СПОСОБ ПЛАВНОГО ПУСКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
METHOD OF SMOOTH START OF ASYNCHRONOUS MOTOR WITH SQUIRREL-CAGE ROTOR

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для реализации плавного пуска асинхронных тиристорных электроприводов общепромышленного назначения, применяемых для привода вентиляторов, компрессоров, насосов, транспортеров и др. при мощности питающей сети, сопоставимой с мощностью двигателя, когда существует высокая вероятность затяжного или несостоявшегося пуска.
Существует способ, широко применяемый в устройствах плавного пуска многих фирм, например [ОАО «ВНИИР» УПП «УБПВД-ВЦ» http://www.vniir.rn/ept/ ubpvd-vc/]. Способ характеризуется следующей совокупностью признаков, сходных с совокупностью существенных признаков изобретения: трехфазное напряжение подают через три пары встречно-параллельно включенных тиристоров на статорные обмотки асинхронного двигателя, а на управляющие входы тиристоров по команде «Пуск» подают сигналы управления от системы импульсно-фазового управления, синхронизированной по напряжению сети, на вход которой подают сигнал в виде напряжения, эквивалентного углу открывания тиристоров, значение которого задают заранее. На практике, в частности, широко применяется линейное нарастание напряжения.
Недостатком аналога является невозможность прямого контроля не только просадки напряжения, но и пускового тока двигателя, от которого эта просадка зависит и который определяет как длительность, так и возможность завершения самого пуска.
8
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ плавного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, заключающимся в подаче трехфазного напряжения на статорные обмотки асинхронного двигателя от шин сети через три пары встречно-параллельно включенных тиристоров, управляемых от синхронизированной по напряжению сети системы импульсно-фазового управления, на вход которой по команде «Пуск» подают предварительно сформированный сигнал управления, эквивалентный углу открывания тиристоров, непрерывно измеряют остаточное напряжение на шинах сети и сравнивают его с предварительно заданным значением этого напряжения, при отклонении от которого сигнал управления корректируют, поддерживая постоянным остаточное напряжение на шинах сети в процессе пуска [патент RU №2497267, МПК Н02Р 1/26, Н02Р 1/28, опубл. 27.10.2012 г.]. Выбираем данный способ в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является то, что поддержание постоянным остаточного напряжения на шинах сети в процессе пуска приводит к ограничению пускового тока двигателя, величина которого может не обеспечить гарантированного пуска особенно мощных двигателей, поэтому существует высокая вероятность затяжного или несостоявшегося пуска. В результате чего происходит перегрев двигателя и выход его из строя.
Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить прекращение процесса пуска, если пуск не завершится за предварительно заданное время, тем самым исключить затяжной или несостоявшийся пуск.
Указанная техническая задача решается так, что в известном способе плавного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, заключающемся в подаче трехфазного напряжения на статорные обмотки асинхронного двигателя от шин сети через три пары встречно-параллельно включенных тиристоров, управляемых от синхронизированной по напряжению сети системы импульсно-фазового управления, на вход которой по команде «Пуск» подают предварительно сформированный сигнал управления, эквивалентный углу открывания тиристоров, причем сигнал управления формируют путем непрерывного измерения остаточного напряжения на шинах сети и сравнения его с предварительно заданным значением этого напряжения, при отклонении от которого сигнал управления корректируют, поддерживая постоянным остаточное напряжение на шинах сети в процессе пуска, дополнительно измеряют падение напряжения на тиристорах и сравнивают его с предварительно заданным значением, при превышении которого, по прошествии предварительно заданного времени, формируют команду "Стоп", обеспечивая отключение двигателя при затяжном или несостоявшемся пуске.
Реализация способа поясняется функциональной схемой.
Схема содержит: 1 - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором; 2 - тиристорный преобразователь напряжения (ТПН), в котором 2-1, 2-2, 2-3 - три пары встречно-параллельно включенных тиристоров; 3, 4 - блоки измерения мгновенных значений соответственно линейных напряжений сети и падений напряжения на тиристорах (3-1, 3-2, 3-3, 4-1, 4-2, 4-3 - датчики напряжения); 5 - питающую сеть; 6 - систему управления, в которой 6-1, 6-2 - блоки вычисления действующего напряжения; 6-3 - элемент сравнения; 6-4 - блок обработки - регулятор остаточного напряжения; 6-5 - система импульсно-фазового управления (СИФУ), синхронизированная по напряжению сети; 6-6 - таймер; 6-7 - пороговый элемент.
Реализация способа осуществляется следующим образом. После подключения тиристорного регулятора напряжения 2 к питающей сети 5 включается в работу СИФУ и с помощью датчиков 3 начинают измеряться мгновенные значения линейных напряжений сети, на основе которых блоком 6-1 выполняется вычисление действующего значения остаточного напряжения на шинах сети.
уст1
уст2
уст
Затем вводят значения уставок: U - заданного остаточного напряжения сети, U - заданного максимально возможного падения напряжения на тиристорах в открытом состоянии и t - заданного максимального времени пуска.
уст1
После подачи команды «Пуск» начинается сравнение сигнала задания U на остаточное напряжение и вычисленного с помощью блока 5-1 действующего значения этого напряжения. Полученная разность подается на регулятор напряжения 5-2, который обрабатывает ее и выдает сигнал на систему импульсно-фазового управления 5-3 такого значения, чтобы поддержать постоянным напряжение на шинах сети во время пуска. СИФУ в соответствии с известным алгоритмом фазового управления с синхронизацией по напряжению сети формирует сигналы управления тиристорами ТПН. В результате происходит запуск двигателя, в процессе которого контролируется и ограничивается снижение остаточного напряжения на шинах питающей сети.
уст2
уст
уст2
уст2
Одновременно с подачей команды «Пуск» запускается таймер 6-6 и начинается отсчет времени пуска. При этом с помощью датчиков 4 измеряться мгновенные значения падения напряжения на тиристорах и блоком 6-2 выполняется вычисление действующего значения этого напряжения, которое затем сравнивается с сигналом задания U в пороговом элементе 6-7. По истечении заданного времени пуска t выходной сигнал таймера 6-6 разрешает формирование выходного сигнала порогового элемента 6-7. Причем, если в этот момент сигнал с выхода блока 6-2 не превышает уставку U, то сигнал на выходе порогового элемента 6-7 отсутствует, и пуск двигателя считается завершенным. В случае, если сигнал с выхода блока 6-2 превышает уставку U, что свидетельствует о незавершенном пуске двигателя, то сигнал на выходе порогового элемента 6-7 появляется сигнал и формируется команда «Стоп». В результате пуск прекращается, и двигатель отключается от питающей сети. Таким образом, исключается перегрев двигателя при затяжном или несостоявшемся пуске.
уст1
уст
В случае если произошло отключение двигателя в течение пуска, то перед повторным пуском необходимо скорректировать уставки U и t, выбрав их оптимальными.
Технический результат, достигаемый от реализации способа, заключается в предотвращении выхода из строя двигателя из-за перегрева при затяжном или несостоявшемся пуске, если он не был завершен по прошествии предварительно заданного времени.