Бесконтактный электропривод с устройством для гашения поля возбуждения

Бесконтактный электропривод с устройством для гашения поля возбуждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советснмк

Соцмапмстмчесммк республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3assae o 01. 12. 80 (21) 3009224/24-07 с присоединением заявки М(23) Приоритет

H 02 P 9/12

3Ьеударктекнкы1 квинтет

СССР ов аелем кэо4ретенкк и открытий (53) УДК 621. . 313. 3. 322. 064. .4(088.8) Опубликовано 15.07.82. Бюллетень М26

Дата опубликования описания 18.07.82 (72) Авторы изобретения

В.Б. Низимов и С.В. Колычев

li

Днепродзержинский ордена Трудового Кр сйдго Знамени индустриальный институт им. М.И. Арсе ичева

1

t (7I ) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С УСТРОЙСТВОМ

ДЛЯ ГАШЕНИЯ ПОЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для систем возбуждения синхронных электрических машин средней и большой мощности, как двигателей, так и генераторов.

Известен бесконтактный электропривод, в котором обмотка возбуждения синхронной машины питается от уп" равляемого полупроводникового преобразователя напряжения. Гашение поля возбуждения синхронной машины достигается с помощью дополнительной обмотки, создающей встречное поле (1).

Однако наличие дополнительной об" мотки и схемы ее питания усложняет электрический. привод.

Известен также бесконтактный электропривод с тиристорным преобразователем напряжения для управления то- щ ком возбуждения синхронного электродвигателя, в котором гашение поля возбуждения достигается переводом тиристорного преобразователя в инвер2 торный режим, при котором в цепь обмотки возбуждения вводится встречная ЗДС, а пусковые режимы и защита обмотки возбуждения от перенапряжений в этих режимах достигается применением пускозащитной цепи, составленной из встречно-параллельно включенных тиристоров, соединенных Ilo следовательно с разрядным резистором f23.

Однако режим форсированного гешения поля возбуждения в этом устройстве не может быть. осуществлен при коротких замыканиях, сопровождающихся глубокой посадкой напряжения или его исчезновением (из-за отсутствия коммутирующей ЭДС сети или значительного уменьшения ее величины).

Кроме того, доведение тока возбуждения в этой схеме до нулевого значения при высоких остаточных ЭДС обмотки статора не устраняет протекания токов короткого замык« i1я H случае внутренних повреждений .>б3 944О мотки статора. Наличие пускозащитной цепи и необходимость контроля тока в ней перед синхронизацией электродвигателя во избежание перегрева разрядного резистора током возбу" дителя снижает надежность схемы и усложняет систему.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является бесконтактный электропривод с уст- 10 ройством для гашения поля возбуждения, содержащий синхронную электрическую машину, обмотка возбуждения которой связана с выходом источника питания,и узел гашения поля обмотки 15 возбуждения, состоящий из последовательно соединенных между собой гасящего тиристора, коммутирующего и форсирующего конденсаторов и блока управления гасящим тиристором f3). ze

Наличие дополнительного источника для зарядки первого кондесатора усложняет устройство и снижает его надежность, а шунтирование второго конденсатора снабилитроном или подоб- 25 ным ему элементом замедляет процесс гашения поля возбуждения. Кроме того, доведение тока возбуждения в этом устройстве до нулевого значения при высоких остаточных ЭДС обмотки 30 статора не устраняет протекания токов короткого замыкания в случае внутренних повреждений якоря. Управление вспомогательным тиристором от падения напряжения на дополнительном з резисторе, включаемом последователь" но с обмоткой возбуждения синхронной машины, также усложняет устройство и увеличивает потери электроэнергии.

Управление же вспомогетельным тирис- 4р тором от якоря электрической машины требует дополнительного преобразовательного устройства, что также ведет к усложнению схемы, а при внутренних коротких замыканиях якоря устройство оказывается неработоспособным. Недостатком этого устройства является также необходимость специальных пусковых цепей для пуска синхронного двигателя. При большой мощности двигателя габариты пускового резистора оказываются значительными, и из-за больших пусковых токов и соединенные последовательно с ним ключи имеют большие габариты и низкую недежность. Управление этими ключами тре,бует также наличия специального блока. Все это приводит к низкой надежности электропривода.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно введены три диода, два резистора и два ключа, управляющие входы которых соединены с выходами блока управления гасящим тиристором, один из ключей влючен между общей точкой соединения форсирующего и коммутирующего конденсаторов и управляющим электродом гасящего тиристора, а второй ключ соединен с анодом гасящего тиристора и его же управляющим электродом, при этом анод гасящего тиристора соединен с "минусом" источника питания, катод гасящего тиристора соединен с свободным выводом коммутирующего.конденсатора, свободный вывод форсирующего конденсатора соединен с "плюсом" источника питания, один из дополнительных диодов включен встречно-параллельно гасящему тиристору, катоды второго и третьего дополнительных диодов объединены и соединены с общей точкой соединения форсирующего и коммутирующего конденсаторов, анод второго диода через резистор соединен с другим выводом форсирующего конденсатора, а анод третьего диода через резистор - с другим выводом коммутирующего конденсатора.

Кроме того, дополнительно введены симистор и блок управления симистором, при этом симистор включен между анодами второro и третьего диодов, блок управления симистором связан с блоком управления гасящим тиристором и управляющим электродом симистора.

На фиг. 1 и 2 показана принципиальная схема соединения элементов электропривода.

Бесконтактный электропривод с устройством для гашения поля возбуждения состоит из синхронной машины, обмотка 1 возбуждения которой соединена с выходом источника 2 питания, например полууправляемого преобразователя. Узел гашения поля возбуждения выполнен на последовательно соединенных между собой форсирующем конденсаторе 3, коммутирующем конденсаторе 4 и гасящем тиристоре 5.

Параллельно конденсатору 3 включена цепочка иэ резистора б и диода 7, параллельно конденсатору 4 включена цепочка из диода 8 и резистора 9, а тиристор 5 зашунтирован диодом 10.

Преобразователь 2 управляется бло5 9 ком 11, функционально связанным с блоком 12 управления гасящим тиристором, выходы которого соединены с двумя ключами 13 и 14, один иэ которых включен между анодом.тиристора 5 и его управляющим электродом, а другой - между общей точкой соединения конденсаторов 3 и 4 и тем же управляющим электродом тиристора 5, анод которогд соединен с "минусом" источника питания, свободный вывод форси-. рующего конденсатора соединен с

"плюсом" источника питания. Для ограничения величины тока управления в цепь управляющего электрода включен ограничивающий узел 15. Устройство может содержать симистор 16 меж ду анодами диодов 7 и 8 и блок l7 управления симистром 16 (фиг. 2).

Злектропривод работает следующим образом.

На время асинхронного запуска син хронного электродвигателя блоком ll снимаются управляющие импульсы с катодной группы управляемых вентилей преобразователя 2, блок 12 ключом 13 замыкает цепь управления гасящим тиристором. При подаче напряжения на статор синхронного электродвигателя одна полуволна пускового тока от ЭДС обмотки возбуждения и замыкается через гасящий тиристор 5, управляемый от ЭДС ротора через ключ

l3 и токоограничивающую цепь 15, коммутирующий конденсатор 4, зашунтированный диодом 8 и резистором 9, и форсирующий конденсатор 3. Другая полуволна пускового тока замыкается через форсирующий конденсатор 3, зашунтированный дополнительно введенными резистором 6 и диодом 7, коммутирующий конденсатор 4 и зарядный диод 10, обеспечивая предварительный заряд конденсатора 4 с указанной на чертеже полярностью напряжения. Кроме того, заряд конденсатора 4 происходит при включении. преобразователя 2 через резистор 6, диоды 7 и 10. При достижении ротором подсинхронной скорости блок 12 ключом 13 размыкает цепь, управления госящим тиристором 5, а блок 11 подает управляющие импульсы на катодную группу управляемых вентилей преобразователя 2, что приводит к появлению тока в обмотке возбуждения 1 и вхождению двигателя в синхронизм.

Гашение магнитного поля осуществляется следующим образом. Блоком 11

44052 6 снимаются управляющие импульсы с ка-1 тодной группы управляемых вентилей преобразователя 2, а блок 12 замыкает ключ 14 в цепи управления гасящим тиристором 5 и на управляющий электрод последнего поступает включающий сигнал от предварительно заряженного коммутирующего конденсатора 4 по цепи: ппюсовая обкладка конденсатора

1а 4 - ключ 14 - токоограничивающая цепь 15 - управляющий электрод тиристора 5 - минусовая обкладка конденсатора 4. При включении гасящего тиристора 5 происходит запирание

1 катодной группы управляемых вентилей и преобразователя 2 по цепи: плюсовая обкладка конденсатора 4 - форсирующий конденсатор 3- вентили преобра- зователя 2 - гасящий тиристор 5 " минусовая обкладка конденсатора 4. При этом происходит обмен зарядом между коммутирующим и форсирующим конденсаторами и на последнем появляется напряжение, которое направлено встречно току возбуждения, что приводит к резкому уменьшению его величины в контуре, образованном обмоткой возбуждения 1, тиристором 5, конденсатором 4, зашунтированным диодом 8 зв и резистором 9, форсирующим конден-. сатором 3 и обмоткой возбуждения 1.

При достижении током возбуждения нулевого значения заряженный форсирующий конденсатор 3 выключает тирисзз тор 5 и разряжается на обмотку возбуждения 1 по цепи: плюсовая обкладка конденсатора 3 - коммутирующий конденсатор 4 - диод 10 - обмотка возбуждения 1 - минусовая обкладка конденсатора 3, что приводит к изменению направления тока в обмотке возбуждения 1, сопровождающемуся устранением остаточной ЭДС статора.

Для увеличения момента двигателя при асинхронном пуске, когда конденсаторами прерывается ток через обмотку возбуждения (что соответствует относительной частоте вращения ротора

0,7-0,95}, блоком 17 подается сигнал на симистор 16. 8 результате обмотка возбуждения через симистор 16, тиристор 5 и диод 10 оказывается подключенной на резисторы 6 и 9, что создает дополнительный момент. При достижении подсинхронной скорости

55 блок 17 снимает сигнал с симистора

16, после запирания которого (спустя 50- 100 мс) блоком 17 выдается ,сигнал на блоки 11 и 12, после чего

7 9440 обеспечивается синхронизация электродвигателя. Конденсаторы 3 и 4 могут иметь одинаковую величину емкости, либо отличаться в отношении l:3 в любую сторону. Сопротивление резисторов 6 и 9 принимается в пределах

- 0,2-5/R B причем они могут быть равными, либо отличаться по величине сопротивления в любую сторону.

Предложенный электропривод позво- Ie ляет сократить время гашения магнитного поля возбуждения и использовать . элементы узла гашения поля для запуска двигателя, что повышает надежность и упрощает электропривод. 15

Формула изобретения

1. Бесконтактный электропривод с устройством для гашения поля возбуждения, содержащий синхроннуюэлектрическую машину, обмотка возбуждения которой связана с выходом источника питания, и узел гашения поля обмотки возбуждения, состоящий из последовательно соединенных между собой гасящего тиристора, коммутирующего и форсирующего конденсаторов и блока управления гасящим тиристором, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены три диода, два резистора и два ключа, управляющие входы которых соединены с выходами блока управления гасящим тиристором, один из ключей включен между общей точкой соединения форсирующего и коммутирующего конденсаторов

52 8 и управляющим электродом гасящего тиристора, а второй ключ соединен с анодом гасящего тиристора и его управляющим электрдом, при этом анод гасящего тиристора соединен с

"минусом" источника питания, свободный вывод форсирующего конденсатора соединен с "плюсом" источника питания, один из дополнительных диодов включен встречно-параллельно гасящему тиристору, катоды второго и третьего дополнительных диодов обьединены и соединены с общей точкой соединения форсирующего и коммутирующего конденсаторов, анод второго диода через резистор соединен с другим выводом форсирующего конденсатора, а анод третьего диода через резистор - с другим выводом коммутирующего конденсатора.

2. ЭЛРктропривод по и. 1, о T л и чающий c R тем, что дополнительно введены симистор и блок управления симистором, при этом симистор включен между анодами второи третьего диодов, а блок управления симистором связан с выходом блока управления гасящим тиристором и управляющим электродом симистора.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ У 2005679, кл. 2 l d 1, 1973.

2. Соколов И.M. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. И., "Энергия", 1976, с. 391-393

3. Авторское свидетельство СССР

N 650196, кл. H 02 P 9/12, 1975.