретения

Способ пуска двух групп гистерезисных электродвигателей, при котором последовательно каждую группу гистерезисных электродвигателей запускают от основного

источника питания, разгоняя гистерезис- ные электродвигатели до синхронной частоты вращения, осуществляют импульсное намагничивание гистерезисных электродвигателей, отличающийся тем, что,

с целью снижения установленной мощности и уменьшения пуска времени, в процессе запуска первой группы гистерезисных электродвигателей ограничивают ток на уровне 21Нмакс, после достижения синхронной частоты вращения указанную группу гистерезисных электродвигателей переключают на резервный источник питания и аналогично осуществляют запуск второй группы гистерезисных электродвигателей и по достижении гистерезисными электродвигателями этой группы синхронной частоты вращения отключают первую группу гистерезисных электродвигателей от резервного источника, синхронизируют указанные группы гистерезисных электродвигателей между собой и подключают их к основному источнику питания, где н - ток одной группы гистерезисных электродвигателей, соответствующий максимальной нагрузке в синхронном режиме.