FI121130B - Sähkömoottorin kytkeminen syöttöverkkoon - Google Patents

Sähkömoottorin kytkeminen syöttöverkkoon Download PDF

Info

Publication number
FI121130B
FI121130B FI20085186A FI20085186A FI121130B FI 121130 B FI121130 B FI 121130B FI 20085186 A FI20085186 A FI 20085186A FI 20085186 A FI20085186 A FI 20085186A FI 121130 B FI121130 B FI 121130B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
motor
drive
supply
contactors
network
Prior art date
Application number
FI20085186A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20085186A0 (fi
FI20085186A (fi
Inventor
Stefan Strandberg
Shekhar Kubal
Ahti Rauma
Original Assignee
Vacon Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vacon Oyj filed Critical Vacon Oyj
Priority to FI20085186A priority Critical patent/FI121130B/fi
Publication of FI20085186A0 publication Critical patent/FI20085186A0/fi
Priority to EP09152558.4A priority patent/EP2096748B1/en
Priority to US12/394,947 priority patent/US8242719B2/en
Publication of FI20085186A publication Critical patent/FI20085186A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI121130B publication Critical patent/FI121130B/fi

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor
    • H02P1/30Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor by progressive increase of frequency of supply to primary circuit of motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/02Details
    • H02P1/04Means for controlling progress of starting sequence in dependence upon time or upon current, speed, or other motor parameter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/46Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
    • H02P1/52Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor by progressive increase of frequency of supply to motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P4/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of electric motors that can be connected to two or more different electric power supplies

Description

SÄHKÖMOOTTORIN KYTKEMINEN SYÖTTÖVERKKOON
Tekniikan ala 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja järjestely sähkömoot torin kytkemiseksi syöttöverkkoon.
Erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä ja järjestely vaih-tosähkömoottorin kytkemiseksi vaihtosähköverkkoon järjestelmässä, johon kuuluu taajuusmuuttaja, jolla moottori käynnistetään, ja kontaktorit, joilla syöttöläh-10 de vaihdetaan taajuusmuuttajalta suoralle verkkosyötölle.
Keksinnön tausta ja tunnettu tekniikka Sähkömoottoreita käytetään lähes kaikkialla yhteiskunnassa erilais-15 ten mekaanisten liikkeiden aikaansaamiseksi, kuten esimerkiksi pumppujen ja puhaltimien pyörittämiseen. Erilaisia sähkömoottorityyppejä on useita, joista yleisin on ns. oikosulkumoottori.
Oikosulkumoottorin kytkeminen verkkoon aiheuttaa tunnetusti 20 huomattavan kytkentävirtasysäyksen; käynnistyksessä verkosta otettu virta voi hetkellisesti olla jopa yli 6-kertainen nimelliseen nähden. Tällainen virtasysäys aiheuttaa usein ongelmia, kuten esimerkiksi tarpeen mitoittaa syöttöpiirin sulakkeet ja kaapelit suuremmaksi kuin varsinainen toiminnan aikainen kuormitus edellyttäisi sekä tietenkin tällaisesta ylimitoituksesta johtuvat ylimääräiset kus-25 tannukset. Yleensä kytkentävirtasysäys on sitä suurempi ongelma mitä suu-rempitehoisesta moottorista on kyse.
Eräs tunnettu ratkaisu käynnistysvirran vähentämiseksi on käyttää ns. pehmokäynnistintä, joka voi sisältää esimerkiksi tyristoreilla toteutetun kyt-30 kennän ohjausyksikköineen, ja jossa tyristorien ohjauskulmaa ohjataan siten että moottorin jännite alenee käynnistysvaiheen ylisuuren virran välttämiseksi. Tällainen ratkaisu on tullut tunnetuksi esimerkiksi julkaisuista DE4406794 ja US5859514. Ratkaisun huono puoli on käynnistimen kustannus ja toiminnan aikainen häviöteho moottorivirran kulkiessa jatkuvasti sen läpi. Jatkuvan hä-35 viötehon vähentämiseksi on tunnettua ohittaa pehmokäynnistin kytkemällä moottori käynnistysvaiheen jälkeen suoraan verkkoon ohituskontaktorilla.
2
Taajuusmuuttajan käyttäminen moottorin käynnistämiseksi ilman kytkentävirtasysäystä on myös hyvin tunnettu ratkaisu. Silloin kun kuormitus vaatii muuttuvaa pyörimisnopeutta, on taajuusmuuttajan käyttäminen muutenkin luonnollinen ratkaisu. Mikäli moottorin kuormitus kuitenkin sallii jatkuvan kiinte-5 ällä syöttöverkon taajuudella toimimisen, on tehohäviöiden minimoimiseksi tunnettua käyttää kontaktoreilla toteutettua ohituskytkentää jolla moottori kytketään käynnistysvaiheen jälkeen irti taajuusmuuttajasta ja kiinni suoraan verkkoon. Ohituskytkentää käytetään esimerkiksi tunnetussa kuvion 2a mukaisessa pumppuautomatiikassa, johon kuuluu yksi taajuusmuuttaja ja useita moottoreita 10 joista jokainen voidaan kytkeä kiinni joko taajuusmuuttajaan tai suoraan verkkoon. Ratkaisulla pumppujen aikaansaamaa summavirtausta voidaan säätää portaattomasti nollasta maksimituottoon asti, jolloin kaikki moottorit toimivat nimellisnopeudellaan.
15 Myös taajuusmuuttajalla nimellisnopeuteen kiihdytetty moottori voi ottaa huomattavan, jopa käynnistystilannetta suuremman kytkentävirta-sysäyksen silloin, kun se kytketään suoraan verkkoon. Näin tapahtuu mikäli taajuusmuuttajasta irtikytkemisen jälkeen moottorin liittimissä näkyvän ns. jään-nösjännitteen amplitudi ja vaihekulma poikkeavat syöttöverkon jännitteen ampli-20 tudista ja vaihekulmasta hetkellä jolloin moottori kytketään suoraan verkkoon. Kuormitetun moottorin hidastuvuuden ja kontaktorien kytkentä-viiveiden, jotka voivat olla luokkaa 40...1 OOms, vuoksi jäännösjännitteen ja syöttöverkon jännitteen tahdistamiseksi kytkentähetkellä ei löydy tunnetun tekniikan mukaista yksinkertaista ja kohtuuhintaista menetelmää tai järjestelyä.
25
Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön mukaisella ratkaisulla pyritään välttämään tunnetun tekniikan mukaiset ongelmat ja minimoimaan kytkentävirtasysäsys.
30 Keksinnön mukaisesti taajuusmuuttaja ohjaa omien signaaliliityntö- jensä kautta ohitukseen käytettäviä kontaktoreita, joko antamalla ulkoiselle kontaktorien ohjauslogiikalle ajoituspulsseja tai ohjaamalla itse suoraan jokaista kontaktoria omalla signaalillaan. Ohjausten tarkan ajoittamisen mahdollistamiseksi taajuusmuuttajan ohjausyksiköllä on tiedossaan oman tiedonkäsittelyai-35 kansa ja kontaktorien kytkentäviiveiden pituudet, jotka viiveet on joko annettu parametritietoina tai ne on mitattu. Myös moottorin hidastuvuus taajuusmuuttajasta irtikytkemisen ja verkkoon kiinnikytkemisen välisenä aikana voidaan joko 3 antaa parametritietona tai se voidaan mitata silloin kun taajuusmuuttajaan sisältyy lähtöjännitteen mittauspiirit.
Keksinnön edullisen soveilutusmuodon mukaisesti moottorin käynnistyksessä käytetään taajuusmuuttajaa, johon on sisällytetty välineet syöttö-5 verkon jännitteen hetkellisarvon mittaamiseksi. Tämä on perusta sille, että taajuusmuuttajaan kytketyn moottorin syöttöjännite ennen ohituksen vaatimaa py-säytystä on saatettavissa halutun suuruiseksi ja haluttuun vaihesiirtoon syöttö-verkon jännitteen kanssa taajuusmuuttajan oman ohjausyksikön toimesta.
Edellälueteltujen tunnistustietojen perusteella taajuusmuuttajan oh-10 jausyksikkö voi tämän keksinnön mukaisesti ajoittaa ennen pysäytystä moottorille syötetyn jännitteen vaihesiirron verkkoon nähden sekä kontaktorien ohjaukset siten, että viive taajuusmuuttajan pysäytyksen ja moottorin verkkoonkytken-nän välillä minimoituu ja moottorin jäännösjännite verkkoonkytkennän hetkellä on samanvaiheinen syöttöverkon jännitteen kanssa. Näin saadaan jännite-ero 15 syöttöverkon ja moottorin liittimien välillä minimoiduksi, minkä ansiosta kytken-tävirtasysäys suoralle verkkosyötölle siirryttäessä voidaan lähes täysin välttää.
Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle menetelmälle ja järjestelylle tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.
Keksintö soveltuu käytettäväksi kaikissa tapauksissa, joissa käyte-20 tään ohituksella varustettua taajuusmuuttajalla syötettyä moottoria. Edullinen esimerkki keksinnön sovelluskohteesta on kuvion 2a mukainen monimoottori-käyttö, jossa yksi taajuusmuuttaja voi huolehtia sekä prosessin portaattomasta säädöstä koko tuottoalueella että jokaisen moottorin käynnistämisestä ja suoralle verkkosyötölle kytkemisestä kytkentävirtasysäys minimoiden.
25
Piirustusten lyhyt kuvaus
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 30 Kuvio 1 esittää oikosulkumoottorin ominaiskäyriä
Kuvio 2a esittää ohituksella varustettua monimoottorikäyttöä
Kuvio 2b esittää ohituksella varustetun monimoottorikäytön ohjausta,
Kuvio 3 esittää tunnetun tekniikan mukaista toimintaa ohitustilan- 35 teessä,
Kuvio 4 esittää keksinnön mukaista toimintaa ohitustilanteessa
Kuvio 5 esittää keksinnön mukaista taajuusmuuttajaa 4
Keksinnön sovellutusmuotojen yksityiskohtainen kuvaus
Kuvio 1 esittää oikosulkumoottorin tunnettuja luonteenomaisia virran lM ja momentin TM ominaiskäyriä vakiojännitteellä syötettynä. Kuviossa 5 vaaka-akselilla on pyörimisnopeus n ja pystyakselilla momentti T ja virta I. Kuvion mukaisesti moottorin nimellispisteessä pyörimisnopeus on nN, momentti Tmn ja virta Imn sekä ns. synkronisessa toimintapisteessä pyörimisnopeus on ns, momentti 0 ja virta Ims· Käynnistyshetkellä, jolloin pyörimisnopeus on vielä 0, virta lM on yleensä moninkertainen nimellisvirtaan verrattuna, mikä voi olla on-10 gelma syöttöpiirin mitoituksen kannalta.
Suuren käynnistysvirran välttämiseksi on tunnettua käyttää ns. pehmokäynnistintä, joka alentaa moottorille syötettyä jännitettä käynnistyksessä. Alemmalla jännitteellä moottorin ominaiskäyrät ovat matalammat, esimerkiksi kuvion 1 esittämän virtakäyrän Imi tapaan, jolloin myös käynnistysvirta jää 15 vastaavasti pienemmäksi. Moottorin pyörimisnopeuden kiihtyessä kohti nimellistä, nostaa pehmokäynnistin vastaavasti myös jännitettä kohti nimellisarvoa. Alhaisen käynnistysjännitteen vuoksi myös käynnistysmomentti jää alhaiseksi, mikä voi olla ongelma joissakin tapauksissa.
Tunnetusti moottorin momenttikäyrä seuraa samanmuotoisena 20 moottorin syöttötaajuutta. Tähän perustuukin taajuusmuuttajalla varustetun moottorin käynnistäminen, jolla on mahdollista saavuttaa täysi momentti koko kiihdytyksen ajan. Lisäksi, koska taajuusmuuttaja yleensä ottaa syöttöverkosta pelkästään pätötehoa, on verkkovirta alhaisilla taajuuksilla pieni.
25 Kuvio 2a esittää ns. ohituskäytöllä varustettua monimoottorikäyttöä, johon kuuluu tässä esimerkkitapauksessa kolmivaiheinen syöttöverkko L, taajuusmuuttaja FCja moottorit M1( M2,... Mn. Käyttösovelluksessa jokaista moottoria kohti on kaksi kontaktoria, joilla ne voidaan kytkeä joko taajuusmuuttajaan FC tai syöttöverkkoon L. Esimerkiksi moottori Mi kytkeytyy taajuusmuuttajaan 30 kontaktorin S11 ollessa kiinni ja verkkoon kontaktorin S12 ollessa kiinni. Vastaava kytkentä on jokaisen moottorin yhteydessä. Kontaktorien ohjauslogiikka huolehtii siitä, että vain yksi moottori on kytketty taajuusmuuttajaan kerrallaan ja siitä, että muita moottoreita on kytketty samanaikaisesti verkkoon sen mukaisesti kuin moottoreihin liitetty prosessi vaatii.
35
Kuviossa 2b on esimerkki siitä, kuinka kuvion 2a mukaista monimoottorikäyttöä voidaan ohjata. Esimerkissä moottorit pyörittävät pumppuja, joiden summatuottoa esittää kuvion vaaka-akseli Q. Pystyakselilta ilmenee mit 5 kä moottorit ovat käynnissä eri tuotoilla. Esimerkin mukaisesti, kun pumppujen yhteinen tuottotarve on välillä O...Qi, pelkästään moottori Mi on käynnissä, taajuusmuuttajan FC ohjaamana. Taajuusmuuttajaohjaus mahdollistaa pumpun tuoton portaattoman ohjauksen.
5 Kun tuottotarve ylittää raja-arvon Qi, kytketään moottori Mi verk- kosyötölle (L) ja moottori M2 taajuusmuuttajasyötölle (FC). Näin moottorin Mi pyörittämä pumppu tuottaa vakiotuoton Q1 ja moottorin M2 pyörittämällä pumpulla aikaansaadaan portaattomasti lisätuotto välillä Q1...Q2. Vastaavasti toimitaan muidenkin moottoreiden yhteydessä kokonaistuottotarpeen noustessa, 10 joten yhdellä taajuusmuuttajalla, kytkemällä se vuorollaan ohjaamaan kutakin moottoria, aikaansaadaan portaattomasti ohjattavissa oleva tuotto täydellä tuotealueella O...Qn.
Kuviossa 3 on esitetty kuinka kuvion 2a mukaisen esimerkkimootto-15 rin Mi syötönvaihto taajuusmuuttajalta verkkoon voi tapahtua tunnetun tekniikan mukaisesti. Kuviossa käytetyt signaalimerkinnät ovat seuraavat: • Su ja S12 esittävät kuviossa 2a vastaavasti nimettyjen kontaktorien asentoja ajan funktiona - signaali ylhäällä = ohjaus aktiivinen tai kontaktorin kiinni-asento 20 - signaali alhaalla = ohjaamaton tai kontaktorin auki-asento - katkoviiva = kontaktorin ohjaussignaali (ohjauskelan jännite) - yhtenäinen viiva = kontaktorin toteutunut asento • Ul esittää verkkovirran yhden pääjännitteen kuvaajaa, jonka jak- sonaika on esimerkiksi 20ms (50Hz verkossa) 25 · UMi esittää vastaavaa pääjännitettä moottorin liitäntäpisteessä ja • Imi esittää moottorin yhtä vaihevirtaa.
Kuviossa ennen ajanhetkeä ti kontaktori Su on kiinni, joten moottori toimii taajuusmuuttajasyöttöisenä. Moottorille syötetty jännite Umi koostuu taajuusmuuttajan välipiirin tasajännitteestä muodostetuista palkeista, jonka jän-30 nitekuvion perusaaltoa esittää katkoviivoilla esitetty kuvaaja Uimi· Kuvion esittämässä tilanteessa taajuusmuuttajan muodostaman jännitteen perusaalto on saatettu samanvaiheiseksi ja samansuuruiseksi verkkojännitteen Ul kanssa.
Hetkellä ti aloitetaan moottorin syötön vaihtaminen ohitukselle antamalla taajuusmuuttajalle pysäytyskäsky, joka aikaansaa sen muodostaman 35 lähtöjännitteen katkaisun hyvin nopeasti, esimerkiksi 1ms kuluttua. Syöttöjän-nitteen katkettua myös moottorin virta Imi katkeaa nopeasti, mutta jännite moottorin liitäntäpisteessä pysyy yllä roottorin pyörimisliikkeen ja magneettipiirin jäännösvuon ansiosta, jatkumona taajuusmuuttajan muodostaman jännitteen 6 perusaallolle ja vaimentuen moottorille ominaisen aikavakion mukaisesti. Tätä ns. jäännösjännitettä esittää sinimuotoinen katkoviiva aikavälillä ti...t4. Samanaikaisesti taajuusmuuttajan pysäyttämisen kanssa katkaistaan ohjausjännite kontaktorilta Su, minkä seurauksena sen pääkontaktit avautuvat esim. kuvion 5 mukaisesti noin 50 ms kuluttua hetkellä t3 (kontaktorin koosta ja mallista riippuen viive voi vaihdella esim. välillä 40...100ms).
Sopivan viiveen kuluttua kontaktorien samanaikaisen kiinniolon välttämiseksi, hetkellä t2, kytketään kontaktorille S12 ohjausjännite, minkä seurauksena sen pääkontaktit sulkeutuvat esim. kuvion mukaisen noin 50 ms kulut-10 tua. Kontaktien sulkeuduttua hetkellä t4 moottori jatkaa toimintaansa verk-kosyöttöisenä (yhtenäinen sinimuotoinen signaali akselilla Umi).
Aikavälillä t-ι... U, jolloin moottoria ei syötetä kummastakaan lähteestä, sen muodostama vääntömomentti on 0 minkä seurauksena pyörimisnopeus hidastuu nopeasti, varsinkin kun tilanteessa myös moottorin akseliin liitetty 15 kuormitus on suurimmillaan. Moottorin jäännösjännitteen taajuus on verrannollinen pyörimisnopeuteen, joten mitä pitempi on aikaväli t|... U, sitä arvaamatto-mampi on jäännösjännitteen vaihesiirto verkkoon nähden ajanhetkellä t*. Kuvion 3 mukaisessa pahimmassa tapauksessa vaihesiirto on 180 astetta, jolloin kytkentävirtasysäys Tmi ohituskontaktorin sulkeutuessa on suurin mahdollinen, 20 jopa yli 10-kertainen nimellisvirtaan verrattuna.
Kuviossa 4 on esitetty kuinka vastaava esimerkkimoottorin Mi syö-tönvaihto taajuusmuuttajalta verkkosyötölle voi tapahtua tämän keksinnön mukaisesti. Kuviossa käytetyt signaalimerkinnät ovat samat kuin kuviossa 3.
25 Keksinnön mukaisesti kontaktorien kytkentäviiveet ovat taajuus- muuttajan ohjausyksikön tiedossa. Tieto on joko annettu parametritietona tai se on selvitetty esimerkiksi käyttöönoton yhteydessä suoritetun identifioinnin yhteydessä, jolloin ohjausyksikkö antaa kontaktorille ohjauskäskyn ja mittaa viiveen kontaktorin apukoskettimelta tulevaan takaisinkytkentätietoon todellisesta 30 kontaktorin asennonmuutoksesta.
Keksinnön mukaisesti ohjausyksikkö tietää myös oman tiedon-käsittelyviiveensä siitä hetkestä, jolloin prosessin säätölogiikka antaa taajuus-muuttajalle pysäytyskäskyn, siihen hetkeen jolloin taajuusmuuttajan tehoasteen puolijohdekytkinten ohjaus todella lakkaa. Tämän viiveen tunnistaminen on 35 olennaisen tärkeää, koska tilanne, jossa molemmat moottoriin liitetyt kontaktorit ovat kiinni tehoasteen vielä toimiessa samanaikaisesti, johtaa normaalisti teho-puolijohdekytkinten vikaantumiseen. Tilanne jossa tehoaste on pysäytetty ja 7 molemmat kontaktorit ovat kiinni ei johda vikaantumiseen, vaikkakin tällaista tilannetta pyritään normaalisti välttämään.
Keksinnön mukaista on myös se, että taajuusmuuttajan ohjausyksiköllä on tiedossaan moottorin hidastuvuus täydestä nopeudesta täydellä 5 kuormalla silloin, kun moottorin molemmat syöttölähteet on irtikytketty. Hidastuvuus voidaan joko antaa parametrina tai mitata käyttöönoton yhteydessä suoritetun identifioinnin yhteydessä silloin, kun taajuusmuuttajaan sisältyy lähtöjän-nitteen mittauspiirit.
Kuten kuviosta 4 ilmenee, kontaktorien ohjaus voidaan keksinnön 10 mukaisesti aloittaa jo ennen taajuusmuuttajan pysäyttämistä. Näin voidaan tehdä, koska kontaktorien kytkentäviiveet ovat tiedossa ja normaalisti ne ovat useita kymmeniä millisekunteja, kun taas taajuusmuuttajan pysäytysviive on vain muutamien millisekuntien luokkaa. Viiveiden ollessa tiedossa aikaviive taajuus-muuttajan pysäyttämisestä (t3) suoran verkkosyötön kytkeytymiseen (t5) 15 voidaan minimoida, ollen kuvion esimerkissä alle 30 ms. Lisäksi, kun moottorin hidastuvuus on tiedossa, ohjausyksikkö voi kuvion mukaisesti ennakoida taajuusmuuttajan lähtöjännitteen vaihesiirron verkkoon nähden siten, että hidastu-vuusjakson (t3... t5) lopussa jäännösjännite on samanvaiheinen syöttö-verkon kanssa.
20 Kun hidastuvuusjakso on keksinnön mukaisesti saatettu hyvin lyhy eksi, esimerkiksi alle 20ms, voi moottorin hidastuvuuden vaikutuksen jättää yleensä huomioimatta ilman suurta vaikutusta kytkentävirtasysäykseen. Tällöin ei tarvita taajuusmuuttajan lähtöjännitteen mittauspiirejä ja riittää kun taajuus-muuttajan lähtöjännite ennen pysäytystä synkronoidaan saman-vaiheiseksi ver-25 kon kanssa.
Kuviossa 5 on esimerkki taajuusmuuttajasta, johon keksinnön mukaisesti kuuluu lisäosana verkkojännitteen mittaus. Tunnetusti erityyppisiä taajuusmuuttajia on useita, joista yleisin on kuvion esimerkissä esitetty ns. PWM-30 taajuusmuuttaja. Siihen kuuluu verkkovirran yliaaltoja suodattava AC-kuristin Lac Gonka asemesta voidaan tunnetusti käyttää myös DC-välipiiriin sijoitettua DC-kuristinta), tehodiodeista koostuva tasasuuntaussilta 10, välipiirin tasajänni-tettä suodattava kondensaattori CDc, IGBT-tehopuolijohdekytkimistä ja diodeista koostuva vaihtosuuntaaja 11 sekä ohjausyksikkö 12.
35 Ohjausyksiköllä on useita tehtäviä; se huolehtii mm. taajuus- muuttajan käynnistämisestä ja pysäyttämisestä, se muodostaa pulssikuvion jonka mukaisesti vaihtosuuntaajan tehokytkimiä ohjataan lähtöjännitteen (Uu, Uv, Uw) muodostamiseksi ja keksinnön mukaisessa tapauksessa myös huolehtii 8 siitä että lähtöjännitteen perusaalto on halutun suuruinen ja halutussa vaihesiir-rossa syöttöverkon kanssa ennenkuin moottorin syöttölähde vaihdetaan taajuusmuuttajalta verkkoon. Tämä onnistuu siten, että taajuusmuuttajassa on lisäosa, esimerkiksi muuntajalla varustettu kortti Measl, syöttöverkon jännittei-5 den mittaamiseksi. Lisäksi ohjausyksikkö voi antaa tarvittavat signaalit ohitus-kontaktorien ohjaamiseksi sen jälkeen kun käsky ohituksen suorittamiseksi on tullut ja tahdistus on kunnossa. Ohituskäsky voi tulla ulkoiselta ohjauspiiriltä tai taajuusmuuttajan omaan ohjausyksikköön kuuluvan sovellusohjelman antamana.
10
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuo-dot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.
15

Claims (12)

1. Menetelmä vaihtosähkömoottorin (Mi, M2, ... Mn) kytkemiseksi vaihtosähköverkkoon (L) järjestelmässä, johon kuuluu taajuusmuuttaja (FC), 5 jolla moottori käynnistetään, ja kontaktorit (Su, S12, S2i, S22, SNi, Sn2), jossa menetelmässä syöttölähde vaihdetaan kontaktorien avulla taajuusmuuttajalta suoralle verkkosyötölle, jossa menetelmässä taajuusmuuttaja pysäytetään ennen syöttöläh-teen vaihtamista, 10 tunnettu siitä, että menetelmässä: syöttölähteen vaihtamisen yhteydessä kontaktorien ohjaus aloitetaan ennen taajuusmuuttajan pysäyttämistä.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että syöttölähteen vaihtamiseksi tarvittavien kontaktorien ohjaus suoritetaan taajuusmuuttajan ohjausyksikön toimesta.
3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään taajuusmuuttajan oma tiedon- 20 käsittelyaika ja kontaktorien kytkentäviiveiden pituudet kontaktorien ohjauksen aloitushetken määrittämiseksi siten, että kontaktorien ohjaus voidaan aloittaa ennen taajuusmuuttajan pysäyttämistä.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että kytkentäviiveiden pituudet annetaan para- metritietoina.
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kytkentäviiveiden pituudet mitataan. 30
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että moottorin käynnistyksessä käytetään taajuusmuuttajaa, johon on sisällytetty välineet syöttöverkon jännitteen hetkellisar-von mittaamiseksi, ja että syöttöverkon jännitteen hetkellisarvo mitataan, ja taa- 35 juusmuuttajaan kytketyn moottorin syöttöjännite ennen ohituksen vaatimaa py-säytystä ohjataan halutun suuruiseksi ja haluttuun vaihesiirtoon syöttöverkon jännitteen kanssa.
7. Järjestely vaihtosähkömoottorin (Mi, M2, ... Mn) kytkemiseksi vaihtosähköverkkoon (L) järjestelmässä, johon kuuluu taajuusmuuttaja (FC), jolla moottori käynnistetään, ja kontaktorit (Su, S12, S21, S22, Sni, Sn2)> joilla moottori on kytkettävissä vaihtosähkösyöttöverkkoon ja moottoriin, 5 jossa kontaktorit on sovitettu ohjattavaksi siten, että syöttölähde vaihdetaan kontaktorien avulla taajuusmuuttajalta suoralle verkkosyötölle, jossa taajuusmuuttaja on ohjattavissa pysähtymään ennen syöttö-lähteen vaihtamista, tunnettu siitä, että järjestelmä on sovitettu siten, että 10 syöttölähteen vaihtamisen yhteydessä kontaktorien ohjaus aloite taan ennen taajuusmuuttajan pysäyttämistä.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että taajuusmuuttaja on sovitettu siten, että 15 syöttölähteen vaihtamiseksi tarvittavien kontaktorien ohjaus suoritetaan taajuusmuuttajan ohjausyksikön toimesta.
9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että taajuusmuuttaja on sovitettu siten, että se 20 määrittää oman tiedonkäsittelyaikansa ja kontaktorien kytkentäviiveiden pituudet kontaktorien ohjauksen aloitushetken määrittämiseksi siten, että kontaktorien ohjaus voidaan aloittaa ennen taajuusmuuttajan pysäyttämistä.
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 7-9 mukainen järjestely, 25 tunnettu siitä, että taajuusmuuttaja on ohjattavissa siten, että kytkentäviiveiden pituudet annetaan parametritietoina.
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 7-9 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että siinä on välineet, joilla kytkentäviiveiden pi- 30 tuudet voidaan mitata.
12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 7-11 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että moottorin käynnistyksessä käytettävässä taajuusmuuttajassa on välineet syöttöverkon jännitteen hetkellisarvon mittaami-35 seksi, ja että taajuusmuuttajalla voidaan mitata syöttöverkon jännitteen hetkel-lisarvo, ja taajuusmuuttajaan kytketyn moottorin syöttöjännite ennen ohituksen vaatimaa pysäytystä on ohjattavissa halutun suuruiseksi ja haluttuun vaihesiir-toon syöttöverkon jännitteen kanssa.
FI20085186A 2008-02-29 2008-02-29 Sähkömoottorin kytkeminen syöttöverkkoon FI121130B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085186A FI121130B (fi) 2008-02-29 2008-02-29 Sähkömoottorin kytkeminen syöttöverkkoon
EP09152558.4A EP2096748B1 (en) 2008-02-29 2009-02-11 Connection of an electric motor to a supply network
US12/394,947 US8242719B2 (en) 2008-02-29 2009-02-27 Connection of an electric motor to a supply network

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20085186A FI121130B (fi) 2008-02-29 2008-02-29 Sähkömoottorin kytkeminen syöttöverkkoon
FI20085186 2008-02-29

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20085186A0 FI20085186A0 (fi) 2008-02-29
FI20085186A FI20085186A (fi) 2009-08-30
FI121130B true FI121130B (fi) 2010-07-15

Family

ID=39149055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20085186A FI121130B (fi) 2008-02-29 2008-02-29 Sähkömoottorin kytkeminen syöttöverkkoon

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8242719B2 (fi)
EP (1) EP2096748B1 (fi)
FI (1) FI121130B (fi)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010014644B4 (de) * 2010-04-12 2021-07-22 Liebherr-Components Biberach Gmbh Selbstfahrende Arbeitsmaschine mit elektrischem Antriebssystem sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen
NO331388B1 (no) 2010-10-26 2011-12-12 Rolls Royce Marine As Power Electric Systems Bergen Fremgangsmate og innretning for start av motorer i svake nett
FI125784B (fi) * 2010-11-08 2016-02-15 Marioff Corp Oy Palontorjuntajärjestelmän pumppuyksikön sähkömoottoreiden ohjaus
US9379542B2 (en) * 2012-11-20 2016-06-28 General Electric Company System for multiple inverter-driven loads
US9276515B2 (en) * 2013-08-15 2016-03-01 Thomas I. Yeh Motor controller with integrated metering function
WO2015039282A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-26 Abb Technology Ltd. Hybrid electrification system of pump station and optimal operation method thereof
US10056851B2 (en) 2014-05-30 2018-08-21 Eaton Corporation System and method for induction motor speed estimation using a soft starter system
JP7049754B2 (ja) * 2015-02-13 2022-04-07 山洋電気株式会社 モータ制御装置
CN105991080B (zh) * 2015-02-26 2021-09-10 伊顿智能动力有限公司 一种用于电机和供电网的连接装置
KR20160148729A (ko) * 2015-06-01 2016-12-27 엘에스산전 주식회사 복수 전동기의 제어 방법
GB2539204B (en) 2015-06-08 2021-03-24 Ec Power As Starter for a combined heat and power unit
MX2019000993A (es) * 2016-07-29 2019-07-04 Siemens Ag Metodo y dispositivo para el accionamiento de un motor para poner en marcha un molino.
US10819254B2 (en) * 2017-03-20 2020-10-27 Regal Beloit America, Inc. Drive circuit for electric motors
CN110235352B (zh) * 2017-04-13 2022-08-09 深圳市海浦蒙特科技有限公司 多速多功率电机控制方法及控制系统
US11499537B2 (en) * 2017-12-17 2022-11-15 Microchip Technology Incorporated Closed loop torque compensation for compressor applications
JP7340707B2 (ja) * 2020-04-02 2023-09-07 ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト 電力グリッド用の電力サポート装置
DE102020111362A1 (de) * 2020-04-27 2021-10-28 Miele & Cie. Kg Haushaltsgerät mit einem auf ein Wechselspannungsnetz aufschaltbaren Motor
CN114285332B (zh) * 2021-12-31 2023-08-22 深圳市汇川技术股份有限公司 电机驱动系统、方法及存储介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE7905413L (sv) 1979-06-20 1980-12-21 Asea Ab Synkroniseringsanordning
JPS61154498A (ja) 1984-12-27 1986-07-14 Toshiba Corp インバ−タ装置
JPS62213595A (ja) * 1986-03-13 1987-09-19 Toshiba Corp 多相電動機の駆動装置
JPS63167698A (ja) * 1986-12-26 1988-07-11 Matsushita Refrig Co 冷蔵庫等の運転制御装置
SU1654957A1 (ru) 1989-02-07 1991-06-07 Отдел Энергетической Кибернетики Ан Мсср Способ частотного пуска и синхронизации с сетью асинхронного двигател
JPH04248382A (ja) * 1991-01-22 1992-09-03 Sekisui Chem Co Ltd 容量の異なる複数の電動機の始動装置
DE4406794B4 (de) 1994-03-02 2006-02-23 Kimo Industrie-Elektronik Gmbh Verfahren und Schaltungsanordnung zur Realisierung eines Sanftanlaufes von Asynchronmotoren
FR2733863B1 (fr) 1995-05-05 1997-06-06 Schneider Electric Sa Procede de commande d'un gradateur et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede
JP2001169576A (ja) * 1999-12-03 2001-06-22 Mitsubishi Electric Corp 自己起動型同期モータ装置
JP2004104895A (ja) 2002-09-09 2004-04-02 Hitachi Ltd 圧縮機駆動装置及び冷凍空調装置
JP2001231293A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Mitsubishi Electric Corp 同期モータ
US6282910B1 (en) 2000-06-21 2001-09-04 American Standard International Inc. Indoor blower variable speed drive for reduced airflow
JP2006345583A (ja) 2005-06-07 2006-12-21 Kyoto Denkiki Kk 交流電力調整装置
US7764041B2 (en) * 2007-01-22 2010-07-27 Johnson Controls Technology Company System and method to extend synchronous operation of an active converter in a variable speed drive

Also Published As

Publication number Publication date
FI20085186A0 (fi) 2008-02-29
EP2096748A3 (en) 2015-12-09
EP2096748B1 (en) 2018-09-19
US20090218962A1 (en) 2009-09-03
EP2096748A2 (en) 2009-09-02
FI20085186A (fi) 2009-08-30
US8242719B2 (en) 2012-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI121130B (fi) Sähkömoottorin kytkeminen syöttöverkkoon
FI119086B (fi) Menetelmä ja järjestely tuulivoimalan yhteydessä
EP2270968A1 (en) Power Transmission Method and Power Transmission Apparatus
US11128237B2 (en) Electrically coupling a first electrical supply network to a second electrical supply network
RU2734652C1 (ru) Способ и устройство управления без датчика положения для двигателя с постоянными магнитами с приведением в действие посредством длинного кабеля
EP2916137B1 (en) Systems and methods for testing motor drives
Chimonyo et al. Design and analysis of electrical drives using active front end converter
US11201558B2 (en) Operating circuit for coupling a synchronous machine with a voltage network and method for operating it
FI87024C (fi) Foerfarande foer styrning av en kortsluten asynkronmotor och styrkrets
Zargari et al. A PWM CSI-based vector controlled medium voltage AC drive with sinusoidal input and output waveforms
US8368342B2 (en) Apparatus and method for generating electromagnetic torque in an electric machine
US7301736B2 (en) Method and device for shutting down a drive with a matrix converter during a power outage
WO2005010630A1 (en) Soft starter for asynchronous motor
RU2639048C2 (ru) Способ преобразования частоты
JP2004208345A (ja) 三相不平衡電圧抑制装置
Sinha et al. Modified circuit design of VFD for critical loads under single phasing condition
Yeh et al. Fault tolerant operations in adjustable-speed drives and soft starters for induction motors
Mendes et al. Continuous operation performance of faulty induction motor drives
FI81702C (fi) Stroemriktare.
CN104283486A (zh) 交流电动机的驱动系统以及使用该驱动系统的电梯设备
KR100492758B1 (ko) 하이브리드 모터 스타터의 정지 제어회로
CN110677096A (zh) 驱动控制装置、变频器及驱动控制方法
US20220360205A1 (en) Method and apparatus for the start of single-phase induction motors
Asghar Starting Inrush Current Mitigation during Reswitching of Three-Phase Induction Motors by Discontinuous Phase-Controlled Switching
Djokic et al. The influence of overcurrent and undervoltage protection settings on ASD sensitivity to voltage sags and short interruptions

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 121130

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: VACON OY