Устройство для пуска мощного асин-ХРОННОгО КОРОТКОзАМКНуТОгО дВигАТЕля Советский патент 1981 года по МПК H02P1/16 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для запуска мощных асинхронных электроприводов, соизмеримых по мощности с силовыми трансформаторами, в системах электроснабжения участков угольных щахт.

Известны устройства для обеспечения необходимой величины напряжения на зажимах потребителей - трансформаторы с автоматическим регулированием напряжения под нагрузкой 1.

Недостатком устройств является то, что централизованное регулирование напряжения в шахтнух сетях малоэффективно, так как электроприводы машин и механизмов подключаются к распредпункту по радиальной схеме кабелями различной длины, поэтому на зажимах токоприемников наблюдается существенно различное отклонение напряжения питания от напряжения сети.

Наиболее близкое к предлагаемому устройство для повыщения напряжения на зажимах электропбтребителей путем установки конденсатора для продольной компенсации иНдуктивной составляющей в сети участка, содержит силовой трансформатор, конденсаторы продольной компенсации, подключенные к фазным обмоткам статора, с одной стороны через первичные обмотки трансформаторов тока и к вторичной обмотке силового трансформатора через контакты автоматического выключателя с другой стороны, причем на зажимы вторичных обмоток трансформаторов тока включены резисторы, одними выводами соединенными между собой в общую точку 2.

Недостатком этого устройства является то, что компенсирующие конденсаторы постоянно включены в сеть, даже тогда, когда в этом нет необходимости, что снижает эксплуатационные показатели устройства в связи с частым возникновением условий, близких к резонансу. Эти приводит к перенапряжениям в участковых сетях, ускоряющим износ изоляции электроустановок, и снижает безопасность их обслуживания во взрывоопасной среде.

Цель изобретения - повышение надежности работы электроприводов и обеспечение безопасной эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены трехполюсный контактор, контакты которого щунтируют конденсаторы продольной компенсации.

три реле с замыкающими контактами в цепи иитания катушки контактора, три тиристора с цеиями управления, переменный резистор, одип вывод которого соединен с катодами тиристоров, а второй - с общей точкой вторичных обмоток трансформаторов тока, вторые выводы которых подключены к анодам тиристоров через катушки реле.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство состоит из силового трехфазного трансформатора 1, включенного последовательно с автоматическим выключателем 2 и конденсаторами 3 продольной компенсации. В каждой фазе установлены трансформаторы 4 тока, на вторичные обмотки которых вклю.чены резисторы 5. Реле 6-8 зашунтированы конденсаторами 9 и присоединены на вторичные обмотки трансформаторов 4 тока через соединенные в звезду тиристоры 10 и регулируемый резистор II. Электроды управления тиристоров 10 присоединены через первые диоды 12 к анодам вторых диодов 13, соединенных в звезду и подключенных через последовательно соединенные резисторы 14 и конденсаторы 15 между обшей точкой вторичных обмоток трансформаторов 4 тока и узлами соединения вторых конденсаторов 16 и резисторов 17, соединенных в звезду и подключенных к фазам сети 18 конденсаторами 16. Катушка контактора 19, нормально закрытые контакты 20 которого включены параллельно конденсаторам 3 продольной компенсации, присоединена на вторичные обмотки трансформаторов 4 тока через диоды 21 по числу фаз и нормально открытые контакты 22-24 соответствуюших реле 6-8. Параллельно цепям управления тиристоров 10 включены параметрические резисторы 25.

Устройство функционирует следующим образом.

Пусковой ток асинхронных электродвигателей превышает номинальный ток в 5-7 раз. При пуске наиболее мощных электродвигателей, какими в шахтных у,частковых сетях являются электроприводы комбайнов, -конвейеров, ток в сети увеличивается в 3- 4 раза, снижается напряжение на зажимах работающих электродвигателей и пусковой момент вкл1очаемого электродвигателя. Для снижения падения напряжения в сети в период пуска мощных электродвигате.лей в предлагаемом устройстве кратковременно включается контактор 19, который размыкает.свои нормально закрытые контакты 20, присоединенные параллельно конденсаторам 3 продольной компенсации, с введением которых снижается реактивное сопротивление и в сети 18 повышается напряжение и пусковой момент включаемого электродвигателя.

Катушка контактора 19 включается при одновременном замыкании последовательно включенных нормально открытых контактов 22-24, соответственных реле 6-8. Реле 6-8 присоединены на трансформаторы 4 тока через тиристоры 10, поэтому токи через реле 6-8 проходят, когда аноды тиристоров 10 под положительными потенциалами и через цепи управления проходят токи с фазоповоротных элементов.

При нормальной работе электродвигателей их практические токи одного порядка с номинальными токами, углы сдвига фаз токов по отнощению фаз с напряжений составляют 22°-32°, при перегрузках токи превышают номинальные значения в 1,5- 2,5 раза, а указанные углы сдвига фаз токов - 20°-38°, коэффициенты кратности пусковых токов 5-7, углы сдвига фаз -

53°-76°, но даже при предельном сопротивлении сети выше 45°. При коротком замыкании токи КЗ ограничиваются только параметрами сети, их углы сдвига фаз в шахтных участковых сетях не превышают О- 26°.

Вторичные токи трансформаторов тока практически в противофазах с первичными токами сети. Они опережают фазное напряжение на -Ч или отстают от фазного напряжения на угол f . Чтобы вторичные токи в трансформаторах тока при коротких замыканиях были в противофазе с токами фазоповоротных органов необходимо, чтобы последние отставали на угол 25-26 эл. град. Этот сдвиг фазы тока выполняется параметрами фазоповоротных органов. В каждой фазе включены нафазное напряжение сети 18 последовательно соединенные конденсаторы 16 и резисторы 17. Ток через резисторы 17 опережает фазное напряжение сети на угол, определяемый параметрами емкости конденсаторов 16 и сопротивлений резисторов 17. Параллельно резисторам 17 подключены конденсаторы 15 и резисторы 14. Токи в резисторах 14 опережают по фазе напряжение на резисторах 17. Токи

0 на выходе фазоповоротных элементов опережают фазное напряжение сети, или его вторая полуволна отстает от фазного напряжения на угол, который выбирается параметрами фазоповоротных элементов равный 25°-26°, и он находится в противофазе

5 с током во вторичных обмотках трансформаторов 4 тока при коротких замыканиях. В режиме короткого замыкания тиристоры 10 закрыты и токи через реле 6 - 8 не проходят. При пуске электродвигателей вторичные токи трансформаторов тока переходят через нуль со сдвигом фаз на 53°-76°, при предельном сопротивлении дольше чем на 45°, поэтому они совпадают-по фазе с токами -С фазоповоротных элементов на промежутках времени в эл. град, от 25-26° до

5 53-56°. В эти промежутки времени тиристоры 10 открыты и через реле 6-8 проходят токи, токи срабатывания которых выбираются регулируемым резистором 11. Реле 6-8 в указанные промежутки срабатывают, но, чтобы не отключались в течение всего периода до новых импульсов, они зашунтированы конденсаторами 9. В пусковом режиме реле 6-8 замыкают соответственно свои контакты 22-24 в цепи катушки контактора 19, контактор включается и на период пус-ка размыкает свои контакты 20, включенные параллельно конденсаторам продольной компенсации 3. В сети уменьшается реактивное сопротивление, повышается напряжение и пусковой момент электродвигателя. При двухфазных коротких замыканиях включают отдельные реле 6-8, но не все одновременно, поэтому не создается замкнутой цепи для катушки контактора 19. При таком выполнении устройства устраняются недостатки постоянной продольной компенсации в сет.и, не возникают субгармонические токи в сети, перенапряжения на конденсаторах, но повышается пусковой момент включенного двигателя и напряжения на зажимах работаюших двигателей. В нормальных режимах работы электродвигателей или при перегрузках тиристоры 10 на определенных промежутках времени открыты, токи через реле б-8 проходят, но средняя величина их импульсов в этих режимах меньше токов срабатывания,. реле 6-8, поэтому конгактор 19 не включается. Формула изобретения Устройство для пуска мошного асинхронного короткозамкнутого двигателя, содержашее силовой трансформатор, конденсаторы продольной компенсации, подключенные к фазным обмоткам статора, с одной стороны через первичные обмотки трансформаторов тока, а к вторичной обмотке си,1ового трансформатора через контакты автоматического выключателя с другой cтopo ы причем на зажимы вторичных обмоток трансформаторов тока включены резисторы, одними выводами соединенные между собой с одной стороны в обшую точку, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и обеспечения безопасней эксплуатации, в него введены тре.хпо,пюсный контактор, контакты которого и;унтируют конденсаторы продольной компенсации, три реле с замыкающими контактами в цепи питания катушки контактора, три тиристора с цепями управления, переменный резистор, один вывод которого соединен с катодами тиристоров, а второй - с обшей точкой вторичных обмоток трансфор.маторов тока, вторые выводы которых подключены к анодам тиристоров через катушки реле. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ермилов А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., «Энергия, 1969, с. 82. 2.Клименко Н. А. Повышение качества напряжения в системах электроснабжения шахт. М., «Недра, 1977, с. 41.