Устройство для частотного пуска синхронной машины Советский патент 1982 года по МПК H02P1/50 H02P7/42 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧАСТОТНОГО ПУСКА СИНХРОННОЙ МАШИНЫ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для частотного пуска мощных синхронных машин и может быть использовано для частотного запуска в заданном направлении вращения синхронных приводов компрессоров и воздуходувок, двигатель- генераторов гидроаккумулирующих станций, синхронных генераторов и компенсаторов.ю

Известно устройство для частотного пуска мощных синхронных машин, содержацее преобразователь частоты, блок управления и блок запуска, сое- is тоящий из 6-ти диодов, образующих 3-х фазную мостовую схему, входом подключенную к обмоткам синхронной машины. При запуске синхронной машины начальный толчок блоку запуска 20 дает трансформаторная ЭДС, наводимая в статорной обмотке синхронной машины при подаче возбуждения на ротор l.

Недостатками этого устройства являются низкая надежность и точность в определении положения ротора, так как величина трансформаторной ЭДС зависит от положения ротора и имеет небольшую величину, что ограничивает функциональные возможности устройства и не обеспечивает оптимального положения ротора относительно статорных обмоток синхронной машины при включении силового тока преобразователя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устроиство для частотного пуска синхронной машины, содержащее преобразователь частоты, вход которого подключен к источнику переменного тока, выход через переключатель - к обмоткам статора синхронной машины, систему управления преобразователем, первый вход которой подключен к выходу задатчика тока в силовой цепи преобразователя, второй вход i9 соединен с выходом генератора пусковой мастоты, третий вход подключен к источнику переменного тока, четвер тый вход соединен через трансформато с выходом преобразователя, релейный элемент, блок запуска, задатчик ток возбуждения, соединенный с обмоткой возбуждения синхронной машины С. Недостатками этого устройства являются низкая надежность запуска в заданном направлении вращения, большое время запуска синхронной машины. Цель изобретения - повышение надежности запуска в заданном направле нии вращения, сокращение времени запуска синхронной машины. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для частотного пуска синхронной машины, содержащем преобразователь частоты, вход ко- 20 торого подключен к источнику перемен ного тока, выход через переключатель к обмоткам статора синхр9/нной машины, систему управления преобразователем, первый вход которой подключен к выходу задатчика тока в силовой цепи преобразователя, второй вход соединен с выходом генератора пусковой частоты, третий вход подключен к источнику переменного тока, четвертый вход соединен через трансформатор с выходом преобразователя, релейный элемент, блок запуска, задатчика тока возбуждения, соединенный с обмоткой возбуждения синхронной машины, блок запуска состоит из трех интеграторов, дешифратора и узла совпадений,входы интеграторов (подключены к выходу трансформатора, выходы - к выходу дешифратора, выходы дешифратора соединены с первыми входами узла совпадений, вторые вход которого подключены к первым выходам системы управления преобразователем, второй выход которой и выход узла совпадений соединены с первым и вторым входами релейного элемента выход которого подключен к одному из входов задатчика тока, причем второй выход системы управления преобразователем соединен с входом задатчика тока возбуждения. На ({мг. 1 представлена принципиальная электрическая блок-схема устройства/ на фиг. 2 диаграмма работы устройства , на фиг. 3 - таблица входного кода дешифратора при различных положениях ротора. 3 Устройство для частотного пуска синхронной машины (СН) содержит преобразователь 1 частоты, вход 2 которого подключен к сети 3 переменного тока, выход k - к выводам 5 обмоток статора синхронной машины, систему 6 управления преобразователем, первый вход 7 которой подключен к выходу задатчика 8 тока в силовой цепи преобразователя, второй вход 9 соединен с выходом генератора 10 пусковой частоты, третий вход 11 подключен к сети 3 переменного тока, четвертый вход 12 соединен через трансформатор 13 с выходом преобразователя, релейный элемент 14, блок 15 запуска, задатчик 16 тока возбуждения синхронной машины. Блок 15 запуска состоит из трех интеграторов 17-19, дешифратора 20 узла 21 совпадений. Входы интеграторов подключены к выходу трансформатора 13, выходы - к входу дешифратора 20. Выходы дешифратора 20 соединены с первыми входами 22 узла 21 совпадений, вторые входы 23 которого подключены к первым выходам 24 системы 6 управления, преобразователем 1 , второй выход 25 которой и выход 26 узла совпадений соединены с первым 27 и вторым 28 вхрдами релейного элемента 14, выход 29 которого подключен к одному из входов задатчика 8 тока, причем второй выход 25 системы управления преобразователем соединен с входом задатчика 16 тока возбуждения синхронной машины 30. Между входом 2 преобразователя и источником 3 переменного тока включен выключатель 31, а между выходом 4 и синхронной машиной 30 - выключатель 32. Переключение синхронной машины на Источник 3 осуществляется выключателем 33. Устройство работает следующим образом. При включении питающего напряжения на систему 6 управления преобразователем 1 выключатели 13-33 Разомкнуты и на выходе 25 системы управления преобразователем формируется сигнал, устанавливающий задатчик 16 тока возбуждения и релейный элемент 14 в исходное состояние, , при котором уставка тока возбуждения и уставка тока в силовой цепи преобразователя (ток статора синхронной машины) равны нулю либо блою рованы импульсы управления преобразователем и системы возбуждения. При этом напряжение на обмотках син ронной машины отсутствует, на выходе интеграторов и выходах дешифратора 20 устанавливается нулеа на выходе узла 21 со вой сигнал, падений - единичный сигнал. Система 6 управления формирует импульсы управления преобразователем 1, причем частота переключения выходного тока преобразователя 1 nd ста,торным обмоткам синхронной машины 30 определяется задающим генератором 10, а при каждом импульсе задающего генератора 10 на одном из выходов 2 системы 6 управления появл ется единичный сигнал, соответствующий определенному состоянию распределителя импульсов системы 6 управления (фиго 2). Для пуска СМ от преобразователя включаются сначала выключатель 32, затем 31; при этом на выходе 25 сис темы 6 управления формируется сигна обеспечивающий подачу возбуждения и подготавливающий работу релейного элемента И (снимается блокировка по входу 28). При включении возбуждения на обмотках синхронной машины 30 наводит ся напряжение, которое через трансформатор 13 подается на входы соответствующих интеграторов 17-19. В з висимости от знака наведенного в об мотке напряжения на выходе интегратора установится либо единичный ( при отрицательном наведенном напря .жении), либо нулевой ( при положительном наведенном напряжении ) сигнал. В результате этого, на входе д шифратора формируется двухзначный трехразрядный код, однозначно связанный с положением ротора 9инхрон,ной машины 30 относительно статорных обмоток (фиг. 3). При этом на одном из выходов дешифратора появляется единичный сигнал, а на выходе 2б узла 21 совпадения нулевой сигнал при соответствующем сигнале на входе 23, который однозначно связан с положением распределителя импульсов системы 6 управления преобразователем 1, осуществляющего переключение тока по фазам статорных обмоток син) ронной машины 30 Нулевой сигнал на входе 27 релейного элемента I, при разрешающем единичном сигнале на входе 28, переводит релейный элемент I В другое устойчивое состояние, при котором на его выходе 29 появляется единичный сигнал, обеспечивающий включение преобразователи в работу: блокировка с задатчика тока или импульсов управления снимается и в статорные обмотки синхронной машины 30 подается силовой ток от преобразователя. Поскольку включение тока происходит в фазы статорной обмотки синхронной машины 30, однозначно связанные с положением ротора синхрон- ; ной машины 30 относительно этих об- ; моток, ТО вращение синхронной машины начинается в строго определенном заданном направлении. Дальнейший раз.ворот синхронной машины 30 в условиях синхронизма осуществляется за счет синхронизации по входу 12 системы 6 управления преобразователем 1 с напряжением на выходе k преоб.разователя, т.е. напряжение на синх ронной машине 30 (например, за счет : подачи на вход задающего генератора ;10 напряжения противо-ЭДС инвертора, как показано пунктиром на фиг 1). При этом система 6 управления обеспечивает режим искусственной коммутации вентилей преобразователя за счет кратковременного обнуления тока в начале каждого такта работы задаю1чего генератора 10. Таким образом, данное устройство позволяет осуществить синхронный запуск синхронной машины без датчика положения ротора в заданном направлении вращения, что значительно упрощает систему управления преобразователем, так как обеспечивает последовательный запуск нескольких синхронных машин без усложнения цепей коммутации. При этом возможно проконтролировать работу как системы 6 управления, так и блока запуска без подачи силового тока в обмотки ейнхрон,нрй машины. Повышениенадежности запуска синхронной машины в заданном направлении вращения достигается за счет того, что дешифратор и узел совпадения позволяют осуществить первоначальный сдвиг положения ротора синхронной машины относительно статорных обмоток на угол кратный 60 эл. град, что обеспечивает подачу силового тока преобразователя в статорные обмотки синхронной машины при опережающем положении ротора, тогда как в нормальном режиме работы при естественмой коммутации вентилей преобразователя допускается только отстающее положение ротора . При этом о()еспечиваются оптимальные условия вхождения задающего генератора в

синхронизм с напряжением на инхронной машине, что позволяет сократить время запуска и уменьшить пусковую мощность преобразователя.

Формула изобретения

Устройство для частотного пуска синхронной машины, содержащее преобразователь частоты, вход которого подключен к источнику переменного тока, выход через переключатель - к обмоткам статора синхронной машины, систему управления преобразователем первый вход которой подключен к выходу задатчика тока в силовой цепи преобразователя, второй вход соединен с выходом генератора пусковой частоты, третий вход подключен к ИСТОЧНИКУ переменного тока, четвертый вход соединен через трансформатор с выходом преобразователя, релейный элемент, блок запуска, задатчик тока возбуждения , соединенный с, обмоткой возбуждения синхронной машины.

отличающееся тем, что, с целью повышения надежности запуска в заданном направлении вращения и сокращения времени запуска синхронной машины, блок запуска состоит из трех интеграторов., дешифратора и узла совпадений, входы интеграторов подключены к выходу трансформатора, выходы - к входу дешифратора, выходы дешифратора соединены с первыми входами узла совпадений, вторые входы которого подключены к первым выходам системы управления преобразователем, второй выход которой и выход узла совпадений соединены с первым и вторым входами релейного элемента, выход которого подключен к одному из входов задатчика тока, причем второй выход системы управления преобразователем соединен с входом задатчика тока возбуждения.

f

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР по заявке N , кл. Н02Р1/50, 1979. Выход УЮ Ъь/ход 29РЗ Btf/Kod 25 дшод2д дд/ход имтеipamofla /7 дшод интегра тора 1д Выход ин/пеfротора 19 Toff д ct//io6ou i/f/fi/ преобр. T0/f oj6t/x ffe/(/fl e n я n nil L d zj. innmn/i