Способ пуска гистерезисного электродвигателя Советский патент 1983 года по МПК H02P1/52 H02K19/08 

(5) СПОСОБ ПУСКА ГИСТЕРЕЗИСНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления инерционным гистерезисным двигателем. В современных двигателях часто используют аэродинамические опоры. В начале трогания в опорах имеет мес то момент сухого трения, на преодоле ние которого и рассчитывается двигатель. По мере разгона моМент сопроти ления уменьшается. Кратность момента нагрузки в точках пуск и рабочий режим может составить отношение 10 к 1 и более. При такой большой кратности для сохранения высоких энергетических показателей в рабочем режиме необходимо уменьшить уровень потока в двигателе. Поставленная задача применительно к гистерезисному двигателю может быть решена за счет форсированного пуска путем повышения напряжения на время разгона с послет дующим снижением в рабочем режиме При этом одновременно может быть достигнут устойчивый режим перевоз- буждения, если кратность изменения напряжения не превышает 1,5-2,2. Этой кратности может быть недостаточно для получения максимально возможного КПД в рабочем режиме, увеличение ее приводит к переводу двигателя в емкостной режим, в результате чего снижается устойчивость двигателя и КПД из-за роста потерь в меди и увеличения тока. Известно, что для увеличения кратности напряжения целесообразно ввести этап размагничивания роторов путем кратковременного перевода двигателя в асинхронный режим после первой ступени снижения напряжения, а затем после повторного входа в синхронизм - повторное снижение напряжения C2J. Указанные способы характеризуются большой кратностью изменения напря39жения и тока, а следовательно, завышением установленной мощности источника, исходя из требований пуска. Известно, что уменьшить установленную мощность источника можно за счет реализации частотного пуска гистерезисного двигателя путем изменения частоты и напряжения. При этом может быть обеспечен и требуемый для трогания двигателя пусковой моментЦ Однако для осуществления перевозбуждения по-прежнему необходимо изменять напряжение в рабочем режиме, т,е, в этом случае максимальная мощность источника сохраняется на. прежнем уровне, но имеет место в конце запуска. Одновременное изменение частоты и напряжения усложняет реализацию привода. Известно, что для уменьшения установленной мощности можно осуществлять импульсное намагничивание двига теля в рабочем режиме при сохранении постоянного уровня частоты и напряже ния на время пуска L+J. При этом не обеспечивается максимальное использование двигателя, оце ниваемое отношением М /1 в точке пуск, которое имеет место при форсированном уровне потока в двигателе. Наиболее близким к изобретению является способ пуска гистерезисного двигателя, при котором подключают электродвигатель к источнику питания с заданным соотношением напряжения и частоты и одновременно .формируют намагничивающие .импульсы в фазах электродвигателя. После достижения ротором частоты вращения, определяемой текущим уровнем частоты питания, дискретно увеличивают частоту и напряжение на заданный уровень. Затем вновь определяют вход двигателя в синхронизм на промежуточной частоте и вновь дискретно увеличивают частоту и напряжение. Так продолжают до достижения ротором заданной номинальной частоты вращения. При этом вход двигателя в синхронизм определяют по уменьшению тока, которое происходит в результате перевозбужде ния двигателя импульсами на любой . промежуточной частоте питания. Для перевозбуждения двигателя необходимо выбрать такое соотношение напряжения и частоты, чтобы поток в двигателе и индукции в роторе были меньше уровня потока и индукции при. обычном форсированном запуске. Поэтому пусковой г, .4 момент такого двигателя меньше максимально возможного, необходимого для надежного трогания с места двигателя с аэродинамическими опорами. Если при заданной начальной частоте увеличить напряжение, можно получить заданное максимальное значение потока и момента трогания . Однако при этом наличие периодических, импульсов приводит к дополнительному увеличению среднего значения напряжения в пределах полупериода питания. Это не сказывается на увеличении момента, а приводит лишь к увеличению намагничивающей составляющей тока, которая может быть значительной из-за насыщения двигателя максимальным уровнем потока, В резул ьтате увеличиваются токи через токоподводы электродвигателя, снижая надежность электропривода, и через источник, увеличивая его установленную мощность. Цель изобретения - повышение надежности и снижение установленной мощности источника питания. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пуска гистерезисного двигателя, преимущественно с газодинамическими опорами, при котором подключают электродвигатель к источнику питания с .заданным пусковым соотношением напряженя и частоты, и формируют намагничивающие импульсы в. фазах электродвигателя, по достижении ротором заданной скорости вращения уменьшают соотношение напряжения и частоты в 1,5-2,5 раза, после чего формируют указанные намагничивающие импульсы, . Суть предлагаемого способа состоит в следующем. Предварительно выбирают такое соотношение напряжения и частоты, чтобы поток в машине был на уровне предельных индукций в статоре и роторе. Для ротора рационально иметь индукцию в области максимальной магнитной проницаемости основной кривой намагничивания. Для этой индукции отношение момента к току максимально, и можно обеспечить пуск при максимально возможном токе, выбираемом по ограничениям токоподводов или источника питания, имея при этом максимально возможный момент для обычного пуска гистерезисного двигателя. Двигатель преодолевает момент трения в опора и разгоняет ротор. 5 . . Частота напряжения питания может быть установлена сразу на урЪвне рабочей частоты, а напряжение при этом поддерживается постоянным на все время запуска, т.е. реализуется обыч ный форсированный запуск. По достиже нии ротором заданной частоты вращения - в частном случае синхронной ра бочей - понижают напряжение питания и начинают периодическую импульсную модуляцию напряжения любым известным способом: кратковременным увеличением амплитуды части полупериода частоты питания или увеличением длитель ности полупериода, или их комбинацией. Периодическая модуляция осуществ ляет стабилизацию магнитного состояния ротора, в результате чего стабилизируется ток, тепловое состояние и магнитные поля рассеяния двигателя, 20 демпфируются качения. Необходимый для эффективного имп.ульсного намагничивания пониженный уровень потока может быть достигнут не только за счет снижения напряжения, но и в ряде случаев за счет переключения с пускового источника на рабочий с номинальным уровнем напряжения и тем же уровнем частоты, переключения модуляцией напряжения рабочего источника осуществляется перевозбуждение. Такое решение позво ляет уменьшить объем электрооборудования, а за счет импульсной модуляции упростить согласование источников по частоте, так как отпадает необходимость жестко согласовывать их частоты. В ряде случаев нерационально стро ить источник с двумя уровнями напряж ния или иметь два источника. Повышение уровня потока можно иметь за счет снижения пускового уровня частоты при постоянном рабочем напряжеНИИ питания. Поскольку максимальное значение момента двигателя достаточно иметь на определенном диапазоне изменения скорости, например от О ДО 1, 3 номинального значения и ниже путем снижения частоты в 1,5-2,5 раза можно обеспечить надежный запуск двигателя, плавно увеличить частоту и осуществлять импульсную модуляцию напряжения питания, обеспечивающую перевозбуждение двигателя при достижении ротором синхронной частоты вра щения. Посл Н6 . На чертеже представлен пример выполнения устройства, реализующего предложенный способ управления, Устройство содержит гистереЭисный двигатель 1, через разделительный ключ 2 подключенный к основному источнику 3 питания. Параллельно фазам двигателя 1 через разрядный ключ Д подключен импульсный источник 5« В цепь питания основного источника 3 включен блок 6 вольтодобавки. Управление блоком 6 вольтодобавки разделительным 2 и разрядным (ключами осуществляется от блока 7 управления . Запуск двигателя и включение намагничивающих импульсов производится по временной программе. Запуск осуществляется при номи(;1альной частоте питания и напряжения, необходимых для создания требуемого момента. Повышенное, напряжение обеспечивается блоком 6 вольтодобавки, который включается по сигналу блока 7 управления. Через заданное время, необходимое для разгона двигателя ро рабочей частоты вращения, блок 7 управления вырабатьшает команду на выключение блока 6 вольтодобавки и на включение намагничивающих импульбов. Мри этом разделительный 2 и разрядный ключи работают в противофазе, обеспечивая импульсное подмагничивание ротора двигателя. Разрядный ключ , замы- каясь, подключает.импульсный источник 5 к фазам двигателя 1, одновременно разделительный ключ 2 размыкается, препятствуя протеканию импульсного тока через основной источник 3При этом импульсное намагничивание осуществляется при пониженном уровне потока, а следовательно и тока. Этим исключается загрузка токоподводов повышенными токами, что повышает надежность электропривода. Одновременно снижается установленная мощность источника питания, что является часто определяющим требованием систем электропитания. Формула изобретения Способ пуска гистерезисного электродвигателя, преимущественно с газоинамическими опорами, при котором подключают электродвигатель к источнику питания с заданным пусковым сотношением напряжения и частоты, форируют намагничивающие импульсы в 7997 фазах электродвигателя, отличаю щийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения установ.ленной мощности источника питания, по достижении ротором заданной скороети вращения уменьшают соотношение напряжения и частоты в 1,,5 раза, после чего формируют указанные ничивающие импульсы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 140881, кл. Н 02 К 19/08, 19б2. 8 2.Авторское свидетельство СССР 439882, кл. Н 02 К 19/08,1974, 3.Делекторский Б.А., Тарасов В.Н. гулирование гистерезисного гироигателя в процессе запуска. Труды сковского энергетического институ, 1974, с. 37-41. 4.Авторскоесвидетельство СССР 534015, кл. Н02 Р , 1972, 5.Авторскоесвидетельство СССР 587583, кл. Н02 Р 7/42, 1975.