Устройство для ресинхронизации и защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя

(51) ГОСУДАРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕНИ ПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТОТНРЫТИЯМ Н АВТОРСН тель 1,03,8.гВИДЕТЕЛЬСТВУ(71), Всесоюзный научно-исследоваский институт природных газов(56) Авторское свидетельство СССРР 1387152, кл. Н 02 Р 1/50, 1985,Авторское свидетельство СССРР 128873, кл. Н 02 Р 1/50, 1985.Авторское свидетельство СССР9 1474819, кл, Н 02 Р 1/50, 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕСИНХРОНИЗАЦИИИ ЗАЩИТЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электехнике. Цель изобретения - повышние надежности путем увеличения чствительности выявления асинхроннрежимов при малых скольжениях. В 2устройстве несинхронизации и защиты от .асинхронного режима синхронного электродвигателя асинхронный режимвыявляется по величине и характеру полного сопротивления цепи статора, а также по наличию ЭДС скольжения в цепи ротора. Сигналы с выхода реле полного сопротивления и блока выявления ЭДС скольжения поступают на логический блок 7, который выдает сигнал на запуск реле времени 8 и на осуществление режима активной ресинхронизации через реле ресинхронизации 9, При неуспешной ресинхронизации двигатель отключается от сети. Предусмотрена блокировка по минимальному току статора. Повышение чувствительности выявления асинхронных режимов достигается за счет выделения ЭДС скольжения в чистом виде с помощью суммирующего усилителя 15.3 ил.Изобретение относится к электро,технике и может быть использовано припуске и ресинхронизации синхронныхмашин,Цель изобретения - повышение.надежности путем увеличения чувстви-тельности выявления асинхронного режима при малых скольжениях.На фиг, 1 приведена принципиальная схема устройства для ресинхронизации и защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя; нафиг. 2 - временная диаграмма работь 1схемь; на фиг. 3 - характеристика реле сопротивления и синхронного электродвигателя в комплексе плоскостисопротивлений,Устройство (фиг, 1) содержит блок1 контроля режима статорной цепи синхронного электродвигателя 2. В качестве блока контроля режима статорнойцепи синхронного электродвигателяиспользовано реле полного сопротивления с эллиптической характеристикой 25срабатывания, расположенной в первомквадранте комплексной плоскости сопротивлений, Тиристорный возбудитель3 своим выходом соединен с обмоткойвозбуждения синхронного электродвигателя 2 и датчиком 4 напряжения ротора, а статорная обмотка синхронного электродвигателя соединена с выаключателем 5 электродвигателя. Обмотка возбуждения через датчик напряжения ротора соединена с первымвходом блока 6 выявления ЭДС скольжения, второй вход которого соединенс дополнительным выходом тиристорного возбудителя 3. Выход блока 1 контроля статорной цепи соединен с первым входом логического блока 7, второй вход которого соединен с дополнительным выходом блока 1, Первыйвыход логического блока 7 подключенк входу реле 8 времени, выход которого соединен с выключателем 5, Первый и второй выходы блока 6 выявления ЭДС скольжения соединены соответственно с третьим и четвертымвходами логического блока 7, второйвыход которого подключен к входу реле9 ресинхронизации, выход котороготт исоединен с управляющим входом Стоптиристорного возбудителя 3, Логический блок 7 содержит первый 10 и вто-рой 11 логические элементы И, логический элемент ИЛИ 12, Выход первогологического элемента И 10 соединен с первым входом логического элементаИЛИ 12 и является вторым выходом логического блока 7, Выход второго логического элемента И 11 соединен свторым входом логического элементаИЛИ 12, Первые входы логических элементов И 10 и 11 соединены между собой и являются первым входом логического блока 7, а вторые входы логических элементов И 10 и 11 соединены между собой и являются вторымвходом логического блока 7. Третьивходы логических элементов И 10 и 11образуют соответственно третий и четвертый входы логического блока 7,Блок 6 выявления ЭДС скольжения содержит первый 13 и второй 14 формирователи импульсов, подключенные соответственно к выходу суммирующеГоусилителя 15 и инвертирующего усилителя 16Выход суммирующего усилителя 15 соединен с входом инвертирующего усилителя 16 через диод 17, Кинвертирующему входу суммирующегоусилителя 15 подключен потенциометр18, выход которого соединен с вторымвходом блока 6 выявления ЭДС скольжения, Датчик 4 напряжения ротораснабжен потенциометром 19, движоккоторого соединен с неинвертирующимвходом суммирующего усилителя 15,На фиг, 3 приведена.характеристика синхронного электродвигателя вкомплексной плоскости сопротивлений.Заштрихованная область в четвертомквадранте соответствует синхронномурежиму работы электродвигателя, Линия ИМ соответствует асинхронномурежиму. Зона внутри линии А соответствует области срабатывания реле полного сопротивления, Области Ко и Ксоответствуют холостому ходу и номинальным активным нагрузкам, ОбластиХц и Х соответствуют сопротивлению.Ноэлектродвигателя при номинальном возбуждении для номинальной активнойнагрузки и при холостом ходе, Области Х и Х соответствуют режиму форн о,ясировки возбуждения. Точка Х 1 соответствует сверхпереходному индуктивному сопротивлению электродвигателяпо продольной оси,Устройство работает следующим образом.При возникновении. асинхронногорежима синхронного электродвигателя2 на его обмотке возбуждения появляется ЭДС скольжения, величина кото(значительно меньше номинальной, например, холостой ход) и невозбуждением вводится блокировка по минимальному току. Сигнал (логический"0") на токовом выходе блока 1 появляется тогда, когда ток статораменьше уставки, Орган блокировки по минимальному току может быть выполнен с помощью реле максимального тока,включенный в цепи статора электродвигателя,При возникновении асинхронногохода возбужденного электродвигателяпоявляется сигнал (логическая "1 )на выходе блока 1, Поскольку на токовом выходе блока 1 также присутствует сигнал, то логические элементыИ 10 и 11 управляются импульсами,поступающими от формирователей 13 и14 (фиг. 2 в,г). Импульсы (фиг. 2 в) свыхода логического элемента И 10вызывают срабатывание реле 9 ресинх-.ронизации, который через управляюший вход "Стоп" тиристорного возбудителя3 осуществляет активную ресипхронизацию путем периодической коммутациитока возбуждения (фиг. 2 д), При успешной ресинхронизации на выходе блока 1 появляется сигнал логического"0", который приводит к прекращениюуправления током возбуждения и возврату реле 8 времени в исходное состояние, При неуспешной ресинхронизации реле 8 времени отсчитывает своювыдержку времени, после чего подаетсигнал на отключение выключателя 5.При асинхронном пуске сигналы логической "1" присутствуют на первом ивтором входах логических элементовИ 1 О и 11 и они управляются импульсами от формирователей 13 и 14. Поскольку в этом режиме отсутствует отрицательное напряжение на функциональномвыходе тиристорного возбудителя 3 (домомента подачивозбуждения,предусмотренного алгоритмом пуска), то напряжение на выходе датчика напряжения ротора,подаваемое на неинвертирующий входсуммирующего усилителя 15, пропорционально ЭДС скольжения Е (фиг. 2 е).Запуск реле 8 времени в этом случаепроисходит через логический элементИЛИ 12. Сигнал на выходе элементаИ 10 хотя и поступает на реле 9 ресинхронизации, но управления токомвозбуждения с помощью реле 9 непроисходит до момента подачи возбуждения йб (фиг, 2 е). При подаче тока 5 1552321рой пропорциональна скольжению, Напряжение на обмотке ротора равноалгебраической сумме мгновенных значений ЭДС скольжения, имеющей частоту скольжения и напряжения тиристорного возбудителя (фиг. 2 а), Указанное напряжение через датчик. 4 напряжения и потенциометр 19 поступаетна неинвертирующий вход суммирующего усилителя 15, а на его инвертирующий вход поступает отрицательноенапряжение через потенциометр 18 отдополнительного выхода тиристорноговозбудителя 3, Отрицательное напряжение на указанном выходе тиристорногб возбудителя 3 пропорциональнонапряжению возбуждения, задаваемоготиристорным возбудителем, Усилитель15 осуществляет функцию алгебраического суммирования напряжений, подаваемых на его инвертирующий и неинвертирующий входы. В соответствии спринятой на фиг. 1 полярностью навыходе усилителя 15 напряжение представляет собой разность мгновенныхзначений напряжений на его входах,т,е. на выходе усилителя 15 напряжение пропорционально ЭДС Е (фиг. 26)скольжения. Положительные полуволны З(ЭДС скольжения поступают на первыйформирователь 13 импульсов, а отрицательные инвертируются усилителем 36и поступают на второй формирователь14 импульсов. На выходе формирователей 13 и 14 выделяется последовательность прямоугольных импульсов (фиг,2 в,г соответственно), которые поступают на третьи входы первого и второго логических элементов И 10 и 11логического блока 7.В качестве блока контроля режимастаторной цепи 1 синхронного электродвигателя используется реле полного сопротивления, Характеристика45срабатывания (фиг3) реле полногосопротивления выбирается с таким расчетом, чтобы она охватила полностьюзону асинхронного режима (в том числе режим асинхронного пуска) и непересекала зону синхронного режима,Этим требованиям удовлетворяет релеполного сопротивления с эллиптической характеристикой А срабатыванияв первом квадранте комплексной плоскости сопротивлений Х, К . Длятого, чтобы исключить ложную работуустройства при работе синхронногоЭлектродвигателя с малой нагрузкойвозбуждения в момент времени э (всоответствии с алгоритмом пуска) ре.ле 9 ресинхрониэации начинает коммутировать тиристорный возбудитель 3через управляющий вход "Стоп", обеспечивая выбор благоприятного моментатока возбуждения.В случае успешного запуска синхронного электродвигателя его токвозбуждения после нескольких коммутаций (фиг. 2 з) устанавливается назаданном АРВ уровне, и реле 8 времени возвращается в исходное состояние,В случае затянувшегося пуска сподачей или без подачи возбужденияреле 8 времени отсчитывает время уставки, после чего, двигатель отключается от сети выключателем 5. Потенциометры 18 и 19 служат для плавного изменения напряжений, подаваемых на суьщирующий усилитель 15.В устойчивом синхронном режиме электродвигателя (без качаний) напряжение.на выходе усилителя 15 равно нулю (этот режим усилителя выставляется потенциометрами 18 и 19),Датчик 4 напряжений ротора имеетгальваническую связь с обмоткой .ротора через два высокоомных резистора,включенных на входе. Два встречновключенных диода на выходе датчиканапряжения ротора обеспечивают защиту усилителя 15 от перенапряжений вначальный момент пуска и не влияютна работу усилителя 15. Если синхронный электродвигатель оборудован устройством контроля изоляции ротора,то вход датчика 4 напряжения роторадолжен быть соединен с выходнымиклеммами тиристорного возбудителя3 через контакты реле 1 сопротивления, которые замыкаются лишь в режиме асинхронного хода,Колебания нагрузки на валу электродвигателя, а также синхронные качания вызывают появление ЭДС скольжения поскольку в этом случае имеется разность мгновенных значенийугловых скоростей ротора и поля статора). Однако при этом ложная работа устройства не происходит,по.скольку сигнал на выходе блока 1 отсутствует (в пределах синхронных качаний внутренний угол электродвигателя хотя и изменяется, но порядокследования векторов напряжений сетии ЭЦС статора не изменяется), Реле10 15 20 30 50 блок контроля режима выполнен в ниде реле полного сопротивления с характеристикой срабатывания, расположенной в первом квадранте комплексной плоскости сопротивлений,и снабжен дополнительным выходом, причем выходы указанного блока контроля режима подключены к первому и второму входам логического блока, организованным. 35 40 45 1 полного сопротивления должно бытьбезынерционньм. Также безынерционнымдолжно быть реле 9 ресинхронизации,что может быть обеспечено за счетотказа от использования контактных реле,Экономическая эффективность отиспользования предлагаемого устройства обеспечивается за счет сокращениядлительности работы синхронного электродвигателя в асинхронном режиме,а также сокращение числа пусков.Таким образом, за счет одновременного контроля электрических параметров в цепях ротора и статора достигается повышение чувствительности асинхронного хода и увеличениенадежности функционирования привода. формула изобретения Устройство для ресинхронизации и ф защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя, содержащее блок контроля режима статорной цепи синхронного электродвигателя, логический блок, составленный из элемента ИЛИ и двух элементов И, датчик напряжения, подключенный входами к выходам тиристорного возбудителяобмотки возбуждения синхронного электродвигателя, реле времени, выходкоторого соединен с выключателем упомянутого электродвигателя, а вход -с первым выходом логического". блока,два формирователя импульсов, выходами подключенных соответственно ктретьему и четвертому входам логического блока, организованным третьими входами логических элементов Иданного блока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения чувствительности выявления асинхронного режима при малых скольжениях, введеныреле ресинхронизации, суммирующийусилитель, инвертирующий усилитель,тиристорный возбудитель снабжен дополнительным выходом, а упомянутыйобъединенными попарно первыми и вторыми входами элементов И, выходы которых подключены к соответствующимвходам элемента ИЛИ, выход-которогоявляется первым выходом логическогоблока, датчик напряжения выходомсоединен с неинвертирующим входом суммирующего усилителя, инвертирующийвход которого соединен с дополнитель Оным выходом тиристорного возбудителя,а выход подключен к входу первогоформирователя импульсов и через инвертирующий усилитель - к входу второго формирователя импульсов, выходпервого элемента И образует второйвыход логического блока, подключенныйк входу реле ресинхронизации,выходомсоединенного с управляющим входомупомянутого тиристорного возбудителя.1552321 оставитель В.Тараехред Л,Олийнык ектор А,Обручар актор Е.Пап изводственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гага Заказ 33 ВНИИПИ Г Тираж дарственного 113035, 49 Подписно емитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРсква, Ж, Раушская наб д. 4/5В