УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ДЕЙСТВИЯ ПУСКОВОГО ТОКА СИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1000 В

Полезная модель относится к энергетике, а именно к явнополюсным синхронным электродвигателям большой и средней мощности напряжением выше 1000 В.
Известна система возбуждения синхронного двигателя, в котором обмотка возбуждения на роторе двигателя подключена к пусковому сопротивлению, а обмотка статора к напряжению питающей сети, при этом обмотка возбуждения параллельно соединена с тиристорным преобразователем, а пусковое сопротивление подключено к обмотке возбуждения через тиристорный ключ, в цепи обмотки возбуждения установлен трансформатор тока, связанный с блоком измерения частоты скольжения /Техническое описание и инструкция по эксплуатации возбудители тиристорные ВТЕ-320-6, ТЕ-8, ВТЕ-10-315/. Тиристорный преобразователь включается в период пускового режима при спадании частоты тока до заданной величины, соответствующей скольжению при входе двигателя в синхронизм.
Известная система возбуждения незначительно увеличивает электромагнитный момент, предохраняет обмотку возбуждения и тиристорный ключ от перенапряжения, а также способствует устранению имеющийся у большинства синхронных электродвигателей провал в асинхронной характеристике в районе скольжения, равного 0,5.
Недостатком системы возбуждения является то, что повышение момента при скольжениях от 1 до 0,5 сопровождается снижением момента при меньших скольжениях, что увеличивает время последующей синхронизации. Кроме того, блок измерения частоты скольжения может подать напряжение на обмотку возбуждения в неблагоприятный момент для синхронизации двигателя.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка нового устройства для пуска синхронных двигателей напряжением выше 1000 В, обеспечивающего улучшение условий пуска.
При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в уменьшении действия пускового тока в синхронном электродвигателе за счет управления обмоткой возбуждения в процессе пуска и последующей точной синхронизации электромагнитного поля обмотки возбуждения ротора и электромагнитного поля обмотки статора синхронного двигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для уменьшения действия пускового тока синхронных электродвигателей напряжением выше
1000 В, в котором обмотка возбуждения на роторе двигателя подключена к пусковому сопротивлению, а обмотка статора к напряжению питающей сети, при этом обмотка возбуждения параллельно соединена с тиристорным преобразователем, а пусковое сопротивление подключено к обмотке возбуждения через тиристорный ключ, в цепи обмотки возбуждения установлен трансформатор тока, связанный с блоком измерения частоты скольжения, особенностью является то, что устройство дополнительно содержит блок измерения частоты скольжения, выполненный аналогично указанному блоку измерения частоты скольжения, сумматор уставок и ограничений, связанный с системой импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем и системой импульсно-фазового управления тиристорного ключа пускового сопротивления, блоки измерения угла нагрузки, исполнительными элементами которых являются микросхемы интегральные, при этом один из блоков измерения угла нагрузки связан с блоком управления тиристорного ключа пускового сопротивления и тиристорным преобразователем, исполнительными элементами которого являются мультивибратор на базе транзисторов и логические микросхемы, а другой - с блоком точной синхронизации, включающим мультивибратор, компаратор, транзисторный ключ и реле.
В заявляемой полезной модели технический результат достигается за счет введения дополнительных блоков, позволяющих осуществлять управление выпрямленным однополярным напряжением тиристорного преобразователя в период ускоряющего момента обмотки возбуждения, и управление тиристорным ключом активного пускового сопротивления в периоды ограничения максимального значения тока обмотки возбуждения, вызванных форсировкой напряжения, и синхронизацию в благоприятный момент в функции угла нагрузки θ, при частоте скольжения равной подсинхронной скорости двигателя.
На фиг. представлена блок-схема устройства для уменьшения действия пускового синхронного двигателя.
Устройство содержит блок измерения частоты скольжения 1 первой уставки, блок измерения частоты скольжения 2 второй уставки, пусковое сопротивление 3 (активное пусковое сопротивление), тиристорный ключ 4 пускового сопротивления 3, обмотку возбуждения 5, трансформатор тока 6, сумматор уставок и ограничений 7, систему импульсно-фазового управления 8 тиристорного преобразователя, систему импульсно-фазового управления 9 тиристорного ключа 4 пускового сопротивления 3, блоки 10 и 11 измерения угла нагрузки θ, исполнительными элементами которых являются микросхемы интегральные - повторители сигнала, пропорционального изменению тока в обмотке возбуждения 5, блок управления 12 тиристорным ключом 4 пускового сопротивления 3 и
тиристорными преобразователем, исполнительными элементами которой являются мультивибратор на базе транзисторов и логические микросхемы, блок подачи точной синхронизации 13, который включает в себя мультивибратор, выполненный на базе транзисторов, компаратор, выполненный на основе микросхемы, транзисторный ключ, индуктивное реле.
Блок измерения частоты скольжения 2 второй уставки выполнен аналогично блоку измерения частоты скольжения 1 первой уставки, который связан с транзисторным ключом 14, служащим управляющим ключом для напряжения управления ждущего мультивибратора, выполненного на транзисторах, входящего в блок подачи точной синхронизации 13. Блок управления 12 тиристорым ключом 4 пускового сопротивления 3 и тиристорным преобразователем при помощи времязадающей цепочки управляет временем управляющего напряжения для системы импульсно-фазового управления 8 тиристорного преобразователя через сумматор уставок и ограничений 7, связанный с системой импульсно-фазового управления 9 тиристорным ключом 4 пускового сопротивления 3 и системой импульсно-фазового управления 8 тиристорного преобразователя. Сигнал на управление поступает с блока управления 12 тиристорным ключом 4 пускового сопротивления 3 и тиристорным преобразователем на ждущий мультивибратор с логической микросхемы, которая формирует свой импульс с блока 11 измерения угла нагрузки θ. Блок 10 измерения угла нагрузки θ связан с блоком точной синхронизации 13
Обмотка возбуждения 5 на роторе двигателя подключена к пусковому сопротивлению 3, а обмотка статора к напряжению питающей сети. При этом обмотка возбуждения 5 параллельно соединена с тиристорным преобразователем, а пусковое сопротивление подключено 3 к обмотке возбуждения 5 через тиристорный ключ 4. В цепи обмотки возбуждения 5 установлен трансформатор тока 6, связанный с блоками измерения частоты скольжения 1 и 2 для управления сигналом, пропорциональным углу нагрузки синхронного электродвигателя.
Устройство работает следующим образом.
В момент подачи напряжения на обмотку статора синхронного двигателя, при частоте скольжения магнитного поля статора относительно поля ротора равного s=1, ротор начинает вращаться за счет асинхронного момента демпферной обмотки. В этот момент обмотка возбуждения 5 закорачивается на пусковое сопротивление 3, с помощью тиристорного ключа 4. В трансформаторе тока 6 наводится переменная составляющая напряжения, которая поступает на блок измерения частоты скольжения 1 первой уставки, блок измерения частоты скольжения 2 второй уставки, который вырабатывает на выходе
сигнал прямоугольной формы, пропорциональный изменению тока в обмотке возбуждения 5. На выходе формируется сигнал в моменты перехода тока из положительной полуволны в отрицательную. В момент срабатывания первой уставки частоты скольжения срабатывает реле блока управления 12 тиристорым ключом 4 пускового сопротивления 3 и тиристорным преобразователем и подключает микросхему к базе транзистора. В момент прохождения сигнала транзистор открывается, и сигнал управления поступает в систему импульсно-фазового управления 8 тиристорного преобразователя. В этот момент происходит подача форсировочного напряжения в обмотку возбуждения 5. После возвращения мультивибратора в исходное состояние сигнал управления поступает в систему импульсно-фазового управления 9 тиристорного ключа 4 пускового сопротивления 3. В таком цикле устройство работает до срабатывания второй уставки по частоте скольжения в блоке измерения частоты скольжения, после чего управляющее напряжение с транзисторного ключа 14 поступает в блок подачи точной синхронизации 13, мультивибратор которого опрокидывается и подает сигнал на компаратор, который выдает сигнал управления на транзисторный ключ в момент смены полярности тока в обмотке возбуждения 5. Напряжение подается в обмотку возбуждения 5 от тиристорного преобразователя. Вся пусковая цепь выводится из работы тиристорного преобразователя до следующего пуска.
Таким образом, в рассматриваемом устройстве управление пуском синхронного электродвигателя в функции угла нагрузки обмоткой возбуждения ротора и точная последующая синхронизация приводит к повышению электромагнитного момента СД и его разгон происходит в 1,5÷1,6 раз быстрее. Поэтому во времени площадь потребления тока двигателем при оптимальном возбуждении меньше, чем при разгоне с пусковым сопротивлением.