RU2748215C1 - Device for improving the energy efficiency of an asynchronous electric drive - Google Patents
Device for improving the energy efficiency of an asynchronous electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748215C1 RU2748215C1 RU2020133500A RU2020133500A RU2748215C1 RU 2748215 C1 RU2748215 C1 RU 2748215C1 RU 2020133500 A RU2020133500 A RU 2020133500A RU 2020133500 A RU2020133500 A RU 2020133500A RU 2748215 C1 RU2748215 C1 RU 2748215C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- controller
- contactor
- electric drive
- circuit
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 19
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/26—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor
- H02P1/32—Arrangements 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 star/delta switching
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control specially adapted for optimising the efficiency at low load
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
- H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергосбережения и может быть использовано в судовом и береговом асинхронном электроприводе для повышения его энергоэффективности при малом коэффициенте загрузки установленного электродвигателя.The invention relates to the field of energy saving and can be used in a ship and coastal asynchronous electric drive to increase its energy efficiency with a low load factor of the installed electric motor.
Известен ряд конструктивно-технических решений (КТР), способов и устройств позволяющих повысить энергоэффективность (коэффициент полезного действия (КПД) и коэффицинт мощности (cosϕ)) асинхронного электропривода (ЭП) при пониженном коэффициенте загрузки установленного электродвигателя (ЭД) [Краснов И.Ю. Методы и средства энергосбережения на промышленных предприятиях: учебное пособие / И.Ю. Краснов; Томский политехнический университет.- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 186 с.]:A number of design and technical solutions (CTE), methods and devices are known to improve energy efficiency (efficiency (efficiency) and power factor (cosϕ)) of an asynchronous electric drive (ED) with a reduced load factor of the installed electric motor (ED) [Krasnov I.Yu. Methods and means of energy saving at industrial enterprises: textbook / I.Yu. Krasnov; Tomsk Polytechnic University. - Tomsk: Publishing house of Tomsk Polytechnic University, 2012. - 186 p.]:
1. Применение энергосберегающих ЭД, в которых снижение потерь мощности достигается за счет увеличения объемов активных материалов (меди и стали) в конструкции статора и ротора самого ЭД. Такие энергосберегающие ЭД имеют несколько лучшие показатели энергоэффективности по сравнению с обычными ЭД. Однако при малом коэффициенте загрузки КПД и cosϕ таких ЭД имеют достаточно низкие значения. Кроме того, энергосберегающие ЭД имеют существенно большую стоимость по сравнению с обычными ЭД, что также является недостатком данного КТР.1. The use of energy-saving EM, in which the reduction of power losses is achieved by increasing the volume of active materials (copper and steel) in the structure of the stator and rotor of the EM itself. Such energy-saving EDs have slightly better energy efficiency indicators as compared to conventional EDs. However, with a low load factor, the efficiency and cosϕ of such EMs have rather low values. In addition, energy-saving EDs have a significantly higher cost compared to conventional EDs, which is also a disadvantage of this CTE.
2. Применение ЭД с уменьшенным моментом инерции ротора за счет его удлинения и, соответственно, уменьшения диаметра, или выполнение ротора полым, позволяет уменьшить потери энергии только в переходных процессах. Снижение момента инерции ЭП также может быть получено при использовании двух ЭД половинной мощности вместо одного ЭД при той же скорости вращения. В установившихся режимах работы, а также режимах работы ЭП с недогрузкой, энергоэффективность такого КТР достаточно низкая.2. The use of an electric motor with a reduced moment of inertia of the rotor due to its lengthening and, accordingly, reducing the diameter, or making the rotor hollow, makes it possible to reduce energy losses only in transient processes. A decrease in the moment of inertia of the electric motor can also be obtained by using two electric motors of half power instead of one electric motor at the same rotation speed. In steady-state modes of operation, as well as in the modes of operation of an electric drive with underload, the energy efficiency of such a CTE is rather low.
3. Применение устройств плавного пуска ЭД. В качестве устройств плавного пуска используют, как правило, тиристорный или симисторный регулятор напряжения. Этот способ характеризуется достаточно низкой стоимостью реализации, однако он позволяет, также как описанное выше КТР, улучшить показатели энергоэффективности ЭП только в переходных режимах его работы, что является его недостатком.3. Application of ED soft starters. As a rule, soft starters are used as a thyristor or triac voltage regulator. This method is characterized by a rather low cost of implementation, however, it allows, like the above-described CTE, to improve the energy efficiency of the electric drive only in transient modes of its operation, which is its disadvantage.
4. Применение частотно-регулируемого ЭП с использованием полупроводниковых частотных преобразователей (ППЧ). Этот способ обеспечивает достаточно высокие показатели энергоэффективности как в номинальном, так и в частичных (долевых) режимах работы ЭП. Однако установка ППЧ не всегда целесообразна по ряду причин: во-первых, из-за высокой стоимости ППЧ; во-вторых, из-за снижения общего КПД ЭП, т.к. дополнительно к потерям в ЭД добавляются потери в ППЧ; в-третьих, из-за снижения надежности ЭП в целом и необходимости его обслуживания высококвалифицированным персоналом. В силу вышеизложенных недостатков данного способа массовое его применение нецелесообразно.4. Application of a frequency-controlled electric drive using semiconductor frequency converters (PFC). This method provides sufficiently high energy efficiency indicators both in nominal and in partial (fractional) modes of operation of the electric drive. However, the installation of the PCB is not always advisable for a number of reasons: first, because of the high cost of the PCB; secondly, due to a decrease in the overall efficiency of the electric drive, since in addition to the losses in the ED, the losses in the PCB are added; thirdly, due to a decrease in the reliability of the electronic signal system as a whole and the need for its maintenance by highly qualified personnel. Due to the above disadvantages of this method, its massive use is impractical.
Также известно устройство для повышения энергоэффективности асинхронного ЭП за счет уменьшения пусковых токов содержащегося в нем трехфазного короткозамкнутого ЭД путем переключения его обмоток со схемы звезда (Y) при пуске на схему треугольник (Δ) в работе, принятое за прототип [Ильинский В.В. Электропривод: энерго- и ресурсосбережение [Текст], учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Н.Ф. Ильинский, В. В. Москаленко. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 208 с.]. Данное устройство содержит асинхронный трехфазный короткозамкнутый ЭД и традиционную релейно-контакторную аппаратуру, включающую магнитный пускатель, реле времени и два контактора, катушки которых соединены между собой параллельно. Также устройство содержит автоматический выключатель, служащий для подключения ЭД с данной релейно-контакторной аппаратурой к сети и его защиты от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Реле времени обеспечивает подключение катушек данных контакторов к сети с выдержкой времени. А контакторы служат для коммутации обмоток ЭД - соединения их на схему звезда (Y) при пуске, и последующего, с небольшой временной задержкой 1,5…2 с, их пересоединения на схему треугольник (Δ).It is also known a device for increasing the energy efficiency of an asynchronous electric drive by reducing the starting currents of the three-phase short-circuited electric motor contained in it by switching its windings from the star (Y) circuit when starting to the triangle circuit (Δ) in operation, taken as a prototype [Ilyinsky V.V. Electric drive: energy and resource saving [Text], textbook. manual for stud. higher. study. institutions / N.F. Ilyinsky, V.V. Moskalenko. - M .: Publishing Center "Academy", 2008. - 208 p.]. This device contains an asynchronous three-phase short-circuited EM and traditional relay-contactor equipment, including a magnetic starter, a time relay and two contactors, the coils of which are connected in parallel. The device also contains a circuit breaker used to connect the EM with this relay-contactor equipment to the network and to protect it from short-circuit currents and overload currents. The time relay provides the connection of the coils of these contactors to the network with a time delay. And the contactors are used for switching the EM windings - connecting them to a star (Y) circuit at start-up, and subsequent, with a small time delay of 1.5 ... 2 s, reconnecting them to a triangle circuit (Δ).
За счет понижения напряжения снижается, в соответствии с законом Ома, и ток, потребляемый ЭД, также снижаются пропорционально квадрату этого тока и электрические потери в обмотках его статора. Недостатком этого устройства является то, что практически оно используется только в кратковременном режиме - при пуске ЭП, и позволяет, соответственно, повысить его энергоэффективность только во время кратковременного пуска. Устройств, позволяющих автоматически переключать обмотки ЭД со схемы звезда (Y) на схему треугольник (Δ) и обратно, в зависимости от коэффициента его загрузки, в известной литературе не найдено.By lowering the voltage, it decreases, in accordance with Ohm's law, and the current consumed by the EM also decreases in proportion to the square of this current and the electrical losses in the windings of its stator. The disadvantage of this device is that in practice it is used only in a short-term mode - when starting an electric drive, and allows, accordingly, to increase its energy efficiency only during a short-term start. Devices that allow automatically switching the EM windings from a star (Y) circuit to a delta circuit (Δ) and vice versa, depending on its load factor, have not been found in the known literature.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в устранении указанного недостатка, а именно: обеспечить снижение потерь в асинхронном ЭП не только в кратковременном, но и в продолжительном режиме его работы при малом коэффициенте загрузки.The technical problem to be solved by the claimed invention consists in eliminating the indicated drawback, namely: to ensure a decrease in losses in an asynchronous electric drive not only in a short-term, but also in a long-term mode of its operation with a low load factor.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для повышения энергоэффективности асинхронного электропривода, содержащем асинхронный трехфазный короткозамкнутый ЭД и магнитный пускатель, в отличие от него, заявляемое устройство дополнительно содержит подключенный к обмоткам ЭД фазометр и/или датчик тока, контроллер с источником его питания и переключающий контактор. При этом выход фазометра и/или датчика тока соединен входом данного контроллера, а выход контроллера соединен с катушкой переключающего контактора. Контроллер запрограммирован таким образом, что подачу тока в катушку контактора, который при этом соединяет обмотки ЭД посредством его контактов в схему треугольник, он подает при повышении коэффициента мощности и/или тока ЭД с временной задержкой, а при понижении коэффициента мощности и/или тока ЭД подача тока контроллером в катушку контактора с такой же временной задержкой прекращается, обмотки ЭД при этом посредством контактов контактора соединяются в схему звезда.The task is achieved by the fact that in the known device for increasing the energy efficiency of an asynchronous electric drive, containing an asynchronous three-phase short-circuited EM and a magnetic starter, in contrast to it, the claimed device additionally contains a phase meter and / or a current sensor connected to the EM windings, a controller with its power source and changeover contactor. In this case, the output of the phase meter and / or current sensor is connected to the input of this controller, and the output of the controller is connected to the coil of the switching contactor. The controller is programmed in such a way that the current supply to the contactor coil, which at the same time connects the EM windings through its contacts to the triangle circuit, is supplied with an increase in the power factor and / or EM current with a time delay, and with a decrease in the power factor and / or EM current the supply of current by the controller to the contactor coil with the same time delay stops, the EM windings are connected to the star circuit by means of the contacts of the contactor.
В частном случае временная задержка подачи тока контроллером в катушку контактора равна 10 с. In a particular case, the time delay of the current supply by the controller to the contactor coil is 10 s.
Благодаря тому, что в данном устройстве осуществляется автоматическое переключение обмоток ЭД со схемы треугольник (Δ) на схему звезда (Y) при каждом понижении его коэффициента мощности и/или тока, т.е. при понижении коэффициента его загрузки, обеспечивается понижение напряжения питания, а следовательно, снижение потребляемого тока и экономия электроэнергии.Due to the fact that this device automatically switches the EM windings from the delta circuit (Δ) to the star circuit (Y) with each decrease in its power factor and / or current, i.e. with a decrease in its load factor, a decrease in the supply voltage is provided, and, consequently, a decrease in current consumption and energy savings.
Благодаря тому, что автоматическое переключение обмоток ЭД со схемы треугольник (Δ) на схему звезда (Y) производится во время продолжительной его работы при каждом соответствующем понижении коэффициента мощности и/или тока, обеспечивается существенное повышение энергоэффективности заявляемого изобретения.Due to the fact that the automatic switching of the EM windings from the triangle (Δ) circuit to the star (Y) circuit is carried out during its continuous operation with each corresponding decrease in the power factor and / or current, a significant increase in the energy efficiency of the invention is provided.
За счет того, что подача тока контроллером в катушку переключающего контактора осуществляется с временной задержкой, во-первых, исключается пуск ЭД с соединенными в схему треугольник (Δ) его обмотками, благодаря чему обеспечивается понижение пусковых токов электродвигателя; а во-вторых, исключается переключение его обмоток при кратковременной работе в режиме малых нагрузок или холостого хода, благодаря чему увеличивается эксплуатационный ресурс контактора и надежность ЭП в целом, что является дополнительным его преимуществом.Due to the fact that the supply of current by the controller to the coil of the switching contactor is carried out with a time delay, firstly, the start of the EM with its windings connected to the triangle (Δ) circuit is excluded, thereby reducing the starting currents of the electric motor; and secondly, switching of its windings is excluded during short-term operation at low loads or idling, which increases the operating life of the contactor and the reliability of the electric drive as a whole, which is its additional advantage.
Заявляемое изобретение характеризуется большей надежностью по сравнению с прототипом еще и потому, что в его конструкции содержится два коммутационных аппарата - один переключающий контактор и один магнитный пускатель, а у прототипа коммутационных аппаратов вдвое больше - два контактора, механическое реле времени и магнитный пускатель.The claimed invention is characterized by greater reliability compared to the prototype also because its design contains two switching devices - one switching contactor and one magnetic starter, and the prototype switching devices have twice as many - two contactors, a mechanical time relay and a magnetic starter.
Еще одним дополнительным преимуществом заявляемого изобретения является невысокая его цена, соизмеримая со стоимостью прототипа, т.к. стоимость фазометра, датчика тока и типового контроллера, невелика.Another additional advantage of the claimed invention is its low price, commensurate with the cost of the prototype, tk. the cost of a phase meter, a current sensor and a typical controller is not high.
Заявляемое изобретение иллюстрируется: фиг. 1 - Функциональная электрическая схема электропривода.The claimed invention is illustrated: FIG. 1 - Functional electrical diagram of the electric drive.
Заявляемое устройство повышения энергоэффективности асинхронного электропривода реализуется посредством схемы, изображенной на фиг. 1. Данная схема содержит автоматический выключатель (АВ) (1), нереверсивный магнитный пускатель (МП) (2) с его типовой электрической схемой, включающей кнопку пуск (3), кнопку стоп (4), тепловое реле (5) с его нормально замкнутым контактом (5.1), катушку (6) МП (2), главные его контакты (6.2) и замыкающий его блок-контакт (6.1). При этом кнопка пуск (3) соединена последовательно с кнопкой стоп (4), контактом теплового реле (5.1) и катушкой (6) МП (2). Блок-контакт (6.1) МП (2) включен параллельно кнопке пуск (3), а его главные контакты (6.2) включены в цепь обмотки статора (не показано) асинхронного ЭД (7) последовательно с тепловым реле (5) и АВ (1). Также устройство содержит включенный на линейное напряжение, например В - С, фазометр (8) и/или датчик тока (не показано), включенный в одну из фаз - А, В или С, контроллер (9) с его источником питания (10) и переключающий контактор (11). Выход фазометра (8) и/или датчика тока (не показано) соединен со входом контроллера (9).The inventive device for increasing the energy efficiency of an asynchronous electric drive is implemented by means of the circuit shown in FIG. 1. This circuit contains a circuit breaker (AB) (1), a non-reversible magnetic starter (MP) (2) with its typical electrical circuit, including a start button (3), a stop button (4), a thermal relay (5) with its normal closed contact (5.1), coil (6) MP (2), its main contacts (6.2) and its closing block contact (6.1). In this case, the start button (3) is connected in series with the stop button (4), the contact of the thermal relay (5.1) and the coil (6) MP (2). The auxiliary contact (6.1) MP (2) is connected in parallel with the start button (3), and its main contacts (6.2) are connected to the stator winding circuit (not shown) of the asynchronous EM (7) in series with the thermal relay (5) and AB (1 ). The device also contains a phase meter (8) and / or a current sensor (not shown) connected to one of the phases - A, B or C, a controller (9) with its power source (10) connected to a line voltage, for example, B - C and a changeover contactor (11). The output of the phase meter (8) and / or the current sensor (not shown) is connected to the input of the controller (9).
МП (2) служит для пуска ЭД (7), его остановки, а также защиты от токовой перегрузки. При необходимости реверса ЭД (7) МП (2) используют реверсивного типа (не показано). АВ (1) служит для включения и отключения электрической цепи, а также для ее защиты от токов короткого замыкания. В качестве источника питания (10) контроллера (9) служит однофазный трансформатор напряжения. В качестве датчика тока (не показано), может быть использован трансформатор тока, катушка Роговского или оптоволоконный (волоконно-оптический) датчик тока.MP (2) serves to start the EM (7), stop it, as well as protection against current overload. If it is necessary to reverse the ED (7) MP (2) use the reversible type (not shown). AB (1) serves to turn on and off the electrical circuit, as well as to protect it from short-circuit currents. A single-phase voltage transformer serves as a power source (10) for the controller (9). As a current sensor (not shown), a current transformer, a Rogowski coil, or a fiber-optic (fiber-optic) current sensor can be used.
Фазометр (8) служит для измерения углов сдвига фаз (cosϕ) между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями (напряжением и током ЭД (7)) и подачи управляющего сигнала по его выходу на вход контроллера (9). Датчик тока (не показано) служит для измерения тока ЭД и подачи управляющего сигнала по его выходу на вход контроллера (9), который по этому управляющему сигналу и/или управляющему сигналу фазометра (8), осуществляет по его выходу подключение катушки (не показано) переключающего контактора (11) к источнику питания (10) или ее отключение от этого источника питания (10).The phase meter (8) is used to measure the phase shift angles (cosϕ) between two periodically varying electrical oscillations (voltage and current of the EM (7)) and to supply a control signal at its output to the controller input (9). The current sensor (not shown) serves to measure the EM current and supply a control signal at its output to the input of the controller (9), which, according to this control signal and / or the control signal of the phase meter (8), connects a coil (not shown) at its output switching contactor (11) to the power supply (10) or disconnecting it from this power supply (10).
Переключающий контактор (11) служит для соединения обмоток (не показано) ЭД (7) в схему звезда (Y) или в схему треугольник (Δ) посредством его переключающих контактов (11.1).The switching contactor (11) is used to connect the windings (not shown) of the EM (7) into a star (Y) or delta circuit (Δ) by means of its switching contacts (11.1).
Заявляемое устройство повышения энергоэффективности асинхронного электропривода работает следующим образом. При замыкании АВ (1) и нажатии кнопки пуск (3) катушка МП (6) получает питание. Блок-контакт (6.1) МП (2) при этом шунтирует кнопку пуск (3), после чего ее можно отпустить, а главные контакты (6.2) замыкаются, подключая обмотки статора (не показано) асинхронного ЭД (7) к сети. Переключающие контакты (11.1) контактора (11) находятся в замкнутом положении I, а обмотки статора (не показано) ЭД (7) при этом соединены в схему звезда (Y). Ротор ЭД (7) разгоняется до номинальной скорости. После небольшой временной задержки t=10 с контроллер (9) начинает сравнивать текущее значение cosϕ, измеренное с помощью фазометра (8), и/или текущее значение тока, измеренное с помощью датчика тока (не показан), с заданными заранее в его памяти верхним и нижним пороговыми значениями cosϕ, и, соответственно, с верхним и нижним пороговыми значениями тока. При достижении cosϕ и/или током верхнего порогового значения, контроллер (9) подключает катушку (не показано) переключающего контактора (11) к источнику питания (10). Переключающие контакты (11.1) при этом переходят из замкнутого положения I в замкнутое положение II и переключают, тем самым, обмотки статора (не показано) асинхронного ЭД (7) со схемы звезда (Y) на схему треугольник (Δ).The inventive device for increasing the energy efficiency of an asynchronous electric drive operates as follows. When AB (1) is closed and the start button (3) is pressed, the MP coil (6) receives power. The block contact (6.1) of the MP (2) bypasses the start button (3), after which it can be released, and the main contacts (6.2) are closed, connecting the stator windings (not shown) of the asynchronous EM (7) to the network. Switching contacts (11.1) of the contactor (11) are in the closed position I, and the stator windings (not shown) of the ED (7) are connected in a star (Y) circuit. The rotor ED (7) accelerates to the rated speed. After a short time delay t = 10 s, the controller (9) begins to compare the current cosϕ value measured using the phase meter (8) and / or the current current value measured using a current sensor (not shown) with the upper preset in its memory. and the lower threshold values of cosϕ, and, respectively, with the upper and lower threshold values of the current. When the cosϕ and / or current reaches the upper threshold value, the controller (9) connects the coil (not shown) of the changeover contactor (11) to the power supply (10). The switching contacts (11.1) then move from the closed position I to the closed position II and thereby switch the stator windings (not shown) of the asynchronous EM (7) from the star circuit (Y) to the triangle circuit (Δ).
А при понижении коэффициента загрузки ЭД (7) его cosϕ и ток также уменьшаются. При достижении cosϕ и/или током нижнего порогового значения, контроллер (9) отключает катушку (не показано) переключающего контактора (11) от источника питания (10). Переключающие контакты (11.1) при этом переходят из замкнутого положения II в замкнутое положение I и переключают, тем самым, обмотки статора (не показано) асинхронного ЭД (7) со схемы треугольник (Δ) на схему звезда (Y). Коэффициент загрузки ЭД при этом, благодаря понижению напряжения питания на обмотках статора, повышается.And with a decrease in the EM load factor (7), its cosϕ and current also decrease. When the cosϕ and / or current reaches the lower threshold value, the controller (9) disconnects the coil (not shown) of the changeover contactor (11) from the power supply (10). The switching contacts (11.1) then move from the closed position II to the closed position I and thereby switch the stator windings (not shown) of the asynchronous EM (7) from the triangle circuit (Δ) to the star circuit (Y). At the same time, the EM load factor increases due to a decrease in the supply voltage on the stator windings.
Таким образом, при нагрузках на валу ЭД (7), близких к номинальному значению, и, соответственно, близких к номинальному значению cosϕ и тока, обмотки его статора автоматически соединяются посредством контактов (11.1) переключающего контактора (11) в схему треугольник (Δ), и двигатель работает с номинальным напряжением, током и мощностью. При понижении нагрузки на валу ЭД (7), и соответственно, понижении cosϕ и тока, обмотки его статора автоматически соединяются посредством контактов (11.1) переключающего контактора (11) в схему звезда (Y). К обмоткам в этом случае подводится пониженное в 
Предложенное устройство может быть использовано при равенстве номинального фазного напряжения обмотки статора ЭД и линейного напряжения сети, и может найти применение в ЭП таких механизмов, которые имеют квадратичную (вентиляторную) зависимость момента сопротивления на валу от частоты его вращения: вентиляторы, центробежные и вихревые насосы, сепараторы, центрифуги, гребные винты. Широкие перспективы применения данное устройство имеет в ЭП судовых механизмов, ряд которых большую часть времени работает с существенной недогрузкой по моменту, и очевидно, с пониженным коэффициентом мощности, загружая при этом питающую сеть повышенной реактивной мощностью: электрогидравлические рулевые машины, электроприводы, обслуживающие механизмы главной силовой установки судна при ее работе в долевых режимах, в том числе электроприводы судовых нагнетателей (насосов, вентиляторов, компрессоров).The proposed device can be used when the nominal phase voltage of the stator winding of the EM and the line voltage of the network is equal, and can be used in the EA of such mechanisms that have a quadratic (fan) dependence of the moment of resistance on the shaft on the frequency of its rotation: fans, centrifugal and vortex pumps, separators, centrifuges, propellers. This device has wide application prospects in the EP of ship mechanisms, a number of which work most of the time with a significant torque underload, and obviously, with a reduced power factor, while loading the supply network with increased reactive power: electrohydraulic steering gears, electric drives serving the main power mechanisms. installation of the ship during its operation in shared modes, including electric drives of ship blowers (pumps, fans, compressors).
Также предложенное устройство может найти применение и в береговых ЭП механизмов непрерывного транспорта, для перемещения твердых, жидких и газообразных продуктов (конвейеры, вентиляторы, насосы) с нерегулируемым асинхронным ЭП, который приводит в движение рабочие органы с постоянной скоростью независимо от загрузки данных механизмов. При неполной (частичной) их нагрузке работа ЭП с постоянной скоростью характеризуется, как известно, повышенным удельным расходом электроэнергии по сравнению с номинальным режимом (номинальной нагрузкой). Применение предложенного устройства в ЭП таких механизмов при их недогрузке позволяет выполнить ту же работу с меньшим удельным расходом электроэнергии.Also, the proposed device can be used in coastal electric drives of continuous transport mechanisms, for moving solid, liquid and gaseous products (conveyors, fans, pumps) with an unregulated asynchronous electric drive, which drives the working bodies at a constant speed regardless of the loading of these mechanisms. With their incomplete (partial) load, the work of the electric drive at a constant speed is characterized, as is known, by an increased specific power consumption in comparison with the nominal mode (nominal load). The use of the proposed device in the electric drive of such mechanisms with their underloading allows you to perform the same work with a lower specific power consumption.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133500A RU2748215C1 (en) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Device for improving the energy efficiency of an asynchronous electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133500A RU2748215C1 (en) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Device for improving the energy efficiency of an asynchronous electric drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748215C1 true RU2748215C1 (en) | 2021-05-21 |
Family
ID=76033903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020133500A RU2748215C1 (en) | 2020-10-12 | 2020-10-12 | Device for improving the energy efficiency of an asynchronous electric drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748215C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2826446C1 (en) * | 2024-03-29 | 2024-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Non-reversible control circuit of self-braking induction motor with displacing squirrel-cage rotor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1492142A2 (en) * | 2003-06-28 | 2004-12-29 | Eaton Corporation | Method and system for controlling asynchronous contactors for a multi-phase load |
| US20110006720A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for ac motor control |
| US20120223663A1 (en) * | 2009-09-07 | 2012-09-06 | Lothar Dietl | Controllable direct current motor having a modified characteristic |
| RU2539616C1 (en) * | 2012-09-10 | 2015-01-20 | Сандвик Майнинг Энд Констракшн Ой | Mine vehicle |
-
2020
- 2020-10-12 RU RU2020133500A patent/RU2748215C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1492142A2 (en) * | 2003-06-28 | 2004-12-29 | Eaton Corporation | Method and system for controlling asynchronous contactors for a multi-phase load |
| US20110006720A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for ac motor control |
| US20120223663A1 (en) * | 2009-09-07 | 2012-09-06 | Lothar Dietl | Controllable direct current motor having a modified characteristic |
| RU2539616C1 (en) * | 2012-09-10 | 2015-01-20 | Сандвик Майнинг Энд Констракшн Ой | Mine vehicle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2826446C1 (en) * | 2024-03-29 | 2024-09-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Non-reversible control circuit of self-braking induction motor with displacing squirrel-cage rotor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ferreira et al. | Novel multiflux level, three-phase, squirrel-cage induction motor for efficiency and power factor maximization | |
| Bruce et al. | Reduced-voltage starting of squirrel-cage induction motors | |
| EP3440770A2 (en) | Method and apparatus for controlling three-phase electric motor | |
| RU2748215C1 (en) | Device for improving the energy efficiency of an asynchronous electric drive | |
| Smith | High-efficiency single-phase motor | |
| RU2518907C1 (en) | Uninterrupted and secured power supply system for crucial power consumers | |
| Ferreira et al. | Novel electronic device to improve the performance of variable-torque fixed-speed induction motors | |
| CN215817968U (en) | Small-sized DC motor | |
| CN216437088U (en) | Marine soft start cabinet | |
| Ferreira et al. | Automatic change of the stator-winding connection of variable-load three-phase induction motors to improve the efficiency and power factor | |
| JP2798033B2 (en) | Drive device using induction motor and method of starting operation thereof | |
| CN204906232U (en) | Three -phase asynchronous motor reduced -voltage starting and operation reactive compensation circuit | |
| Ferreira et al. | Novel multi-flux level, three-phase, squirrel-cage induction motor for efficiency and power factor maximization | |
| CN219351568U (en) | Two switching system device is dragged to cascaded converter two | |
| RU2724114C1 (en) | Uninterrupted and guaranteed power supply system for electric power consumers | |
| KR100492758B1 (en) | Control circuit for stop of hybrid motor starter | |
| RU2246171C2 (en) | Induction motor starting system | |
| CN219834003U (en) | Variable frequency vector control circuit of cellulose material conveying pump | |
| Eshmurodov et al. | Investigation of the methods of starting and braking in the “Frequency converter asynchronous motor” system | |
| Abdurakhmanov et al. | THE APPLIED VALUE OF SOFT START IN ELECTRIC MOTORS | |
| SU1476567A1 (en) | Device for restoring electric supply to electric power consumer in incomplete-phase | |
| Zachepa et al. | Starting System of Induction Motor with Dynamic Torque Control Powered by an Autonomous Sources of Energy Supply | |
| Medvec et al. | Motor Overcurrent Protection in the Function of a Differential Protection | |
| Bokde et al. | Energy Conservation Using Automatic Star-Delta-Star Starter | |
| Edohen et al. | A Numerical Investigation of Inrush Current Reduction in Induction Motors |