RU110559U1

RU110559U1 - DEVICE FOR AUTOMATIC COMPENSATION OF REACTIVE POWER OF ASYNCHRONOUS MOTORS

Info

Publication number: RU110559U1
Application number: RU2011125703/07U
Authority: RU
Inventors: Леонид Эфраимович Шварцбург; Светлана Ильинична Гвоздкова; Игорь Николаевич Михайлов
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2011-11-20

Abstract

Устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, организованное в виде коммутационно связанных средств для создания компенсационного тока и средства коммутации для подключения к каждой из фаз обмоток статора асинхронного двигателя, отличающееся тем, что оно снабжено блоком задатчика тока, блоком измерителя тока, узлом сравнения, при этом каждое из средств для создания компенсационного тока выполнено в виде блока параллельно соединенных конденсаторов, а средство коммутации выполнено в виде блока промежуточных реле, причем первые внешние зажимы конденсаторов подключены к началу статорной обмотки асинхронного двигателя, а вторые внешние зажимы - к концам обмоток блока промежуточных реле, обмотки которого шунтированы резисторами и замыкающие контакты которого предназначены для подключения необходимого числа блока конденсаторов и резисторов, обеспечивающих согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи асинхронного двигателя, кроме того, концы обмоток блока промежуточных реле соединены с концом статорной обмотки асинхронного двигателя, а начала обмоток подключены к устройству сравнения, обеспечивающему возможность определения разности между величиной потребляемого тока и значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемым блоком задатчика тока. A device for automatic compensation of reactive power of asynchronous motors, organized in the form of switching-connected means for creating a compensation current and switching means for connecting to each phase of the stator windings of an induction motor, characterized in that it is equipped with a current commander unit, a current meter unit, a comparison unit, each of the means for creating a compensation current is made in the form of a block of parallel-connected capacitors, and the switching means is made in the form of a block intermediate relays, with the first external clamps of the capacitors connected to the beginning of the stator winding of the induction motor, and the second external clamps to the ends of the windings of the block of intermediate relays, the windings of which are shunted by resistors and the closing contacts of which are designed to connect the required number of capacitor blocks and resistors that match the rated voltage capacitors with the phase voltage of the power circuit of an induction motor, in addition, the ends of the windings of the intermediate relay unit are connected end of the stator winding of the asynchronous motor, and the start winding are connected to a comparison device providing the possibility of determining the difference between the value of the consumed current and the current value determined by the processing power, installed supply current setpoint.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, работающих при мощностях, меньших номинальных значений, с целью обеспечения общего снижения потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижения энергоемкости технологического процесса в целом с точки зрения энерго- и ресурсосбережения при реализации технологических процессов обработки для машиностроительного оборудования.The proposed utility model relates to electrical engineering, namely, devices for automatic compensation of the reactive power of induction motors operating at powers lower than the nominal values, in order to ensure a general reduction in the current consumption of each phase of the induction motor, and hence reduce the energy consumption of the process as a whole from the point view of energy and resource conservation in the implementation of technological processing processes for engineering equipment.

Известно устройство для симметрирования и компенсации реактивной мощности, содержащее первый трехфазный выключатель, три трехфазные батареи конденсаторов с соединением конденсаторов каждой батареи треугольником с тремя внешними зажимами, третьи из которых подключены к фазам питающей сети через второй трехфазный выключатель, выполненный с пофазным независимым управлением, отличающееся тем, что в него введены дополнительный трехфазный выключатель и три нормально замкнутых однополюсных выключателя, при этом трехфазные батареи конденсаторов первыми внешними зажимами напрямую, а вторыми внешними зажимами через нормально замкнутые однополюсные выключатели соединены в три общие точки, которые подключены к входам контактов первого и дополнительного трехфазных выключателей, сблокированных от одновременного включения и через контакты первого трехфазного выключателя могут быть подключены к фазам питающей сети, а через контакты дополнительного трехфазного выключателя, замкнутые между собой на выходе, - к нулевому проводу питающей сети (Патент РФ №2229766, H02J 3/18, 2002 г.).A device for balancing and compensating reactive power, comprising a first three-phase switch, three three-phase capacitor banks with a capacitor connection of each battery with a triangle with three external terminals, the third of which are connected to the phases of the supply network through a second three-phase switch made with phase-wise independent control, characterized in that an additional three-phase switch and three normally closed single-pole switches are introduced into it, while the three-phase batteries are the first external clamps directly, and the second external clamps through normally closed single-pole switches are connected to three common points that are connected to the inputs of the contacts of the first and additional three-phase switches, blocked from simultaneous switching on and through the contacts of the first three-phase switch can be connected to the phases of the mains, and through the contacts of an additional three-phase switch, closed between each other at the output, to the neutral wire of the supply network (RF Patent No. 2229766, H02J 3/18, 2002).

К недостаткам известного устройства относится невозможность автоматической компенсации реактивной мощности, возникающей за счет реализации технологических процессов обработки с мощностями существенно меньшими номинальной мощности двигателя.The disadvantages of the known device include the impossibility of automatic compensation of reactive power arising from the implementation of technological processing processes with capacities significantly lower than the rated motor power.

Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя, содержащее трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток, а вторые зажимы конденсаторов подключены к началам статорных обмоток и к зажимам выключателя, коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора и конденсаторов, выполненный в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключена параллельно одной из статорных обмоток, а резистор зашунтирован контактом магнитного пускателя, другие контакты магнитного пускателя, подключенные между точками соединения концов статорных обмоток и конденсаторов. (Патент РФ №2288534, Н02Р1/42, 2005 г.).Closest to the claimed device is a device for starting and compensating for reactive power of an induction motor, comprising a three-phase switch, the terminals of which are connected to the beginnings of the stator windings, capacitors, the first terminals of which are connected to the ends of the stator windings, and the second terminals of the capacitors are connected to the beginnings of the stator windings and to to the terminals of the switch, a switching device designed to switch the connection circuit of the stator windings and capacitors, made in the form of a magnetic starter I, the coil of which, together with a series-connected resistor, is connected in parallel to one of the stator windings, and the resistor is shunted by the contact of the magnetic starter, other contacts of the magnetic starter connected between the connection points of the ends of the stator windings and capacitors. (RF patent №2288534, Н02Р1 / 42, 2005).

Известное устройство обеспечивает ограничение пускового тока и компенсацию реактивной мощности асинхронного двигателя, однако к его недостаткам также относится невозможность автоматической компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя при различных величинах нагрузок в рабочем режиме.The known device provides a limitation of the starting current and compensation of the reactive power of the induction motor, however, its disadvantages also include the inability to automatically compensate for the reactive power of the induction motor at various loads in the operating mode.

Поставленной технической задачей заявленной полезной модели является обеспечение создания компенсационных токов в блоке конденсаторов устройства для автоматической компенсации, что в конечном итоге приводит к снижению потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя и обеспечивает автоматическую компенсацию реактивной мощности асинхронного двигателя при различных величинах нагрузок в рабочем режиме, то есть снижение энергоемкости технологических процессов обработки для машиностроительного оборудования.The technical task of the claimed utility model is to ensure the creation of compensation currents in the capacitor block of the device for automatic compensation, which ultimately leads to a decrease in the current consumption of each phase of the induction motor and provides automatic compensation of the reactive power of the asynchronous motor at various loads in the operating mode, i.e. reduction of energy consumption of technological processes of processing for machine-building equipment.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, организованное в виде коммутационно связанных средств для создания компенсационного тока и средства коммутации для подключения к каждой из фаз обмоток статора асинхронного двигателя, согласно полезной модели, снабжено блоком задатчика тока, блоком измерителя тока, узлом сравнения и резисторами, при этом каждое из средств для создания компенсационного тока выполнено в виде блока параллельно соединенных конденсаторов, а средство коммутации выполнено в виде блока промежуточных реле, причем, одни из внешних зажимов конденсаторов подключены к началу статорной обмотки асинхронного двигателя, а другие - к концам обмоток блока промежуточных реле, обмотки которого шунтированы резисторами, обеспечивающие регулировку тока срабатывания промежуточных реле, и замыкающие контакты обмоток промежуточных реле соединены с блоком конденсаторов и резисторами, которые обеспечивают согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи асинхронного двигателя, кроме того, концы обмоток блока промежуточных реле соединены с концом статорной обмотки асинхронного двигателя, а начала обмоток подключены к узлу сравнения, обеспечивающим возможность определения разности между величиной потребляемого тока и значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемьм блоком задатчика тока.The stated technical problem is solved due to the fact that the device for automatic compensation of the reactive power of induction motors, organized in the form of switching-connected means for creating a compensation current and switching means for connecting to each of the phases of the stator windings of the asynchronous motor, according to the utility model, is equipped with a current setting unit , a current meter unit, a comparison unit, and resistors, each of which means for creating a compensation current is made in the form of a block parallel to connected capacitors, and the switching means is made in the form of an intermediate relay block, and some of the external clamps of the capacitors are connected to the beginning of the stator winding of the asynchronous motor, while others are connected to the ends of the windings of the intermediate relay block, the windings of which are shunted by resistors, providing adjustment of the response current of the intermediate relays, and the closing contacts of the windings of the intermediate relays are connected to the block of capacitors and resistors, which ensure the matching of the rated voltage of the capacitors with voltage of the power circuit of the induction motor, in addition, the ends of the windings of the intermediate relay unit are connected to the end of the stator winding of the asynchronous motor, and the beginning of the windings are connected to the comparison unit, which makes it possible to determine the difference between the current consumption and the current value determined by the power of the processing process, set by the unit current setter.

Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где представлена блок-схема устройства для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей.The claimed utility model is illustrated by graphic materials, which shows a block diagram of a device for automatic compensation of reactive power of induction motors.

Устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей содержит блок 1 задатчика тока, блок 2 измерителя тока, узел 3 сравнения, средство коммутации, выполненное в виде блока 4 промежуточных реле 5, 6 и 7, которые шунтированы соответственно резисторами 8, 9, 10, при этом концы 11, 12, 13 обмоток блока 4 промежуточных реле 5, 6, 7 соединены с концом 14 статорной обмотки 15 асинхронного двигателя, а начала 16, 17, 18 обмоток промежуточных реле 4, 5, 6 подключены к узлу 3 сравнения, обеспечивающим возможность определения разности между величиной тока, потребляемого статорной обмоткой 15, и значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемым блоком 1 задатчика тока, средство для создания компенсационного тока выполнено в виде блока 19 параллельно соединенных конденсаторов 20, 21, 22, одни из внешних зажимов 23, 24, 25 подключены к началу 26 статорной обмотки асинхронного двигателя 15, а вторые внешние зажимы 27, 28, 29 - к концам 11, 12, 13 обмоток блока 4 промежуточных реле 5, 6, 7. Замыкающие контакты 30, 31, 32 обмоток блока 4 соединены с блоком 19 конденсаторов 20, 21, 22, и резисторами 33, 34, 35, обеспечивающими согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи асинхронного двигателя.A device for automatically compensating reactive power of induction motors comprises a current sensing unit 1, a current measuring device 2, a comparison unit 3, switching means made in the form of a block 4 of intermediate relays 5, 6 and 7, which are shunted by resistors 8, 9, 10, respectively, when the ends 11, 12, 13 of the windings of the block 4 of the intermediate relay 5, 6, 7 are connected to the end 14 of the stator winding 15 of the induction motor, and the beginning 16, 17, 18 of the windings of the intermediate relays 4, 5, 6 are connected to the node 3 comparison, providing the opportunity determining the difference between the amount of current consumed by the stator winding 15, and the current value determined by the power of the processing process set by the current sensing unit 1, the means for creating the compensation current is made in the form of a block 19 of parallel-connected capacitors 20, 21, 22, one of the external clamps 23, 24, 25 are connected to the beginning 26 of the stator winding of the induction motor 15, and the second external clamps 27, 28, 29 to the ends 11, 12, 13 of the windings of the block 4 of the intermediate relay 5, 6, 7. The closing contacts 30, 31, 32 of the windings of the block 4 are connected with block 19 of capacitors 20, 21, 22, and res tori 33, 34, 35, ensuring coordination of the rated voltage of the capacitors with the phase voltage of the power circuit of an induction motor.

Устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей работает следующим образом.A device for automatic compensation of the reactive power of induction motors works as follows.

Величина потребляемого тока, определяемая блоком 2 измерителя тока, сравнивается в узле 3 сравнения со значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемым блоком 1 задатчика тока. В случае превышения значения потребляемого тока разность поступает на блок 4 промежуточных реле 5, 6, 7, ток срабатывания которых регулируется шунтирующими резисторами 8, 9, 10. При срабатывании, например, соответствующего реле блока 4 замыкаются соответствующие замыкающие контакты 30, 31, 32, подключая необходимое число конденсаторов 20, 21, 22 блока конденсаторов 19. При этом шунтирующие резисторы 8, 9, 10 подбираются таким образом, чтобы включение последующего реле не изменяло состояние всех остальных реле блока 4. Это обеспечивает параллельное включение конденсаторов 20, 21, 22 блока конденсаторов 19 для обеспечения необходимой компенсации сдвига фаз посредством снижения реактивной составляющей потребляемого тока, то есть компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей. Этот алгоритм работы обеспечивает общее снижение потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижение энергоемкости технологического процесса обработки для машиностроительного оборудования. Резисторы 33, 34, 35 обеспечивают согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи электродвигателя. Число промежуточных реле 5, 6, 7 блока 4 и конденсаторов 20, 21, 22 блока 19 определяют число ступеней компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя.The amount of current consumed, determined by the current meter unit 2, is compared in the comparison unit 3 with the current value determined by the processing power set by the current unit unit 1. In case of exceeding the value of the consumed current, the difference enters the block 4 of intermediate relays 5, 6, 7, the response current of which is regulated by shunt resistors 8, 9, 10. When, for example, the corresponding relay of block 4 is activated, the corresponding make contacts 30, 31, 32, connecting the required number of capacitors 20, 21, 22 of the block of capacitors 19. In this case, the shunt resistors 8, 9, 10 are selected so that the inclusion of a subsequent relay does not change the state of all other relays of block 4. This ensures parallel switching on the capacitors 20, 21, 22 of the block of capacitors 19 to provide the necessary compensation for the phase shift by reducing the reactive component of the current consumption, that is, compensation of the reactive power of induction motors. This operation algorithm provides a general reduction in the current consumption of each phase of the induction motor, and hence a reduction in the energy intensity of the processing process for machine-building equipment. Resistors 33, 34, 35 provide matching the rated voltage of the capacitors with the phase voltage of the power circuit of the electric motor. The number of intermediate relays 5, 6, 7 of block 4 and the capacitors 20, 21, 22 of block 19 determine the number of stages for compensating the reactive power of an induction motor.

Экспериментальные исследования полезной модели показали, что снижение величины потребляемого тока при реализации технологических процессов достигает 3-4 кратной величины, а значит и в 3-4 раза уменьшается энергоемкость этих процессов.Experimental studies of the utility model have shown that the reduction in the current consumption during the implementation of technological processes reaches 3-4 times, and therefore the energy intensity of these processes decreases by 3-4 times.

Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает автоматическую компенсацию реактивной мощности асинхронных двигателей, что способствует общему снижению потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижению энергоемкости технологического процесса, то есть реализацию заявленного в формуле полезной модели результата.Thus, the claimed utility model provides automatic compensation of the reactive power of induction motors, which contributes to the overall reduction of the current consumption of each phase of the induction motor, and hence the energy consumption of the process, that is, the implementation of the result stated in the formula of the utility model.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the features indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable set of necessary features sufficient to obtain the desired technical result.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed compound by individual features are well known in the art and require no further explanation.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, работающих при мощностях, меньших номинальных значений с целью обеспечения общего снижения потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижения энергоемкости технологических процессов обработки для машиностроительного оборудования;- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is designed to automatically compensate for the reactive power of induction motors operating at powers lower than the nominal values in order to ensure a general reduction in the current consumption of each phase of the induction motor, and hence reduce the energy consumption of processing processes for machine-building equipment ;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form as described in the independent claim of the utility model formula, the possibility of its implementation using the means and methods known from the prior art on the priority date as described in the application materials is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed object meets the requirements of the patentability condition of “novelty” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

A device for automatic compensation of reactive power of asynchronous motors, organized in the form of switching-connected means for creating a compensation current and switching means for connecting to each phase of the stator windings of an induction motor, characterized in that it is equipped with a current commander unit, a current meter unit, a comparison unit, each of the means for creating a compensation current is made in the form of a block of parallel-connected capacitors, and the switching means is made in the form of a block intermediate relays, with the first external clamps of the capacitors connected to the beginning of the stator winding of the induction motor, and the second external clamps to the ends of the windings of the block of intermediate relays, the windings of which are shunted by resistors and the closing contacts of which are designed to connect the required number of capacitor blocks and resistors that match the rated voltage capacitors with the phase voltage of the power circuit of an induction motor, in addition, the ends of the windings of the intermediate relay unit are connected end of the stator winding of the asynchronous motor, and the start winding are connected to a comparison device providing the possibility of determining the difference between the value of the consumed current and the current value determined by the processing power, installed supply current setpoint.