Устройство для пуска асинхронного двигателя

Устройство для пуска асинхронного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано в асинхронном электроприводе при реализации прямого пуска. Целью является повышение функциональной надежности путем обеспечения коммутационной устойчивости инвертора в переходных режимах. Устройство содержит тиристорный инвертор 2 с основной батареей коммутирующих конденсаторов 4, вентильно-реакторный компенсирующий блок 3 и две секции пусковых конденсаторов 5, 6. Благодаря соответствующему алгоритму управления, реализуемому блоком релейно-контактной автоматики, в устройстве осуществляется безболезненное отключение основной части пусковой батареи конденсаторов после разгона двигателя. При отключении малой части пусковой батареи переходный процесс отключения достаточно мягок. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПЬ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4447904/24-07 (22) 24. 06.88 (46) 30. 07.90. Бюл. N - 28 (71) Сараторвский политехнический институт (72) B.À.Серветник, В.А.Артюхов, Ю.Б.Томашевский и А.В.Кумаков (53) 621.314.572 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 7?0656, кл. Н, 02 P 7/42, 1980.

Авторское снипетельство СССР

N 1444928, кл. Н 02 P 7/42, 1987.

Авторское свидетельство СССР

У 1246322, кл. Н 02 P 7/42, 1986. (54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в асинхронном

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в асинхронном электроприводе при реализации прямого пуска.

Целью изобрете. ия является повышение функциональной надежности путем обеспечения коммутационной устойчивости инвертора в переходных режимах, На фиг. 1 приведена схема предла гаемого устройства; на фиг. 2 — графики, иллюстрирующие его работу.

Устройство содержит асинхронный двигатель 1, автономный инвертор 2 тока с вентильно-реакторным компенсирующим блоком 3, основную .батарею

4 коммутирующих конденсаторов, малую

„„SU„„1582327 А 1

Н 02 P 7/63 // Н 02 М 7/515 электроприводе при реализации прямого пус ка . Цел ью и з обр ет ения я вля ется повышение функциональной надежности путем обеспечения коммутационной устойчивости инвертора в переходных режимах. Устройство содержит тиристорный инвертор 2 с основной батареей коммутирующих конденсаторов 4, вентильно-реакторный компенсирующий блок 3 и две секции пусковых конденсаторов 5, 6. Благодаря соответствующему алгоритму управления; реализуемому блоком релейно-контактной автоматики, в устройстве осуществляется отключение основной части пусковой батареи конденсаторов после

Я разгона двигателя. При отключении (О малой части пусковой батареи переход- у >; ный процесс отключения достаточно мягок. 2 ил. (., 1

twaaL секцию 5 и большую секцию 6 пусковой @ батареи конденсаторов. В цепь компен сатора 3 включен датчик 7 тока, выход которого через блок 8 выделения .амплитуды подключен к прямому входу М компаратора 9, инверсный вход которого соединен с источником 10 опорного напряжения, а выход подключен к информационному входу исполнительного элемента 11, состоящего из подключенной к источнику питания цепочки последовательно соединенных транзистора 12, катушки реле 13 и блок-контакта 14 с задержкой на замыкание контактора 15. К выходу автономного инвертора 2 тока основная коммутаци.онная батарея 4 и компенсатор 3 под158232 7 ключены непосредственно, асинхронный двигатель 1 — через силовую группу контактов 16 первого контактора 15, имеющего блок-контакты 14, 17-19, малая секция 5 — через силовую группу контактов 20 второго контактора 21, имеющего блок-контакты 22 и 23, большая секция б — через силовую группу контактов 24 третьего контактора 25, 1 имеющего блок-контакты 26-2ф. В состав устройства входят также реле времени 29-31 е контактами 32-34 соответсттвенно, кнопки управления

"Пуск" 35 и "Стоп" 36, Промежуточное

15 реле 13 имеет нормально замкнутый контакт 37, включенный между катушкой третьего контактора 25 и соединенными между собой одними выводами контактом 32 первого реле времени 29 и блок-контактом 26 третьего контактора 25, другие выводы которых также объединены и подключены к первой шине питания, к которои подключены также одни выводы кнопки "Пуск" 35 и блок-контакта 22 второго контактора, другие выводы которых объединены и через контакт 34 с задержкой на размыкание третьего реле времени подключены к первому выводу катушки

21 второго контактора. Блок-контакт

23 второго контактора включен между первой шиной питания и через нормально замкнутый блок-контакт 19 первого контактора первым выводом катушки 29 первого реле времени. Блок-контакт

27 третьего контактора включен между первой шиной питания и первым выводом катушки 30 второго реле времени.

Одни из выводов контакта 33 с задержкой на замыкание второго реле времени и нормально разомкнутого блок-контак- . та 17 первого контактора объединены и подключены к первой шине питания, другие выводы которых также объединены и через кнопку управления "Стоп " 45

36 подключены к первому выводу катушки 15 первого контактора. Последо-. вательно соединенные нормально замкнутый блок-контакт 28 третьего контактора и нормальна разомкнутый контакт M

18 первого контактора включены между первой шиной питания источника и первым выводом катушки 31 третьего реле времени, второй вывод которой соединен с вторыми выводами катушек

29 и 30 первого и второго реле времени, первого 15, второго 21 и третьего 25 контакторов и подключен к второй шине питания.

Сущность алгоритма управле ния пусковой конденсаторной батареей при пуске асинхронного двигателя от автономного инвертора тока с вентильнореакторным компенсирующим блоком заключается в следующем.

Алгоритм предполагает осуществление прямого пуска асинхронного двигателя от автономного инвертора тока °

Для этого суммарная величина основной и пусковой конденсаторных батарей должна обеспечивать коммутационную устойчивость инвертора при прямом пуске от него асинхронного двигателя. По окончании запуска двигателя осуществляется уменьшение коммутирующей батареи конденсаторов до величины (условно называемой основной), необходимой для обеспечения коммутационной устойчивости инвертора в номинальном режиме работы двигателя.

Пусковая конденсаторная батарея разделена на две неравные части: условно малую и условно большую, составляющие соответственно 10-157 и 8590Х от пусковой батареи. Перед пуском двигателя сначала к выходу инвертора подключают малую часть пусковой батареи, а затем по окончании переходного процесса (время протекания которого равно 6-10 интервалам работы инвертора) большую часть пусковой батареи и через такой же промежуток времени подключают двигатель.

При этом ток вентильно-реакторного компенсирующего устройства резко падает и по мере разгона двигателя нарастает. При разгоне двигателя до номинальной скорости ток компенсатора становится равным наперед заданной величине, в этот момент вырабатывается сигнал на отключение большой секции пусковой батарей конденсаторов, малая же ее часть отключается по окончании переходного процесса отключения большой секции и при достижении установивщегося режима двигателя. Так как малая секция пусковой конденсаторной батареи не играет существенной роли в загрузке компенсирующего устройства, то отключение ее можно производить через достаточно большой промежуток времени (через 10-15 периодов выходного напряжения инвертора), обеспечивая тем самым гарантированное окончание переходного процесса запуска двигателя и отключения большой секции.

5 158

Устройство работает следующим образом.

Положение контактов на схеме показано для случая, когда инвертор работает на холостом ходе, т.е. на выходных зажимах инвертора сформированы кривые напряжения номинальной амплитуды, заданной частоты и нужного количества фаз. Двигатель и пусковая конденсаторная батарея от сети отключены.

При нажатии на кнопку управления

"Пуск" 35 питание подается на катушку

?1 второго контактора, последний срабатывает, блок-контактом 22 встает на самоблокировку, силовой группой контактов 20 подключает к выходу инвертора малую секцию 5 пусковой батареи конденсаторов, а блок-контак-. том 33 подключает к источнику питания катушку 29 первого реле времени, Через заданный интервал времени, равный времени переходного процесса подключения секции 5, контакт 32 реле

29 замыкается и подает питание на катушку 25 второго контактора. Послед ний срабатывает, блок-контактом 26 встает на самоблокировку, силовой группой контактов 24 подключает большую секцию 6 пусковой батареи конденсаторов к выходу инвертора 2, блок контактом 28 разрывает цепь питания катушки 31 третьего реле времени, а блок-контактом 27 подключает катушку

30 второго реле времени к источнику питания. По истечении времени переходного процесса подключения секции

6, задаваемого реле 30, контакт 33 последнего подает питание на катушку

15 первого контактора. Последний срабатывает, блок-контактом 17 встает на самоблокировку, блок-контактом

18 подготавливает цепь питания катушки 31 третьего реле времени, блок-контактом 19 разрывает цепь питания катушки 29 первого реле .времени, силовой группой контактов 16 подключает асинхронный двигатель 1 к выходу инвертора 2, а блок-контактом

14 с задержкой подготавливает цепь питания реле 13 исполнительного элемента 11. Начинается процесс разгона двигателя.

Перед подключением двигателя реактивную мощность основной и обеих секций пусковой конденсаторной батареи потребляет вентильно-реакторное компенсирующее устройство 3. Сигнал, пропорциональный амплитуде тока ком6

2327 пенсатора 3, выделяемый цепью датчика 7 тока и блока 8 выделения амплитуды, превышает сигнал, поступающий от источника 10 опорного напряжения, на выходе компаратора 9 присутствует уровень напряжения, достаточный для срабатывания исполнительного элемента 11, однако последний не срабатывает, так как блок-контакт

14 разрывает цепь питания. После подключения двигателя 1 ток компенсатора 3 примерно в течение олупериода выходной частоты спадает до минимума и на выходе исполнительного элемента 11 появляется запрещающий сигнал, после чего контактом 14 на реле 13 подается потенциал с источника питания и последнее срабатывает сразу же по приходе на базу транзистора 12 положительного сигнала. Таковой появляется на выходе компаратора 9 .после разгона двигателя 1 и нарастания тока компенсатора 3 выше заданного значения вследствие высвобождения реактивной мощности коммутирующих конденсаторов 4-6. При срабатывании реле 14 контакт 37 последнего разрывает цепь питания катушки

25 третьего контактора, который силовой группой контактов 24 отключает секцию 6, а блок-контактом 28 подключает катушку 31 третт.его реле времени к источнику питания. По окончании переходного процесса отключения сек35 ции 6 и достижении двигателем 1 установившегося режима (время указанных процессов задается реле 31) контакт 34 реле 31 разрывает цепь питания катушки 21 второго контактора, 40 который силовой грут-.пой контактов 20 отключает малую секцию 5 от выхода инвертора

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет значительно облег- .

45 чить процесс отключения пусковой конденсаторной батареи от инвертора тока после запуска асинхронного двигателя, что существенно повышает функциональную надежность работы

50 электр опривода.

Результаты исследований предлагаемого устройства на математической модели инвертора с тфехдроссельной схемой компенсации, работающего на

55 асинхронный двигатель, представлены на фиг. 2. При расчете приняты следующие параметры схемы замещения:

f = 50 Гц; U = 500 В; Ь,! = 20 мГ;

L g = 2 мГ; R g = R q = 0,2 Ом; С

1582327

230 мкФ на фазу при соединении в звезду; Л С = ЛС + ЛС = 770 мкФ О

h1 У

i"де d С и dC - емкости соответственно большой и малой секций пуско5 вои конденсаторной батареи; f выходная частота и напряжение; J.

1. — индуктивности сглаживающего дросселя и компенсатора; Ry, R <— их активные сопротивления; С вЂ” емкость основной конденсаторной батареи. Используют двигатель марки А-112 М4 при номинальной нагрузке на валу последнего. !

На фиг. 2 представлены зависимости минимального значения времени, предоставляемого тиристору для восстановления запирающих свойств в теЧение переходного процесса отключе1 ия секции, от кратности емкостей большой и малой секций пусковой батарей. Кривая А характеризует зависимость f> = f(rlС /ЛС„) при отключении большои части пусковых конденсаторов на 53-м интервале работы инвер- 25 тора с момента подключения двигателя.

Ца кривых В и С представлены те же зависимости при отключении малой час.— ти пусковых конденсаторов соответственно на 87-м и 102-м интервалах ра30 боты, Линия D показывает значение вреобремени восстановления t при установившемся режиме работы инвертора после отключения пусковой батареи, При отключении на 53-м интервале работы сразу всей пусковой батареи происходит срыв инвертирования, т.е. при .аС /dC< t< -- 0 (кривая А сливается с осью абсцисс). При отключении всей батареи пусковых конденсаторов на 87-м интервале t „ „= 220 мкс (кривая В при 6 С /d С - О) . ДальнейШее увеличение номера интервала отключения пусковой батареи практически не ведет к возрастанию t при отмиИ ключении сразу всей пусковой батареи.

Разделение пусковой батареи на две неравные части (фиг,2) можно добиться в „„„= 580 мкс (при р С /ЛС,„= 6,6) .

Для данных параметров инвертора, компенсатора и двигателя наиболее целесообразно кратность дС /00 принимать равной 3-9.

Предлагаемое устройство позволяет отключать основную часть пусковой батареи конденсаторов после разгона 55 двигателя ввиду относительно низкой кратности отключаемой и остающейся части коммутирующих конденсаторов.

При отключении малой части пусковой батареи кратность отключаемой и остающейся части коммутирующих конденсаторов также относительно мала и, следовательно, переходный процесс ее отключения достаточно мягок. Кроме того, в отличие от известных предлагаемое устройство позволяет отключать вторую секцию через сколь угодно большой промежуток времени после отключения первой, который необходим для затухания переходного процесса пуска двигателя и отключения первой секции, и исключить опасное накладывание двух или даже трех переходных процессов, что также повышает коммутационную устойчивость инвертора.

Формула и э о б р е т е н и я

Устройство для пуска асинхронного двигателя, содержащее автономный инвертор тока с основной батареей коммутирующих конденсаторов и вентильно-реакторным компенсирующим блоком, пусковую батарею коммутирующих конденсаторов, датчик тока компенсации, исполнительный элемент в виде последовательно соединенных полупроводникового ключа и катушки промежуточного реле, первый контактор с силовой группой контактов для подключения асинхронного двигателя и двумя замыкающими блок-контактами, первый из которых выполнен с задержкой на замыкание, второй контактор с силовой группой контактов и замыкающим блокконтактом, третий контактор с силовой группой контактов и замыкающим блок-контактом, реле времени, имеющее контакт с задержкой на замыкание, кнопки управления "Пуск" и "Стоп", при этом основная батарея коммутирующих конденсаторов подключена к выходу инвертора непосредственно, а вентильно-реакторный компенсирующий блок — через датчик тока, выводы кнопки управления "Пуск" соединены с выводами второго контактора, одни иэ. выводов второго блок-контакта первого контактора, блок-контакта второго контактора и блок-контакта третьего контактора объединены между собой, соединены с одним выводом кнопки управления "Пуск" и подключены к первой шине питания, а вторые выводы катушек первого, второго и третьего контакторов и реле времени объединены

15823 и подключены к второй шине питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности путем обеспечения коммутационной устойчивости инвертора в переходных режимах подключения-отключения пусковой батареи коммутирующих конденсаторов, последняя разделена на две секции неравной мощности, в него введены источник опорного напряжения, блок выделения амплитуды, компаратор, второе реле времени, имеющее контакт с задержкой на замыкание, третье реле времени, имеющее контакт с задержкой на размыкание, промежуточное реле снабжено размыкающим контактом, первый контактор снабжен третьим замыкающим блок-контактом и размыкающим блок-контактом, второй контактор снабжен вторым замыкающим блок-контактом, третий контактор, снабжен вторым замыкающим блок-контактом и размыкающим блок-контактом, при этом выход датчика тока соединен с входом блока выделения амплитуды, выход последнего подключен к инверсному входу компаратора, прямой вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом полупроводникового ключа, упомянутые секции пусковых конденсаторов подключены к выходу инвертора через силовые группы кон,тактов соответственно второго и тре,тьего контакторов, цепочка из после- 35 довательно соединенных полупроводникового ключа и катушки промежуточно27 10 го реле подключена к шинам питания через первый блок-контакт второго контактора, третий блок-контакт которого включен между первым выводом катушки третьего реле времени и одним выводом раэмыкающего блок-контакта третьего контактора, другой вывод последнего объединен с одним выводом контакта второго реле времени и подключен к первой шине питания, контакт промежуточного реле включен между катушкой третьего контактора и соединенными между собой другими выводами контакта второго реле времени и первого блок-контакта третьего контактора, второй замыкающий блокконтакт которого включен между катушкой второго реле времени и первой шиной питания, подключенной через последовательно соединенные второй блокконтакт второго контактора и размыкающий блок-контакт первого контактора к одному выводу катушки первого реле времени, один из выводов контакта второго реле времени подключен к первой шине питания, другой вывод соединен с другим выводом второго блок-контакта первого контактора и через кнопку управления "Стоп" подключен к одному выводу катушки первого контактора, контакт третьего реле времени включен между одним выводом катушки второго контактора и вторым выводом кнопки управления

"Пуск", а другие выводы катушек второго и третьего реле времени подключены к второй шине питания.

1582327

1800

1400

1000

800 б00

200

1 2 3 4 5 6 7 8 0 10111Г BC

@uz.2

Составитель Г.Мыцык

Техред M. oäàíè÷ Корректор Н ° Король

Редактор А.Лежнина

Заказ 2096 Тираж 459 Подписное

BjlHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д-, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101