Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 50 51)5 г ".СУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 9+3инский индустриаАрсеничеваС,В,Колычев323.013.8-57 (088.81945801,73.детельство СССР2 Р 1/50, 1987. ьный РОЙСТВО ДЛЯ АСИНХРОННОГО СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГА(54) УСТ ПУСКА ТЕЛЯ., (57) Изо ке. Цел путем у ного мо бужден ретение относится к электротехни - повышение надежности пуска еличения среднего электромагнит- мента, создаваемого обмоткой возия воздействием на параметры(56) Патент ФРГ Ркл. Н 02 Р 1/50, 1Авторское свМ 1649628, кл. Н Ы, 1707721 пускового устройства ротора. Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя содержит последовательно соединенные резистор 4 и конденсатор 5 переменной емкости, подключенные параллельно обмотке возбуждения 2 синхронного электродвигателя 3, и встречно-параллельно включенные тиристоры 7 и 8, шунтирующие конденсатор 5 при разноименной полярности ЭДС и тока обмотки возбуждения. При одноименной полярности ЭДС и тока обмотки 2 возбуждения происходит емкостная компенсация индуктивности обмотки возбуждения, рост тока и уменьшение его фазового сдвига, что ведет к росту ускоряющего момента. Управление тиристорами 7 и 8 производится ключами 11 и 12 от 3 реле 16 и 19, реагирующих на полярность ЭДС обмотки возбуждения через датчик 13 ЭДС. 4 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска синхронных электрических машин, преимущественно синхронных двигателей, имеющих в своем составе управляемый полупроводниковый возбудитель для питания обмотки возбуждения.Целью изобретения является повышение надежности пуска путем увеличения среднего электромагнитного момента. создаваемого обмоткой возбуждения в процессе асинхронного пуска синхронного электродвигателя,На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - схема конденсатора переменной емкости; на фиг.З - схема блока скольжения; на фиг.4 - вариант устройства,Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя содержит управляемый преобразователь 1 с блоком уп равления (не показан) дпя питания обмотки 2 возбуждения синхронного двигателя 3, К выходным зажимам управляемого преобразователя подключены последовательно соединенные резистор 4 и конденсатор 5. К выходу управляемого преобразователя 1 подключен блок 6 скольжения, Встречно- параллельно включенные тиристоры 7 и 8 снабжены цепями управления, включенными между управляющими электродами тиристоров 7 и 8, имеющими пороговые элементы 9 и 10 и управляемые ключи 11 и 12, К датчику 13 ЭДС ротора подключены исполнительные цепи, первая из которых содержит последовательно соединенные диод 14, токоограничивающий резистор 15 и реле 16, а вторая - диод 17, токоограничивающий резистор 18 и реле 19 Выход первого реле 16 соединен с входом первого управляемогО ключа 11, а выход второго реле 19 - с входом второго управляемого ключа 12. Диоды 14 и 17 включены встречно-параллельно, Встречно-параллельно включенные тиристоры 7 и 8 подклюцены параллельно конденсатору 5, Выходблока 6 скольжения функционально связанс конденсатором 5. Конденсатор 5 переменной емкости может быть выполнен, например, в виде емкостных стержней, электрически соединенных между собой и уЛоженных в пазы ротора синхронного двигателя, причем каждый иэ емкостных стержней состоит иэ плоских шин, разделенных споем композиционного диэлектрика переменной толщины как по высоте, так и по длине стержня, и изолирован пазовой изоляцией. Поскольку эффективная площадь емкостного стержня, в значит, и величина емкости 5 10 15 20 25 30 35 40 конденсатора 5 зависит от частоты ЭДС ротора из-за явления вытеснения тока и определяется скольжением, то при такой конструкции конденсатор и блок скольжения функционально слиты в единое целое. Конденсатор переменной емкости может быть выполнен также и на и емкостных элементах. В качестве примера (фиг,2) приведен конденсатор переменной емкости, выполненный из иемкостных элементах, который состоит иэ первого емкостного элемента 20, второго емкостного элемента 21, подключенного параллельно первому через управляемый ключ двусторонней проводимости. состоящей из встречно-параллельно включенных тиристоров 22 и 23. Управление укаэанными тиристорами производится частью анодного тока через диоды 24, 25 и 26, 27 посредством управляемого ключа 28.В этом случае блок 6 скольжения (фиг,З) содержит тиристор 29 со стабилитроном 30 в цепи управления, соединенный с первым ограничивающим резистором 31 и защитным диодом 32. Параллельно тиристору 29 включена цепь иэ последовательно соединенных накопительного конденсатора 33 и балластного резистора 34. К конденсатору 33 параллельно подключены последовательно соединенные между собой динистор 35 с пассивным интегратором, состоящим из конденсатора 36 и резистора 37, направляющий диод 38, импульсный трансформатор 39 и второй ограничивающий резистор 40. Вторичная обмотка импульсного трансформатора 39 через диод 41 подключена на управляющий вход тиристора 42, который подключает реле 43 к источнику постоянного напряжения. Выход реле 43 блока 6 скольжения связан с входом управляемого ключа 28 конденсатора 5.В качестве пороговых элементов 9 и 10 могут быть применены встречно-последовательно соединенные стабилитрон и диод.В качестве датчика 13 ЭДС может быть использована дополнительная обмотка, состоящая из одного или нескольких витков, уложенная поверх основной обмотки возбуждения или намотанная на двух соседних разноименных полюсах. В безщеточных системах связь датчика 13 ЭДС с исполнительными цепями непосредственная, В статических системах возбуждения эта связь достигается посредством двух измерительных контактных колец и щеточногоаппарата.В качестве реле 16, 19 и 43 могут использоваться герконовые, электромагнитные или бесконтактные реле, а в качестве управляющих ключей 11, 12 и 28 - контакты или переходы укаэанных реле.1707721 5055 Устройство работает следующим образом.При подаче напряжения на статор синхронного двигателя 3 пусковой ток от ЭДС обмотки 2 возбуждения замыкается через резистор 4 и конденсатор 5 при одноименной полярности ЭДС и тока ротора, что приводит к емкостной компенсации индуктивности по продольной оси эквивалентной схемы машины, росту тока и уменьшению его фазового сдвига и, в итоге, к возрастанию ускоряющего момента, создаваемого обмоткой возбуждения, При этом реле 19 обтекается током и ключ 12 замкнут. При изменении полярности ЭДС (т,е. при ее переходе через О) включается реле 16 и отключается реле 19, что приводит к замыканию ключа 11 и раэмыканию ключа 12. При этом конденсатор 5 шунтируется тиристором 7 (при раэноименной полярности ЭДС и тока ротора), уменьшается амплитуда тока и изменяется его фаза, что приводит к уменьшению тормозного момента, создаваемого обмоткой возбуждения. При изменении полярности тока ротора последний замыкается через конденсатор 5 и резистор 4, что приводит к росту тока, уменьшению фазового сдвига и увеличению ускоряющего момента, создаваемого обмоткой возбуждения, В дальнейшем режим работы ключей 11 и 12 повторяется,В начальный момент пуска из-за явления вытеснения тока в шинах емкостного стержня эффективная площадь этого стержня минимальна, что и определяет начальное значение емкости конденсатора 5, По мере разгона синхронного электродвигателя падает частота тока ротораи уменьшается степень вытеснения этого тока в шинах емкостного стержня, что привЬдит к увеличению эффективной площади емкостного стержня и величины емкости коммутирующего конденсатора 5, в результате чего автоматически обеспечивается емкостная компенсация индуктивности обмотки возбуждения. В случае применения конденсатора, выполненного из и емкостных элементов, увеличение скорости вращения ротора сопровождается одновременным снижением частоты ЭДС и тока ротора и ростом сопротивления отдельного емкостного элемента, Для уменьшения емкостного сопротивления конденсатора с ростом скорости ротора блоком б скольжения выдается сигнал на включение управляемого ключа двусторонней проводимости, который производит подключение к конденсатору 20 конденсатора 21. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 При этом блок 6 скольжения работает следующим образом,При достижении ротором заданного значения скольжения конденсатор 33 заряжается до напряжения пробоя динистора 35, который пробивается и разряжает конденсатор 33 на первичную обмотку импульсного трансформатора 39, На выходе последнего появляется управляющий импульс, включающий тиристор 42 и реле 43, Реле 43 замыкает ключ 28, который включает тиристор 22 через диоды 24 и 25 или тиристор 23 через диоды 26 и 27. в результате чего происходят подключение конденсатора 21 к конденсатору 20 и увеличение эквивалентной емкости, С целью непрерывной емкостной компенсации конденсатор 5 может быть выполнен из и емкостных элементов и и - 1 управляемых ключей, для управления которыми блок 6 скольжения снабжается и - 1 выходными устройствами. Для повышения эффективности снижения тока ротора при разноименной полярности ЭДС итака между общей точкой соединения конденсатора и резистора и анодом первого 7 и катодом второго 8 встречно-параллельно включенных тиристоров дополнительно включены добавочные резисторы 44 и 45 (фиг.4),Таким образом, увеличение среднего момента, создаваемого обмоткой возбуждения в процессе асинхронного пуска, обеспечивает повышение ускоряющего момента при одноименной полярности ЭДС и тока ротора за счет емкостной компенсации индуктивности контура возбуждения и уменьшение тормозного момента при разноименной полярности ЭДС и тока ротора за счет устранения этой компенсации.Это позволяет повысить надежность асинхронного пуска за счет увеличения среднего момента, создаваемого обмоткой возбуждения, который вырастает в 1,5-2 раза по сравнению с режимом резисторного пуска в зависимости От степени емкостной компенсации индуктивности контура возбуждения. Формула изобретения 1. Устройство для асинхронного пуска синхронного электродвигателя, содержащее управляемый преобразователь с блоком управления для питания обмотки возбуждения синхронного электродвигателя, последовательно соединенные резистор и конденсатор, подключенные к выходным зажимам управляемого преобразова 1 еля, блок скольжения, включенный на выходе управляемого преобразователя, встречно-паоаллельно включенные тирйстсГ.ц, однимвыводом подключенные к плюсовому выходному зажиму управляемого преобразователя и конденсатору. цепи управления, включенные между управляющими электродами и анодами тиристоров и снабженные пороговыми элементами и управляемыми ключами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения надежности пуска путем увеличения среднего электромагнитного момента, создаваемого обмоткой возбуждения, дополнительно введены датчик ЗДС ротора и две исполнительные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные диод, токоограничивающий резистор и реле, подключенные к выходу датчика ЭДС ротора, выход первого реле первой исполнительной цепи соединен с входом первого управляемого ключа, выход второго реле второй исполнительной цепи - с входом второго управляемого ключа, диоды исполнительных цепей включены встречно-параллельно, второй вывод встречно-парзллел ьно вкл ючен ных тиристоров подсоединен к общей точке конденсатора и резистора, причем конденсатор выполнен с переменной величиной емкости 5 и связан с выходом блока скольжения.2,Устройство поп.1 отл ич а ю щеес я тем, что междуобщей точкой соединения конденсатора и резистора и анодом первого и катодом второго встречно-парал лельно включенных тиристоров дополнительно включены добавочные резисторы,3. Устройство по пп 1 и 2, отл и ча ющ е е с я тем, что конденсатор переменной 15 емкости выполнен иэ емкостных элементов,соединенных параллельно через и(и - 2, 3, 4, .) управляемых ключей двустороннейпроводимости, кроме первого емкостного элемента, причем блок скольжения выпол нен с ивыходами, каждый из которых соединен с входом соответствующих управляемых ключей.17077214 М 4Составитель В. ТарасовРедактор И,Шмакова Техред М,Моргентал Корректор М, Демчик каз 2Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10