Устройство для ограничения ударных моментов при пуске двигателя переменного тока

ОПИСАН И ИЗОБРЕТЕН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Союз Соеетских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свид льст 110634 24 аявлено 10.Х.1966присоединением зая и Л 2 риорите митет по делам зобретеиий и открыт при Совете Мииистро бликовано 01 Л 1,1968, Бюллетень М писания 11,Х.19 Дата опубликова Авторыизобретения В, А. Ладензон, М. П. Обуховский и Л, П. Петро Одесский политехнический институтЗаявит ел ГРАНИЧЕНИЯ УДАРНЬХ МОМЕНТОИГАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА УСТРОЙСТВО ДЛ ПРИ ПУСК Известны устройства для ограничения ударных моментов при пуске электродвигателейпеременного тока, основанные на уменьшениисреднего значения пускового момента путемснижения эффективного значения приложенного напряжения на время пуска,Колебания момента, развиваемого двигателем в начальный период пуска, исключаютсяпутем неодновременного подключения обмотокстатора двигатсля к фазам сети.Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что в цепь обмотки статорадвигателя включаются симметричные либовстречно-параллельно соединенные тиристоры,в цепь питания схем управления которых подключены последовательно два вспомогательных маломощных тиристора, управляемые припомощи переключающихся диодов (динисторов), включенных на вторичные обмотки согласующих трансформаторов. Устройство обеспечивает подключение двигателя сперва кдвум фазам, а затем, точно через (пл+90) эл.град., - к третьей фазе сети,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема устройства; на фиг. 3 - диаграмма напряженийи токов принципиальной схемы; на фиг. 4 -осциллограммы, иллюстрирующие работу устройства,Тиристорный коммутатор 1 устройства (см. фиг. 1), например, для асинхронного коротко- замкнутого двигателя 2 состоит из трех пар встречно-параллельно соединенных тиристоров илп из трех симметричных тиристоров, Узел 3 управления коммутаторами обеспечивает открывание силовых тиристоров и может быть выполнен по любой известной схеме с использованием полупроводниковых или магнитных элементов с релейной характеристикой.10 Устройство содержит также узел 4 первоначального подключения двух фаз сети, создающий начальное поле в двигателе, фазоконтролирующий узел 5, узел 6 пуска двигателя при подключении третьей фазы сети, узел 7 сдви га угла открывания тиристоров и источник 3питания цспп управления тиристорами.Вспомогательный маломощный тиристор 9вместе со своей цепью управления (см, фиг. 2) образует узел создания начального поля, а 20 вспомогательный тиристор 10 своей цепью управления образует узел подключения двигателя к сети. Цепь управления вспомогательными тиристорами содержат динисторы 11 и 12, разделительные диоды 13 и ограничительные 25 сопротивления 14.Вспомогательный маломощный тиристор 9вместе со своей цепью управления (см. фиг. 2) образует узел создания начального поля, а вспомогательный тиристор 10 своей цепью уп равления образует узел подключения двига"уд1 д Хд = теля к сети. Цепь управления вспомогательными тиристорами содержит динисторы 11 и 12, разделительные диоды 13 и ограничительные сопротивления 14. Фазоизмерительную схему образуют трехфазный трансформатор 15, согласующий величины напряжений трехфазной симметричной сети и напряжений переключения динисторов 11 и 12 и разделительные трансформаторы 1 б и 17. Кнопка 18 пуск осуществляет плавный пуск двигателя, а кнопка 19 стоп - его остановку. Подстроечные сопротивления 20 предназначены для точной настройки схемы.На фиг, 3 показана форма напряжений Улв и У , под действием которых переключаются динисторы (/лв и Усо напряжений на самих динисторах Удн - 1 и У, токи управления вспомогательных тиристоров 1 у,р, и 1 ури диаграмма напряжений питания блоков управления тиристорных коммутаторов Бл игл,Первые две фазные обмотки статора двигателя подключаются в максимуме своего линейного напряжения для исключения аперио. дической составляющей однофазного включения. Третья обмотка подключается к сети в максимуме фазного напряжения, т. е. через пи+90 эл. град, после первой коммутации, для создания равенства вектора установившегося магнитного потока, соответствующего включению, вектору предварительно созданного магнитного потока. Учитывая примерное равенство сопротивлений короткого замыкания первичной и вторичной цепей асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, в результате чего к намагничивающему контуру прикладывается половина напряжения, можно определить намагничивающий ток установившегося режима де 1=- 1 1 д - значение установившегося тока намагничивания заторможенного двигателя; Х д - индуктивное сопротивление контура намагничивания асинхронного двигателя в неподвижном состоянии, в долях; У д - значение результирующего вектора напряжения трехфазной системы.Намагничивающий ток двух фаз, создающих начальный поток на первом этапе пуска под действием линейного напряжения, определяет- ся уд1 (О) =2 соз , 2 21,д где Уд - линейное напряжение; 13=120 - пространственный угол между фазными обмотками статора двигателя,Ввиду того, что результирующий вектор напряжения трехфазной системы 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 З - 1 З У, = Оа -- "лин 2 2очевидно, что амплитудное значение начального намагничивающего тока Намагничивающий ток двигателя при пуске отстает от напряжения на 90 эл. град., т. е., если при включении первых двух фаз в максимуме линейного напряжения намагничивающий ток был равен нулю, то через 90 эл. град, к моменту пуска двигателя подключением третьей фазы этот намагпичивающий ток до. стигнет амплитудного значения и будет точно соответствовать установившемуся значению намагничивающего тока для момента включения двигателя. При этом резул тирующий вектор магнитного потока машины после момента коммутации будет равен вектору предвари. тельно созданного магнитного потока, Поэто му переход к новому электромагнитному состоянию машины, которое характеризуется вращающимся полем, происходит без изменения величины и положения главного магнитного потока. А это обусловливает отсутствие в пусковом моменте периодической составляющей, вызванной изменением главного поля машины, которая, как известно, и определяет ударное значение момента.Двигатель разгоняется под действием только установившегося пускового момента, определяемого статической механической характеристикой. Ввиду того, что среднее значение момента за время разгона сохраняется, время пуска не увеличивается,Уса ройство работает следующим образом.До нажатия кнопки 18 тиристор 9 закрыт, так как отсутствуют управляющие импульсы, а тиристор 10 закрыт из-за отсутствия анодного потенциала, Коэффициент трансформации трансформатора 1 б и сопротивление 20 подобраны так, чтобы при нажатии па кнопку 18 динистор 11 переключился в максимуме на. пряжения, синфазного с линейным напряжением Улв. Сформированные при этом управляющие импульсы открывают тиристор 9, который подает питание на два блока управления тиристорными коммутаторами двух обмоток 21 и 22 двигателя. Через 90 эл. град. в максимуме фазного напряжения третьей фазы, переключится динистор 12, что обеспечивается соответствуюгцим включением первичной обмотки трансформатора 17, его коэффициентом трансформации и сопротивлением 20.Так как на аноде тиристора 10 уже есть положительный потенциал, то он открывается, подает питание на блок управления тиристорным коммутатором третьей обмотки, подключая двигатель к трехфазной системе в максимуме фазного напряжения третьей фазы. Последовательность работы устройства поясняется диаграммой на фиг. 3.Тиристоры 9 и 10, включившись, остаются в открытом состоянии до тех пор, пока не будет нажата кнопка 19 стоп. При этом анодный ток в тиристорах 9 и 10 прерывается, и они запираются. Узлы 3 управления обесточиваются, и силовые тиристорные коммутаторы 1 отключают двигатель от сети.Осциллограмма на фиг. 4,а иллюстрирует обычный пуск двигателя одновременным замыканием контактов. Пусковый момент носит колебательный характер, вызывая в кривой скорости участки большого ускорения и провалы. Особенно опасны начальные ударные пики момента, достигающие 4 - 5 Ми отрицательные значения момента, при которых зазоры (люфты) в механизма; выбираются, а затем следует удар другого знака, На осциллограмме (см, фиг. 4,б) приведен процесс плавного рав. ноускоренного разгона того же двигателя при пуске предложенным устройством. Начальный момент в 2 - 2,2 раза ниже ударных значений обычного пуска и не изменяется в течение всего разгона. Ввиду того, что средний момент в обоих случаях примерно одинаков, время плавного пуска не затягивается, т. е. быстродействие привода сохраняется,Следует отметигь, что так как из условий безопасности тиристорный пускатель должен дополняться линейным контактором или разъединителем, то при изолированной нейтрали двигателя тиристорный коммутатор из средней фазы может быть убран, При этом подключение первых двух фазных обмоток происходит открыванием одного тиристорного коммутатора.10 Предмет изобретенияУстройство для ограничения ударных моментов при пуске двигателя переменного тока путем неодновременного подключения обмоток статора двигателя к фазам сети, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности привода и обеспечения максимального числа включений привода, в цепь обмотки статора двигателя подключены симметричные тиристоры, управляемые, например, собранными на 20 транзисторах блоками, в цепь питания которыхвключены последовательно два тиристора, управляемых при помощи переключающихся диодов, включенных на вторичные обмотки согласующих трансформаторов, обеспечивающих 25 подключение обмотки двигателя сперва кдвум, а затем точно через (пл+90) эл. град. - к третьей фазе сети.Типография, и р. Сапунов а, 2 Заказ 2848/13 Тираж 5 ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и о Москва, Центр, пр. СПодписнорытий при Совете Министров СССРрова, д, 4