PL243911B1 - Układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi - Google Patents
Układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi Download PDFInfo
- Publication number
- PL243911B1 PL243911B1 PL433238A PL43323820A PL243911B1 PL 243911 B1 PL243911 B1 PL 243911B1 PL 433238 A PL433238 A PL 433238A PL 43323820 A PL43323820 A PL 43323820A PL 243911 B1 PL243911 B1 PL 243911B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- inverter
- switch
- permanent magnets
- buses
- synchronizer
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 241000555745 Sciuridae Species 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Multiple Motors (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Układ rozruchowy silników synchronicznych (2) wzbudzanych magnesami trwałymi składa się z falownika (1), synchronizatora (3) oraz wyłączników W. Zaciski wejściowe falownika (1) są połączone poprzez wyłącznik W1 z siecią elektroenergetyczną U1 a jego (1) zaciski wyjściowe są połączone poprzez wyłącznik W2 z szynami U2. Silniki (2) są połączone jednymi wyłącznikami W3 z siecią elektroenergetyczna U1, a drugimi wyłącznikami W4 są połączone z szynami U2. Synchronizator (3) jest przyłączony poprzez wyłącznik W5 do sieci U1 i poprzez wyłącznik W6 do szyn U2. Synchronizator (3) może być umieszczony w falowniku (1) i wówczas jest integralną częścią falownika (1). Falownik (1) może być także zasilany z sieci elektroenergetycznej U1 poprzez transformator falownika (4). Wyjście z falownika (1) może być także połączone z szynami U2 poprzez transformator szynowy (5).
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi, które po rozruchu są zasilane napięciem trójfazowym z sieci elektroenergetycznej.
Rozruch asynchroniczny silników synchronicznych jest najczęściej stosowanym rozruchem. W wirniku silnika synchronicznego, oprócz uzwojenia wzbudzenia, jest także uzwojenie rozruchowe, zwykle uzwojenie klatkowe. Po załączeniu uzwojenia stojana do sieci elektroenergetycznej, prąd płynący w uzwojeniu klatkowym współdziała z prądem stojana i generowany jest moment asynchroniczny, który powoduje wirowanie wirnika i doprowadza wirnik do prędkości podsynchronicznej. Przy tej prędkości załącza się prąd wzbudzenia i następuje samosynchronizacja wirnika. Klatkowe uzwojenie rozruchowe zastosowano także w silniku synchronicznym wzbudzanym magnesami trwałymi (Patent RP nr 218489, opubl. 31.12.2014 r.). Według tego rozwiązania wirnik silnika ma zarówno magnesy trwałe jak i uzwojenie klatkowe. Magnesy trwałe są umieszczone w szczelinach w środku jarzma wirnika, a uzwojenie klatkowe składa się z prętów miedzianych umieszczonych w żłobkach na obwodzie zewnętrznym wirnika i zwartych pierścieniami na czołach. Rozruch odbywa się przy pełnym wzbudzeniu strumieniem magnetycznym generowanym przez magnesy trwałe. W czasie rozruchu, po załączeniu napięcia, występuje duży prąd udarowy, siły udarowe i moment udarowy. Siły udarowe generują duże naprężenia i drgania niekorzystnie działające na izolację uzwojenia stojana i elementy konstrukcyjne silnika w szczególności na łożyska. Ponadto w klatce wirnika wydziela się ciepło równe w przybliżeniu energii kinetycznej wszystkich mas wirujących sprzęgniętych z wałem silnika. Ciepło to powoduje wzrost temperatury klatki wirnika i zagraża rozmagnesowaniu termicznemu magnesów trwałych.
Jeśli maszyna robocza charakteryzuje się dużym momentem bezwładności i rozruch odbywa się pod obciążeniem, to do napędu tych maszyn stosuje się silniki asynchroniczne synchronizowane tzw. SASy. W silnikach tych uzwojenie wirnika jest zwykle trójfazowe, które pełni funkcję zarówno uzwojenia rozruchowego jak i uzwojenia wzbudzenia. Rozruch jest rezystancyjny, a po uzyskaniu prędkości podsynchronicznej włącza się prąd wzbudzenia i następuje samosynchronizacja. Takie uzwojenie rozruchowe zastosowano także w silnikach wzbudzanych magnesami trwałym (Patent RP Pat 226639 z dnia 09.03.2017 r.). Silnik ma magnesy trwałe umieszczone w szczelinach wewnątrz jarzma wirnika. Uzwojenie rozruchowe trójfazowe jest umieszczone w żłobkach na obwodzie jarzma, a końce są wyprowadzone na pierścienie ślizgowe. W czasie rozruchu prądy w uzwojeniach stojana i wirnika, w porównaniu z uzwojeniem klatkowym, są znacznie mniejsze. Rozruch jest łagodniejszy.
W opisanych rozwiązaniach niekorzystne jest umieszczenie magnesów trwałych wewnątrz jarzma wirnika, gdyż jarzmo bocznikuje magnesy trwałe i obniża strumień magnetyczny wzbudzenia, zmniejsza się przeciążalność momentem silnika. Uzwojenie pierścieniowe zwiększa koszt wykonania wirnika. Jeśli w dużym zakładzie przemysłowym jest zainstalowanych kilka silników elektrycznych to, stosując rozruch rezystancyjny, wszystkie wirniki powinny mieć pierścieniowe uzwojenie rozruchowe.
Znany jest z patentu CN 107204723A sposób rozruchu silnika synchronicznego z wykorzystaniem falownika wysokiego napięcia. Falownik wysokiego napięcia jest urządzeniem drogim, a ponadto układ rozruchu nie ma odrębnego synchronizatora na którym można obserwować wartości chwilowe napięć falownika i sieci elektroenergetycznej w czasie przełączania zasilania silnika z falownika na sieć, co determinuje bezpieczeństwo przełączania.
Znany jest także z patentu CN 106849724 falownik trakcyjny przetwarzający napięcia DC sieci trakcyjnej na 3-fazowe napięcie AC. Zasilanie falownika jest ze specjalnego układu DC/DC, a na wyjściu falownika jest transformator 3-fazowy. Układy takie są instalowane w pojazdach trakcyjnych i nie odpowiadają warunkom stacjonarnym zasilania silników synchronicznych z sieci 3-fazowej o napięciu stałym.
Celowe jest opracowanie możliwie taniego układu dedykowanego do łagodnego rozruchu silnika z grupy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi.
Według wynalazku układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi składa się z falownika, synchronizatora oraz wyłączników W. Falownik jest połączony z siecią elektroenergetyczną U1 poprzez wyłącznik W1 i transformator. Wyjście z falownika jest połączone, poprzez transformator szynowy i wyłącznik W2, z szynami U2. Silniki M są połączone wyłącznikami W3 z siecią U1 i wyłącznikami W4 z szynami U2. Synchronizator jest połączony wyłącznikiem W5 z siecią U1 i wyłącznikiem W6 z szynami U2.
Układ według wynalazku jest zilustrowany przykładem rozwiązania na rysunkach na których przedstawiono: fig. 1 schemat połączenia falownika ACDCAC, silników M i synchronizatora z siecią elektroenergetyczną U1 i z szynami U2, fig. 2 schemat połączenia falownika ACDCAC i silników M
PL 243911 Β1 z siecią U1 i z szynami U2, fig. 3 schemat połączenia falownika ACDCAC poprzez transformator z siecią U1 i bezpośrednie połączenie z szynami U2 oraz silników M i synchronizatora z siecią U1 i z szynami U2, fig. 4 schemat połączenia falownika ACDCAC poprzez transformatory z siecią U1 i z szynami U2 oraz silników M i synchronizatora z siecią U1 i z szynami U2.
Układ rozruchowy silników synchronicznych M 2 wzbudzanych magnesami trwałymi składa się z falownika ACDCAC 1, synchronizatora 3 oraz wyłączników W. Wszystkie podzespoły układu są trójfazowe. Na rysunkach fig. 1 do fig. 4 przedstawiono jeden falownik ACDCAC 1 i grupę czterech silników M 2. Falownik ACDCAC 1 powinien mieć zakres regulacji częstotliwości f od częstotliwości minimalnej
E ~ U np. 3 Hz do 50 Hz, przy stałym strumieniu magnetycznym Φ = constans, jest to równoważne / f = constans. E oznacza napięcie rotacji, U - napięcie sieci elektroenergetycznej U1. Falownik ACDCAC 1 realizuje rozruch każdego z silników M 2 osobno. Silników M 2 może być więcej lub mniej. Zaciski wejściowe falownika ACDCAC 1 są połączone, poprzez wyłącznik W1, z siecią elektroenergetyczną U1, a jego 1 zaciski wyjściowe są połączone, poprzez wyłącznik W2, z szynami U2. Każdy z silników M 2 jest połączony jednym wyłącznikiem W3 z siecią elektroenergetyczną U1 oraz drugim wyłącznikiem W4 z szynami U2. Synchronizator 3 jest przyłączony poprzez wyłącznik W5 z siecią U1 i poprzez wyłącznik W6 z szynami U2. Synchronizator 3 może być umieszczony także w falowniku ACDCAC 1 i wówczas jest integralną częścią falownika 1. Silniki synchroniczne M 2 stosowane w układach napędowych są dużej mocy i mają napięcie znamionowe 6 kV lub 10 kV. Napięcie sieci elektroenergetycznej U1 z której są zasilane silniki wynosi także 6 kV lub 10 kV. Falowniki na napięcie 6 kV są drogie, a falowników na napięcie 10 kV firmy jeszcze nie oferują. Do rozruchu silników o napięciu znamionowym 6 kV i 10 kV korzystnie jest zastosować falownik na niższe napięcie, które są znacznie tańsze. W tym rozwiązaniu falownik ACDCAC 1 łączy się z siecią elektroenergetyczną U1 poprzez transformator falownika 4. Napięcie wyjściowe falownika 1 zasilającego szyny U2 powinno być równe napięciu znamionowemu silników M. Uzyskuje się to łącząc wyjście z falownika 1 z szynami U2 poprzez transformator szynowy 5, jak na rysunku fig. 4.
Rozruch każdego z silników M 2 przebiega następująco:
- wyłącznikiem W1 załącza się falownik ACDCAC 1 do sieci elektroenergetycznej U1,
- wyłącznikiem W2 łączy się falownik 1 z szynami U2 i na falowniku 1 nastawia się minimalną częstotliwość napięcia,
- wyłącznikiem W4 załącza się do szyn U2 wybrany jeden silnik M 2 i falownikiem 1 podwyższa się częstotliwość napięcia do wartości podsynchronicznej np. 49,5 Hz,
- wyłącznikami W5 i W6 załącza się do sieci U1 i do szyn U2 synchronizator 3,
- synchronizuje się silnik z siecią elektroenergetyczną U1 poprzez korektę częstotliwości falownika 1,
- przy zgodności częstotliwości i zgodności faz, wyłącza się wyłącznik W4 i załącza się wyłącznik W3, to jest koniec rozruchu.
Układ falownika i synchronizatora jest gotowy do rozruchu kolejnego silnika M 2. Jeśli rozruchu kolejnego silnika nie przeprowadza się to należy wyłączyć falownik 1 wyłącznikiem W1 z sieci U1 i wyłącznikiem W2 z szyn U2. Wyłączyć należy także synchronizator 3, wyłącznikami W5 i W6, z sieci U1 i z szyn U2. W układzie oszczędnościowym wyłączników W2 i W6 może nie być. Falownik 1 i synchronizator 3 mogą być na stałe połączone z szynami.
Przedstawiony układ rozruchowy i sposób rozruchu gwarantuje łagodny, bez udarowy, rozruch silników synchronicznych wzbudzonych magnesami trwałymi.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi składa się z falownika, transformatorów, synchronizatora oraz wyłączników i jest, znamienny tym, że falownik (1) jest połączony z siecią elektroenergetyczną U1 poprzez wyłącznik W1 i transformator (4), a wyjście z falownika (1) jest połączone poprzez transformator szynowy (5) i wyłącznik W2 z szynami U2, przy czym silniki M (2) są połączone wyłącznikami W3 z siecią U1, a z szynami U2 są połączone wyłącznikami W4, natomiast synchronizator (3) jest połączony wyłącznikiem W5 z siecią U1 i wyłącznikiem W6 z szynami U2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL433238A PL243911B1 (pl) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL433238A PL243911B1 (pl) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL433238A1 PL433238A1 (pl) | 2021-01-11 |
PL243911B1 true PL243911B1 (pl) | 2023-10-30 |
Family
ID=74121347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL433238A PL243911B1 (pl) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL243911B1 (pl) |
-
2020
- 2020-03-13 PL PL433238A patent/PL243911B1/pl unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL433238A1 (pl) | 2021-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR940002926B1 (ko) | 시동 발전기 시스템 | |
US6504261B2 (en) | Synchronous generator having auxiliary power windings and variable frequency power source and method for use | |
Tessarolo et al. | Design and testing of a 45-MW 100-Hz quadruple-star synchronous motor for a liquefied natural gas turbo-compressor drive | |
US5055700A (en) | Brushless generator having prime mover start capability | |
KR101776354B1 (ko) | 전기 기기의 보호 회로 및 보호 방법 | |
US20050046398A1 (en) | Control apparatus for a starter/generator system | |
US20120268053A1 (en) | Alternating current machine with increased torque above and below rated speed for hybrid/electric propulsion systems | |
US10584671B2 (en) | Brushless starter generator | |
JP6563143B2 (ja) | ブラシレス同期発電装置 | |
CN108880363A (zh) | 三级式无刷同步电机异步起动控制方法及系统 | |
US3823357A (en) | Starting device for a synchronous machine | |
CN108847796A (zh) | 三级式无刷同步电机磁阻式起动控制方法及系统 | |
Das et al. | Characteristics and analysis of starting of large synchronous motors | |
PL243911B1 (pl) | Układ rozruchowy silników synchronicznych wzbudzanych magnesami trwałymi | |
JPH07245998A (ja) | ブラシレス励磁機を備えた発電設備の始動装置 | |
FI119135B (fi) | Tahtikone | |
RU2415507C1 (ru) | Способ пуска трехфазного высоковольтного электродвигателя переменного тока | |
Jackson | Mill motors for adjustable-speed AC drives | |
EP3247037A1 (en) | A turbogenerator set | |
JPS61124278A (ja) | 誘導電動機の始動方法 | |
JP2856869B2 (ja) | 可変速揚水発電設備の運転方法 | |
US20040164701A1 (en) | Electrodynamic machines and components therefor and methods of making and using same | |
Rao et al. | Brushless induction synchronous generator | |
FI119790B (fi) | Järjestely tahtikoneessa | |
SU1415344A1 (ru) | Синхронный генератор |