Устройство для пуска синхронной машины

10 15 20 25 30 35 40 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска мощных синхронных двигателей и компенсаторов от промышленной сети 50 Гц через вентильныйпреобразовательИзвестно устройство для пуска синхронного двигателя, содержащее преобразователь частоты, к выходу которого подключен синхронный двигатель, а обмотку возбуждения под- ключают к возбудителю, систему управления преобразователем частоты, При питании от сети переменного тока преобразователь чаще всего выполняется по типу преобразователя частоты с непосредственной связью.Использование такого преобразователя с естественной коммутацией целесообразно в случаях, когда частота на выходе преобразователя, т.е. частота двигателя, существенно меньше частоты питающей сети.В других случаях используются схемы преобразователей частоты с непосредственной связью с принудительной коммутацией или с промежуточным звеном переменного тока повышенной частоты, которые позволяют, повысить частоту на выходе преобразователя, т.е. получить на выходе регулируемую частоту от нуля до 50 Гц при питании от сети также частотой 50 Гц 113.Однако эти схемы отличаются сложностью и большой установленной мощностью дополнительных коммутирующих устройств.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для пуска синхронной машины, содержащее тиристорный преобразователь с непосредственной ,связью, вход которого предназначен для подключения к сети переменного тока, а выход - к обмотке якоря синхронной машины, формирователь отпирающих импульсов тиристоров, датчик положения ротора, датчики тока якоря, отдельный возбудитель постоянного тока, который соединен с индуктором синхронной машины, а также схемы управления током 123.Недостаток известного устройства связан с тем, что для пуска синхрон" ной машины(двигателя), когда нагрузка его мало используется, мощность преобразователя соизмерима с предель ной мощностью синхронной машины,что экономически невыгодно.Цель изобретения - улучшениемассогабаритных показателей путемуменьшения установленной мощностипреобразователя.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для пуска синхронной машины, содержащее тиристорный преобразователь с непосредственной связью, вход которого предназначен для подключения к сети переменного тока, а выход - к обмоткеякоря синхронной машины, формирователи отпирающих импульсов тиристоров указанного преобразователя, датчик положения ротора синхронноймашины, два датчика тока якоря,возбудитель постоянного тока, предназначенный для подключения к индуктору синхронной машины, введенытри элемента совпадения И, дваэлемента НЕ, блок сравнения измеренного среднего тока с заданным токоМуставки, преобразователь разностисравниваемых токов в сигнал единичной амплитуды, выходы первого ивторого элементов совпадений И подключены к входам соответствующихформирователей отпирающих импульсовтиристоров катодной и анодной, групподни их входы подключены к соответствующим выходам датчика положения ротора, а другие входы первогои второго элементов совпадений Исоединены с выходом третьего элемента совпадения И, один вход которогосоединен с первым датчиком токаякоря через первый элемент НЕ,а другой вход третьего элементасовпадения И через второй. элементНЕ - к выходам преобразователяразности сравниваемых токов в сиггнал единичной амплитуды, последовательно соединенного с укаэаннымблоком сравнения, вход которогоподключен к второму датчику токаякоря.На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства для пуска синхронноймашины; на фиг. 2 - диаграмма напряжений сети и тока в обмотке двигателя,Устройство для пуска синхронноймашины(двигателя)1, содержит тиристорный преобразователь 2 частоты снепосредственной связью - циклоконвертор. В данном примере преобразователь выполнен по нулевой схеме,002 4 1 О 20 3 131 соответственно нейтраль двигателя соединена пунктирной линией с нейтралью сети. Фаза А преобразователя на схеме раскрыта, фазы В и С изображены в виде блоков. Система управления изображена для фазы А, Система управления фаз В и С выполняется аналогичным образом. Индуктор двигателя подключен к отдельному возбудителю 3. На валу двигателя установлен датчик 4 положения, на выходах которого создаются и поддерживаются положительные потенциалы в течение промежутка времени, пока полюс соответствующей полярности 15 находится в зоне полюсного деления фазы обмотки переменного тока двигателя.Система управления состоит из формирователей 5 и 6 отпирающих импульсов тиристоров, двух датчиков 7 и 8 тока, трех элементов совпадения И 9-11, двух элементов НЕ 12 и 13, преобразователя 14 разности сравнивающих сигналов в сигнал единичной амплитуды, блока 15 сравнения, нри этом входы формирователей отпирающих импульсов 5 и 6 соединены с выходами первой и второй схемы совпадения И 9 и 10, рдни входы которых30 соединены с выходами датчика 4 положения, а другие входы - с выходом третьего элемента совпадения И 1, один вход третьего элемента И 11 соединен с первым датчиком 7 тока якоря через первый элемент НЕ 13, а другой вход через второй элемент НЕ 12 - с выходом преобразователя 14 разности сравниваемых сигналов токов в сигнал единичной амплитуды, последовательно соединенного с бло ком 15 сравнения, выход соединен с вторым датчиком тока якоря 8.Устройство работает следующим образом.В процессе пускадатчик 8 тока 45 измеряет среднюю величину пускового тока двигателя. Величина этого тока в блоке 15 сравнения сравнивается с заданной величиной тока Зустав- .ки пускового тока). На выходе этого 50 блока вырабатывается разностный сигнал, величина которого равна разности между действительной н заданной величиной пускового тока. Этот разностный сигнал подается на ука занный преобразователь 14, который вырабатывает запрещающий сигнал, длительность которого прямо пропорциональна разности между действительной и заданной величиной пускового тока. Этот запрещающий сигнал через элемент НК 12 подается на вход элемента совпадения И 11. Одновременно другой. датчик 7 тока фиксирует наличие тока двигателя. При наличии тока двигателя на выходе датчика вырабатывается запрещающий сигнал, который снимается, когда ток двигателя становится равным нулю. Этот запрещающий сигнал через элемент НЕ 13 подается на другой вход элемента совпадения И 11. Таким образом, на выходе элемента совпадения И 11 сигнал возникает тогда, когда сняты запреты на обоих входах элемента совпадения И 11. Наличие сигнала на выходе элемента совпадения И 11 означает, что среднее значение пускового тока не превосходит заданной величины и мгновенное значение тока двигателя равно нулю. При наличии сигнала на выходе элемента совпадения И 11 и в зависимости от положения ротора и, соответственно, сигнала датчика положения на выходе А 1 и А 2 через элемент совпадения И 9 или элемент совпадения И 1 О запускается один из формирователей отпирающих импульсов - формирователь 5, формирующий отпирающие импульсы тиристоров катодной группы, или формирователь 6, формирующий отпирающие импульсы ", тиристоров анодной группы. Отпирающие импульсы формируются с некрторой задержкой во времени(порядка нескольких мс), необходимой для восстановления запирающих свойств тиристора. На выходе формирователя формируется единичный отпирающий импульс, который подается на вентили тиристорного коммутатора. В зависимости от положения ротора отпирающий импульсы подают на вентили анодной или катодной групп так, чтобы полярность тока импульса в обмотке переменного тока соответствовала полярности полюса, ось которого находится в пределах полюсного деления данной обмотки. При этом создаваемые импульсные моменты всегда положительны. При подаче единичного отпираю- щего импульса на тиристоры вентиль- ного коммутатора отпирается тот тиристор, анодное напряжение на котором наибольшеев мостовых схемах также тот тиристор, катодное напряже-.ние которого наименьшее). Это1131002 вызывает протекание единичного импуль. са тока в обмотке переменного тока машины. От взаимодействия этого тока с потоком возбуждения создается импульс вращающего момента. Ввиду того, что импульс тока создается переменным напряжением сети, которое)проходит через нуль и меняет полярность, мгновенное значение импульса тока также неизбежно по истечении 1 импульса тока, если характер нагрузки индуктивный, что практическиимеет место, имеет форму синусоидальной функции, максимум которой приходится на момент, когда функцияапряжения проходит нуль. При индуктивной нагрузке форма импульса токасимметрична.Длительность импульса, как О следует из диаграммы, равна, =21 - 2 сС )где о - угол фаза) отпирающего импульса относительно напряжения, которое формируетимпульс токафаза А). времени при отсутствии отпирающегосигнала становится равным нулю.Когда ток импульса становится равнымнулю, на входе элемента совпаденияИ 1 по каналу наличия тока)появляется разрешаюший сигнал для подачиследующего отпирающего импульса.Если среднее зачение пускового токапосле протекания импульСа тока не превосходит заданную величину уставки, 2 Ото на другом входе элемента И 111 по каналу измерения тока) такжепоявляется разрешающий сигнал иформирователь формирует следующийотпирающий импульс. Если среднее зна-дчение пускового тока превзошло заданную величину, то разрешающийсигнал на входе элемента совпаденияИ 11 возникает с некоторой задержкой.Это приводит к увеличению паузы30между импульсами и, следовательно,уменьшению значения тока.Таким образом, вентильный коммутатор работает в режиме естественнойкоммутации, когда тиристор запирается естественным образом при совпа денни прямого тока до нуля при отсутствии отпирающего сигнала,На диаграмме 1 фиг. 2)напряженийсети и тока в обмотке двигателя припитании вентильного коммутатора от 40трехфазной сети переменного тока понулевой схеме изображены напряженияпитающей сети Б, 1)1, Бс и импульсытока в обмотке двигателя при различных углах управления О(. , т.е. при 45различных фазах отпирающего импульса, подаваемого на тиристоры тиристорного коммутатора.Как следует из диаграммы, импульстока начинается с момента подачи 50отпирающего импульса под действиемнапряжения той фазы, которое имеетнаибольшее положительное значение(в данном случае фазы А), Форма Длительность импульса, в зависимости от фазы отпирающего импульса, может регулироваться в пределахО ъ оот=300 до=30; при частоте 50 Гц этому соответствуют длительности импульсов 1 б,б - 3,3 мс. Углы управления, соответствующие этим предепьным значениям, составо о ляют А = с.=30 и Ф. = сма=150 (фиг, 2 8,2 ) , Соответственно может регулироваться амплитуда импульса тока, а следовательно, среднее значение пускового тока и вращающегоо момента. При углах управления о отпирается тиристор фазы С от напряжения Пс, при этом угол управления должен отсчитываться от начальной фазы напряжения 1) . При углах управаления К150 соответственно отпирается тиристор фазы В от напряжения 131.Таким образом, данное устройство позволяет использовать вентильный коммутатор, выполненный по схеме преобразователя частоты с непосредственной связью с естественной коммутацией, для пуска синхронных машин, номинальная частота которых равна 1 или соизмерима)частоте сети с возможностью регулирования величины пускового тока при питании от нерегулируемой сети частотой 50 Гц. При этом обеспечивается улучшение массо- габаритных показателей всего устройства, поскольку исключены двойное преобразование энергии в выпрямителе и инверторе, а также устройства1 искусственной коммутации, силовые. индуктивные и емкостные элементы.