Устройство контроля скорости синхронного двигателя и защиты его от асинхронного режима
DEVICE FOR CONTROL OF SPEED OF SYNCHRONOUS ENGINE AND ITS PROTECTION FROM ASYNCHRONOUS MODE

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - повышение надежности защиты синхронной машины от асинхронного режима.
На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит: 1. Р - разъединитель; 2. K - высоковольтный контактор; 3. СД - синхронный двигатель; 4. ВК - диод; 5. ВМ - машинный возбудитель; 6. УП - универсальный переключатель; 7. ТП - тиристорный преобразователь; 8. Д5 - диод; 9. ОВМВ - обмотка возбуждения машинного возбудителя; 10. МУ - магнитный усилитель; 11. 1н-1к - обмотка положительной обратной связи по току статора двигателя; 12. 2н-2к - обмотка отрицательной связи по напряжению сети; 13. 3н-3к - обмотка по форсировке возбуждения двигателя; 14. 4н-4к - обмотка положительной обратной связь по переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения двигателя; 15. 6н-6к - обмотка отрицательной обратной связи по возбуждению возбудителя; 16. РВ1 - реле времени; 17. РВ2 - реле времени; 18. РФ - реле форсировки; 19. РПТ - реле пускового тока; 20. ПВ - пускатель возбуждения; 21. РПО - пусковое реле, приводящее к отключению синхронного двигателя при безуспешной ресинхронизации.
Ниже приведена схема управления синхронным электроприводом (см. чертеж). Статор электродвигателя 3 СД получает питание от сети 6 кВ через разъединитель 1 Р и высоковольтный контактор 2 К. Обмотка возбуждения 3 СД питается от возбудителя 5 ВМ, который приводится во вращение от вала двигателя. Возбуждение возбудителя - независимое от тиристорного преобразователя 7 ТП.
В исходном положении схемы универсальный переключатель 6 УП установлен в нулевое положение, реле форсировки 18 РФ втянуто, остальные аппараты отключены.
Назначение обмоток управления магнитного усилителя 10 МУ: 11 1н-1к - положительная обратная связь по току статора, 12 2н-2к - отрицательная обратная связь по напряжению сети, 13 3н-3к - обмотка форсировки возбуждения, 14 4н-4к - положительная обратная связь по переменной составляющей напряжения на обмотке возбуждения двигателя, 15 6н-6к - отрицательная обратная связь по току возбуждения возбудителя.
Для пуска двигателя переключатель 6 УП поворачивается вправо и затем возвращается в нулевое положение, при этом включается контактор 20 ПВ и своим замыкающим контактом шунтирует контакт 6 УП; контактор 2 К подключает двигатель к сети. От пускового тока срабатывает реле 19 РПТ и своим размыкающим контактом размыкает пускатель возбуждения 20 ПВ. При подсинхронной скорости реле пускового тока 19 РПТ отпадает и своим размыкающим контактом подает напряжение на катушку 20 ПВ, который подключает преобразователь 7 ТП к источнику питания. Одновременно его замыкающий контакт шунтирует реле 19 РПТ, предотвращая отключение возбуждения в случае кратковременного увеличения тока двигателя. После подключения 7 ТП к сети на его входе появляется напряжение, вызывающее возбуждение машинного возбудителя 5 ВМ, что в свою очередь приводит к быстрому нарастанию тока возбуждения 3 СД и к втягиванию его в синхронизм. Для отключения двигателя рукоятка 6 УП поворачивается влево и возвращается в нулевое положение, при этом отключается контактор 20 ПВ, ток возбуждения двигателя спадает и последний в асинхронный режим. Одновременно обесточивается катушка реле времени 16 РВ1, которое с выдержкой времени размыкает свой замыкающий контакт, и контактор 2 К отключает двигатель от сети.
При падении напряжении сети на 20-25% от номинального отключается реле форсировки 18 РФ и замыкает цепь обмотки форсировки возбуждения 13 3н-3к, благодаря чему ток возбуждения увеличивается до максимального значения
При восстановлении напряжения реле 18 РФ снова включается и отключает обмотку 13 3н-3к.
Защита синхронного двигателя от длительного асинхронного режима работы построена на контроле переменной составляющей напряжения, возникающей в обмотке ротора в асинхронном режиме, а в качестве датчика этого напряжения использован диод 4 ВК, включенный последовательно в обмотке якоря машинного возбудителя 5 ВМ. Параллельно диоду подключено сопротивление Р12, с которого снимается отрицательная полуволна переменного напряжения и поддается на обмотку 14 4н-4к магнитного усилителя. При увеличении переменного напряжения на обмотке возбуждения двигателя обмотка 14 4н-4к действует таким образом, что ток возбуждения возбудителя, а, следовательно, и двигателя растет. Коэффициент обратной связи выбирается таким образом, что при отклонении скорости вращения двигателя от синхронной на 15-20% ток возбуждения достигает максимально допустимой величины. Такая форсировка позволяет осуществить ресинхронизацию синхронного двигателя. При успешной ресинхронизации двигателя ток возбуждения снизится до определенного значения, величина которого определяется результирующими ампер-витками обмоток управления МУ.
При асинхронном режиме работы синхронного двигателя наряду с форсировкой возбуждения срабатывает 21 РПО, которое своим размыкающим контактом включает реле времени 17 РВ2. Если ресинхронизация оказалась неуспешной (контакт реле 21 РПО разомкнут), реле времени 17 РВ2 с выдержкой времени 15-20 с разомкнет свой замыкающий контакт в цепи катушек 16 РВ1 и 20 ПВ, что приведет к отключению двигателя.
Реле 21 РПО сработает также и во время пуска и, если время разгона двигателя по каким - либо причинам превысит 15-20 с, двигатель будет отключен.
«Устройство контроля скорости синхронного двигателя и защиты его от асинхронного режима» (заявка № 2020108087) повышает надежность работы данного устройства и снижает стоимость, эксплуатационные расходы.