Устройство для пуска электродвигателя от сети соизмеримой мощности

Устройство для пуска электродвигателя от сети соизмеримой мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: системы электроснабжения мощных электродвигателей, питающихся от сети соизмеримой мощности. Сущность изобретения: за счет отключения конденсаторной батареи продольной компенсации после разгона двигателя в момент достижения напряжения на конденсаторе первой фазы амплитудного положительного значения и подключения конденсаторов в батарею поперечной компенсаций в момент равенства напряжений на данном конденсаторе и сети второй фазы при положительном знаке производной напряжения этой фазы достигается увеличение срока службы конденсаторов, уменьшение комму гацион: ных перенапряжений в сети и повышение быстродействия. Указанный эффект обеспечивается за счет введения в устройство трёх датчиков напряжений, двух датчиков тока, блока дифференцирования, трех компараторов напряжения, двух компараторов нулевого уровня, элемента сравнения, трех преобразователей уровня, трех элементов И и датчика окончания разгона. 1 табл.,5 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 Р 3/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

) Ъ )

10 фь

1 (21) 4808701/07 (22) 21.02.90 (46) 30,01.93.Бюл, № 4 (71) Вологодский политехнический институт (72) А.И,Игнайкин и В.Г.Бугаков (5б) Авторское свидетельство СССР № 1651349, кл. Н 02 Р 3/22, 1988.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1424095, кл. Н 02 Р 3/22, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ СЕТИ СОИЗМЕРИМОЙ

МОЩНОСТИ (57) Использование: системы электроснабжения мощных электродвигателей, питающихся ат сети соизмеримой мощности.

Сущность изобретения: за счет отключения конденсаторной батареи продольной компенсации после разгона двигателя в момент

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для оптимизации режимов системы электроснабжения при пусках мощных электродви-. гателей в сетях соизмеримой мощности, Известно техническое решение, в котором для исключения провалов напряжения на шинах подключения двигателя и регулирования электромагнитного момента при

его пуске конденсаторная батарея (КБ) включается последовательно в цепь двигателя на время пуска, а по его завершении шунтируется выключателем. Недостатком такого решения является неиспользование

К6 в номинальных рабочих режимах, что существенно ухудшает технические и экономические характеристики системы электроснабжения (СЭ).

Известно также техническое решение для улучшения пусковых режимов двигате„„!ю „„1791947 А1 достижения напряжения на конденсаторе первой фазы амплитудного положительного значения и подключения конденсаторов в батарею поперечной компенсации в момент равенства напряжений на данном конденсаторе и сети второй фазы при положительном знаке производной напряжения этой фазы достигается увеличение срока службы конденсаторов, уменьшение коммутационных перенапряжений в сети и повышение быстродействия. Указанный эффект обеспечивается за счет введения в устройство трех датчиков напряжений, двух датчиков тока, блока дифференцирования, трех компараторов напряжения, двух кампараторов нулевого уровня, элемента сравнения, трех преобразователей уровня, трех элементов

И и датчика окончания разгона, 1 табл,,5 ил. ля, в котором используется переключаемая шунтовая КБ, состоящая из двух групп— форсировочной и не отключаемой в нормальном режиме. При пусках двигателя здесь обеспечивается требуемое качество напряжения, однако наиболее мощная фарсировочная часть КБ не используется в нормальных режимах работы СЭ.

Известен также способ пуска электродвигателя, в котором на время пуска двигателя шунтовая КБ переключается в установку продольной компенсации, а после завершения пуска вновь переключается в шунтовую КБ, при этом для преодоления момента трогания используется энергия заряда конденсаторов. Такое тех:. ическае решение позволяет исключить напряжения при пуске двигателя и осуществить регулирование пусковой мощности. Существенным недостатком его является наличие

1791947

25

35

55 возмущений в сети, вызванных переключением заряженных в процессе пуска двигателя конденсаторов из батареи продольной компенсации в батарею поперечной коми р Hc3 ции.

Целью изобретения является увеличение срока службы конденсаторов, уменьшение коммутационных перенапряжений в сети и повышение:быстродействия за,счет

"мягкого", с минимальными токами переключения заряженных в процессе разгона двигателя конденсаторов в батарею поперечной компенсации.

Поставленная цель достигается тем, что после разгона двигателя отключают конденсаторную батарею продольной компенсации в момент достижения напряжения на конденсаторе первой фазы амплитудного положительного значения, измеряют напряжение на конденсаторе второй (отста ащей) фазы и включают кондесаторы в батарею поперечной компенсации в момент равенства напряжений на укаэанном конденсаторе и сети второй фазы при положительном знаке производной напряжения этой фазы.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройство для пуска электродвигателя от сети соизмеримой мощности, содержащее по конденсаторной батарее и по три выключателя в каждой фазе, дополнительно введены три датчика напряжения, два датчика тока, блок диф >еренцирования, три компаратора напряжения, два кампаратора нулевого уровня, элемент сравнения, три преобразователя уровня, однавибратор, три элемента И, датчик окончания разгона, причем вход первого датчика напряжения соединен с зажимом для подключения ко второй фазе питающей сети, входы второго и третьего датчиков напря>ке- . ния соединены с зажимами кандесаторав соответственно второй и первой фаз, выход первого датчика напряжения соединен непосредственно с первым входом элемента сравнения, через последовательно соединенные блок дифференцирования и первый кампаратар напряжения — с первым входом первого элемента И и через второй кампаратор напряжения — са вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход когораго соединен с управляющими цепями третьих выключателей, выход второго датчика напряжения соединен со вторым входом элемента сравнения, выход которога ерез однавибратар соединен. са втог>ым входом второго элемента И, выход третьего датчика напряженля через третий KoI III3p,.тор напряжения и первый преобразов-.-ггель уровня соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с управляющими цепями вторых выключателей, выход первого датчика така, включенного последовательно с конденсатором первой фазы, соединен через первый компаратор нулевого уровня и второй преобразователь уровня со вторым входом третьего элемента

И, третий вход которого через третий преобразователь уровня и второй компаратср нулевого уровня подключен к выходу второго датчика тока, включенного последовательно с конденсаторам второй фазы, четвертый вход третьего элемента И соединен с выходом датчика окончания разгона.

На фиг,1 представлен процесс отключения трехфазной конденсаторной батареи после разгона двигателя, Напряжение на конденсаторе в каждой фазе КБ отстает от протекающего по нему тока на угол 90 эл. град., поэтому в момент прохождения тока через нуль напряжение на конденсаторе этой фазы имеет максимальной значение.

Отключение КБ продольной компенсации происходит путем одновременного снятия управляющих импульсов (момент времени

t0 по фиг.1) в результате естественной коммутации тиристоров выключателя 3 по фиг.2, причем в разных фазах момент естественной коммутации (прохаждение тока через нуль) неодинаков: для фазы А эта время t> (фиг.1). для других фаз В и С вЂ” эта t2.

После погасания вентиля в первой фазе А отключение продолжается вдвухфазном режиме, при этом так в фазе С является зеркальным отражением така в фазе В, отключение така в тиристарах фаз В и С происходит одновременно в момент времени t2. В момент пагасания вентиля в первой фазе мгновенное значение напряжения на конденсаторах фаз В и С состои- — 0,5

U < % ax, В интервале време ни t t 1 на линейное напряжение, UHC наряду с другими элементами будет подключена цепочка из двух последовательно соединенных конденсаторов фаз В и С вЂ” в результате так на этом временном интервале будет определяться

0 ВCmax кп =- соя e t

2Х, II c саэ а>т

U B Coax (1) а напря>кение на конденсаторах

I2 (11}

UKB=- — ÑА, 1к dl+Uxa >

К

t2 (2)

u«c —. ), t «, at +U «, Р)

В момент прохождения тока II.B u Iyc ерез нуль (t2) напряжение составит

1791947 2

0кво

Uxamax

2 о (c0s co t dt — 0,5 U к Явах

U.ê Фвах

0клвах U к Фвах /3 — 1

= 0,366 Ux max

Оклвах г

0 к &max

U

2 о 2

Uxamax + В к Фп ах 113 + 1 10

2 2

ОкФвах =

= — 1,366 Ux <Рвах (3)

Продолжительность второго интервала составит Лt2 = t2 — t> = 90 эл. градусов, а всего процесса отключения Лс = Л t>

+ Л t2 = t2 to не более(60-90) = 150 эл. град.

В результате на конденсаторах будет остаточное напряжение в трех фазах, разное по величине, В таблице приведены значения остаточных напряжений на 20 конденсаторах отдельных фаз при различных уровнях напряжения на конденсаторе первой фазы.

В таблице также представлены величины наприяжений рассогласования в отдель- 25 ных фазах (Л Ul = UI — UKlp) при включеннии конденсаторной батареи поперечной ком-пенсации. Мгновенное значение напряжения в отдельных фазах в момент включения

КБ поперечной компенсации будет опреде- 30 ляться следующим образом (фиг.3), Од = sin(C4 + 120 );

0в= sin Q, Ос=-sin(Oa+60 ). (4)

На рис.4 представлены зависимости максимального напряжения рассогласования от величины остаточного наприяжения на конденсаторах (Л Umax = f(UKo)) при различных моментах включения КБ поперечной компенсации: 1 — Я = Оо; 2 — Иь = 30о; 3 — Q, = i5 ; 4 — Q, = arcsfn(Ugao) (при таком включении напряжение рассогласования в фазе В равно нулю), Наиболее неблагоприятная фаза включения — ea

210о

По данным таблицы и графиков на фиг.2 можно предложить способ включения КБ поперечной компенсации, при котором напряжение рассогласования, а значит,и возмущения в системе при включении КБ, будут наименьшими, Включение КБ поперечной компенса ции осуществляется в момент равенства напряжения на конденсаторе фазы В и сетевого напряжения этой фазы при положительном знаке производной сетевого напряжения (кривая 4, фиг.4).

На фиг.5 представлено устройство, реализующее данный способ. Устройс во содержит трехфазную конденсаторную батарею 1, 2, 3, три датчика напряжения 4, 5, 15. два датчика тока 13, 14, блок дифференцирования 6, три компаратора напряжения 7, 9, 16, два компаратора нулевого уровня 17.

18, элемент сравнения 11, три преобразователя уровня сигналов 19, 20. 21, одновибратор 12, три элемента И 8, 10, 22, датчик окончания процесса разгона двигателя 23.

Устройство работает следующим образом.

По окончании процесса разгона электродвигателя с датчика 23 (например, датчик скорости — тахогенератор и компаратор) поступает сигнал на элемент И 22, который на основании совпадения трех импульсов сигналов во времени (одного напряжения и двух тока) формирует импульсный сигнал на отключение выключателя 3 по фиг.2. После снятия импульсов управления с выключателя 3 в моменты времени прохождения тока в каждой фазе через нуль на конденсаторах

1, 2, 3 остается напряжение в соответствии с фиг,1, Далее включение конденсаторов 1, 2, 3 в батарею поперечной компенсации осуществляется выключателем В1 одновременно во всех трех фазах, при этом момент времени выбирается в соответствии с кривой 4 фиг.4. Напряжение на конденсаторе фазы В снимается датчиком 5 и поступает на вход элемента сравнения 11, где оно сравнивается с сетевым напряжением фазы В, поступающим от датчика напряжения 4 на другой вход элемента сравнения 11. При равенстве этих напряжений одновибратор 12, осуществляющий уставку коррекции, выдает сигнал на второй вход элемента И 10, С двух других выходов датчика напряжения 4 сигнал подается на компаратор напряжения 9, который выделяет положительную полуволну, а также на вход блока дифференцирования (dUEl/dt) 6, который дифференцирует сигнал, а компаратор напряжения 7 выделяет положительную составляющую производной сигнала dUB/dt > О, и далее сигнал поступает на первый вход элемента И 8, на второй вход которого поступает сигнал с компаратора напряжения 9 — s результате за счет суммирования двух сигналов по величине и по производной повышается быстродействие процесса переключения. С выхода элемента И 8 сигнал поступает на первый вход элемента И 10 и при совпадении во времени двух сигналов с выхода элемента И 10 подается команда на включение выключателя 1 по фиг.2, в результате конденсаторы 1, 2, 3 включаются в установку поперечной компенсации с минимальными

1791947

0,4

0,146

О. 546

1, ll

0.512

1,912

О 534

0.512

1,046

1.046

c,е о,газ

1.О9З а,е

O,22О

О.е О

1,Z

0,439

1. 639

1,0

О, 366

1,366 о,7

О, 256

О. 956,",0 о,о о,о

0,5

О. 183

0,683

0,2

О, 073

О. 273 оллд

Ох»„

О во е< =о

О. 334

0.439

0.773

0,773

О.1З4

0.366

0,5

0,5

0,266

О.гга

0.046

0,266

О, 066

o,ã9ç

О, 227

0.293

О.166

О,256

О,О9

o,г56

0. 366

0,183

О,183

0,356

0,866 0,666 0.466

0,000 0,073 0,146

0,866 0,593 0,320

0.866 0.666 0,466

Uл

Ь Ов

4 ос

Ь Он»»г о,49З

О,1ЕО

О.67З

0,673

Os =15.

4ов

4Ug ло„,„, о ав =30 4 U»

Ь V!!

Ь Ur

Ь о»юла

0.693

" 0,254

0,947

0.947 а,газ

0,1О7

0,400

0,400

0.093

О;034

0 1 7

0,127

О,O07

o,îîç

О,О1О

О, О1О

О,107

О.ОЗU

0,145

0,146

0.207

0,076

O,ZS3 о,гез

0,307 о, 11г о,420 о,4го

0,507

О,!86

0,693

0,693

0,707

О, 259

0,966

0.966

0,9

0,012

О, 912

0,912

О,7

О,О51

О. 639

О.7

0.5

О,134

0.366

0,5 о,г о,".

0,244 0,207

О,O4- O.Î9Ç

0,244 0,3 о,:

0,427

О, 723

О.72З

0,1

0,280

О.18О

О.Z8O о,ооо

О,317

О,З17

0.317

О,1

0.354

О.454

0,454

0.5

0,5

1,О

1,0

В в = 2 1 О Ь 11л

Ь 11в

d U»

Ь Uo»«

1, 012

2,912

2,912 зо,оо

0,912 о,ооо

0,912

1,7

0.939

2,639

2.639

1,2

О, 756

1, 956

956

1,5

0,866

2,366

2,366

1,З

О, 793

2, 093

2. 093

1.1

0,7го ого

1,,ZO

O.7

0.573

1,273

1, 273

0,5

0.5

1,О

1,О

0,9

0,646

1,546

1.546

1,О

О, 683

1, 683

1. 683 ов "

1 в»п.

U»

26.05

0,642

О,ООО

0,642

21,47

0,377 о,ооо

0.377

17,03

О,118 о,ооо

О,118

14,85

О,ааа о,ооо

О,ООО

12,69

0,135 о,ооо

0,009

10,55

0,250 о,ооо

0,260 о,ооо

О.Е66 о,ооо

0,866

4.198

0,627 о.ооо

0.627

8.419

О, 384 о,ооо

О 104 в»лт напряжениями рассогласования (кривая 4, фиг.4).

Устройство пуска электродвигателя выполняется на стандартных элементах, например, на микросхемах К 521, К 561, К 564.

К 555.

Формула изобретения

Устройство для пуска электродвигателя от свти соизмеримой мощности, содержащее по конденсаторной батарее и по три выключателя в каждой фазе, для которой первые зажимь1 конденсаторов батареи и первого выключателя обьединены и соединены с зажимом для подключения питающей сети, второй зажим первого выключателя и первый зажим второго выключателя объединены и соединены с зажимом для подключения статорной обмотки электродвигателя, вторые зажимы второго выключателя и конденсаторной батареи объединены и через третий выключатель соединены с нулевым зажимом питающей сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, увеличения срока службы конденсаторов и уменьшения коммутационных перенапряжений в сети, в него введены три датчика напряжения, два датчика тока, блок дифференцирования, три компаратора напряжения, два компаратора нулевого уровня, элемент сравнения, три преобразователя уровня, одновибратор, три элемента И, и датчик окончания разгона, вход первого датчика напряжения соединен с зажимом для подключения к второй фазе питающей сети, входы второго и третьВелинины остаточных напряжений его датчиков напряжения соединены с зажимами конденсаторов соответственно второй и первой фаз, выход первого датчика напряжения соединен непосредственно с

5 первым входом элемента сравнения, через последовательно соединенные блок дифференцирования и первый компаратор напряжения — с первым входом первого элемента

И и через второй компаратор напряжения—

10 с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с управляющими цепями третьих выключателей, выход второго датчика напряжения

15 соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого через одновибратор соединен с вторым входом второго элемента И, выход третьего датчика наприяжения через третий компаратор напряжения и пер20 вый преобразователь уровня соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с управляющими цепями вторых выключателей, выход первого датчика тока, включенного последовательно с

25 конденсатором первой фазы, соединен через первый компаратор нулевого уровня и второй преобразователь уровня с вторым входом третьего элемента И, третий вход которого через третий преобразователь

30 уровня и второй компаратор нулевого уровня подключен к выходу второго датчика тока, включенного последовательно с конденсатором второй фазы, четвертый вход третьего элемента И соединен с выхо35 дом датчика окончания разгона. на коняенсаторах и напряжений рассогласования

1791947

1791947

О, ге. а ог ое ое и

Фи 1. 4, Д

w В11

Составитель А.И

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор А. Козориз

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

Заказ 159 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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