Способ ресинхронизации синхронного двигателя Советский патент 1977 года по МПК H02P1/50 

1

Изобретение относится к регулируемым синхронным электроприводам и предназначается дпя обеспечения ресинхронизации синхронного двигателя ( CD ) работающего под нагрузкой,

Известен способ синхронизации синхронного двигателя путем однократной подачи напряжения возбуждения при наиболее благоприятном углов ом положении ротора относительно поля статора 1. Однако при таком способе синхронизации не обеспечивается надежная синхронизация при относительно большой частоте скольжения ротора.

Достаточно эффективным и практически применяемым способом ресинхронизации СД является способ частичной или полной разгрузки СД путем воздействия на приводимый механизм 2J. Однако при осуществлении такого способа неизбежно тех; в

нологического процесса.

Известен также способ ресинхронизации путем реверсирования тока в обмотке возбуждения или путем включения тока воэбуждения на заданное время з. Эффективность и надежность работы согласно этому

способу может быть обеспечена, если точно определены моменты включения и отключения тока возбуждения.

Цель изобретения - повышение надежности синхронизации двигателя.

Это достигается тем, что согласно предлагаемому способу формируют за один электрический оборот ротора СД два сигн.ла: основной и инверторный, определяемые; угловым положением ротора СД в пространстве и сдвинутые относительно друг друга на 180 эл. град., осуществляют фазовый сдвиг на заданный угол напряжения, заме- рюнного на зажимах СД, через каждые по№периода полученного напряжения сравнивают по фазе это напряжение с основным и инверторньгм сигналами и при разности фаз указанного напряжения и основного сигнала меньше заданной величины осуществляют форси- ровку напряжения возбудителя СД в течение заданного времени и безьшерционную подачу напряжения возбудителя на обмотку возбуждения СД, а при разности фаз указанного напряжения и инверторного сигнала меньшей заданной велич }1Ы осуществляют ruuueime поля обмотки возбуждения СД. На чертеже изображена блок-схема устройства для сх:уществлещ1я пре/уюженного способа. На схеме: 1- синхронный двигатель; 2- нриводимый механизм; 3- Ш1таюш,ая система; 4- обмотка возбуждения; 5- возбудитель; 6- система управления возбудителем; 7- блок преобразования угла; S - блок сдвига по фазе; 9- блок сравнения по фазе; 10- блок преобразования импульсного сигнала;11- блок безынерционной подачи сигнала. Блок 7 осуществляет формирование за один электрический оборот ротора СД двух сигналов: основного и инворторного, определяемых угловым положением ротора СД в пространс-те и сдвинутых на 18 О эл.град С помощьоо блока 8 производится сдвиг по фазе 1апряжения, замеренного на зажим СД. Блок 9 осуществляет дважды за пе од опорного напряясения (кахщые 180 ) сра нение пофазе Опорного напряжения с двумя пер одическими сигналами и формирование импульс ного сигнала на одном из выходов при pacv ности фаз опорного напряжения и одного из периодических сигналов меньшей заданной величины {& 6 ), а также формирование импульсного сигнала на другом выходе при расхождении фаз опорного напряжения и второго периодического сигнала меньщей заданной величины. Блок 1О осуществляет преобразование импульсного сигнала в сигнал заданной длительности, а блок 11 безынерционную подачу напряжения возбудителя на обмотку возбуждения СД при нал чии сигнала на основном входе и гашение поли путем безьгаерцианного введения в цеп обмотки возбуждения гасительного сопроти лення при наличии сигнала на инверторном входе. При работе СД угловой сдвиг между основным сигналом углового преобразователя к опорным , сдвинутым по фазе по отношению к на заданный угол напряжению на зажимах СД, составляет (f - сГф , где - - угол между продольной осью ротора и полем статора, а углово сдвиг между инверторным сигналом угл9В1 го прюобразователя и опорным сигналом составляет + 180 . При нарушении синхронного режима СД под действием кратковременного возмущения (перерыв питания, глубокая посадка нитаюшего напряжения, наброс момента валу) происходит выбег С/1. При этом на основном и инверторном выходах блока 9, представляющего собой фаз1 чувствитепьный орган, формируются импульсные сигналы, обусловленные ненрерывньгм изменением угла 6. Импульсы на основном выходе возникают при углах SE Scp- л S, д S а импульсы на инверторном выходе - при углах, сдвинутых на 180 эл. град., т.е. при .р-д5 + 1ао°, s -uSi-iso. Ширина зоны 2д|У выбирается из условия, чтобы шаг дискретности измерения угла t частота в питающей сети, изм°ененир. угла 5 не превыщало величины . Для этого необходимо, чтобы д5 ,„с( в градусах), где д максимальное скольжение, с которого предполагается осуществлять успешную ресинхронизацию. Если 905 , может происходить потеря информации об угле 5 в периоды сравнения по фазе опорного напряжения с основным и инворторным сигнапамк, связанными с угповым положением продопь- ной оси ротора в пространстве. Под действием импульса, возникающего на юновном выходе блока 9 при вхождении угпа в указаннуюзону, блоком Юсоздается сигнап заданной длительности, который обеспечиваетфорсировку напряжения воабудитепя СД, и с помощью блока 11 осуществляется безынерцио1П1ая нодача напряжения вгхзбудите- ля на обмотку возбуждения СД. Длительность сигнала tф , создаваемого блоком 10, должна быть больше, чем максимально возможное время одного проворота ротора относитель- но поля статора, характерное для конкретных условий работы двигателя. В этом случае обеспечивается перекрытие сигналов на выходе блока 10 и наличие непрерывного сигнала форсировки на входе системы 6 управления возбудителем 5. Под действием импульса, формируемого на инверторном выходе блока 9 при вхождении угла cf в зону сГе(ф-Д(160°(Гф 4 ,производится с помощью блока 11 бе- зьшбрционное введение гасительно/ о сопротивления в цепь обмотки возбуждения СД, благодаря чему осуществляется гашение поля СД. Таким образом, за один проворот ротора осуществляется подача форсированного возбуждения на СД при угле , ф-д d+ л сГ и гашстпо поля обмг-тки возбуждения СД при угле ,-t 1PO°-ud сГ 4-1ео-Д(Г+Д( , где &(J t18o°&, так как сравнение по фазе опорного сггиа- лл : сигналами, определяющими собой уг-лп-вое положение ротора, производитгя ДВР. р;)за за период (через каждые 180 ) изменения напряжения на зажимах статора СД. Такого рода циклическое возбуждение СД обуславливает дополнительный электромагнитный момент, пркложе1шый к ротору СД. Величина и знак этого момента зависят от углов , при которых осуществлза ется подача возбуждения и гашение поля СД. При подаче возбуждения при угле (fj 6 (ЗОО, ЗЗО ) с последующим гашением по.пя при угле, сдвинутом на 18О эп,град.. т.е при d ё (12О, 150°) происходит максимальный ускоряющий момент. Исследсжания показали, что этот момент является достаточным дпя осуществления успешной ресинхронизации СД с неблагоприятными момент ными характеристиками при попной нагрузке на валу из состояния асинхронного хода со скольжением до 13% при реальных потолках напряжения возбудителя(2 единипы к номинальному возбуждению) . При этом к моменту достижения синхронного режима возбуждение СД остается форсированным. В синхронном режиме блок 9 прекращае формирование импульсов вследствие того, что угол J не попадает в указанные зоны, в результате чего по истечении времени Ьф сигнал на выходе блока 10 исчезает, что переводит систему возбуждения СД с фор- сировочного на нормальный режим. Кратковременная форсировка возбуждения СД в послеаварийном синхронном реж ме в течение времени tф способствует повышению устойчивости узла нагрузки, к которому относится данный СД. Предложенный способ может быть испол зован для осуществления ресинхронизации крупных синхронных двигателей при сохранении нагрузочного момента на вапу. При осуществлении данного способа обеспечивается непрерывность технологического про цесса при наличии кратковременных пер&рывов нормального электроснабжения СД, появляется возможность автоматизировать операции по ресинхронивации Д и значитель но сократить издержки по эксплуатации сш хронного привода. Особенно эффективно пр менение данного способа для ресинхронизации тихоходного мощного синхронного электропривода, так как такие СД имеют очень неблагоприятные моментные ас1шхронные характеристики и работают обычно в ответственных непрерывных технологических циклах. Формула изобретения Способ ресинхронизации синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением путем периодического включения и отключения напряжения возбуждения на заданное время, измен51ющееся с частотой скольжения, причем моменты включения и отключения определяют по основному сигналу датчика положения ротора и опорному сигналу, сдвинутому на постоянный угол относительно фазы напряжения питания, отличающий - с я тем, что, с целью повыщения надежности синхронизации двигателя, формируют за каждый электрический оборот ротора cm хронного двигателя инверторныя сигнал, сдвинутый на 18О эп. град, относительно основного сигнала, через каждые полпериода опорного сигнала сравнивают по фазе с этим сигналом основной и инверторный сигналы и при разности фаз опорного и основного сигналов, меньшей заданной величины, осуществляют подачу напряжения возбуждения, а при разности фаз указанных опорного и инверторного сигналов, меньшей заданной величины, осуществляют отключение напряже1шя возбуждения и гашение поля обмотки возбуждения синхрон-, ного двигателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США № 3354368, кл. 318-176. 1967. 2.Сыромятников И. А, Режимы работы асинхронных и синхронных электродвигателей, ГЭИ, 1963. 3.Известия ВУЗов, Энергетика, 1958, № 10, с. 1-8.