RU79220U1

RU79220U1 - DEVICE FOR REDUCING THE ACCESS OF THE INJURING CURRENT OF SYNCHRONOUS ELECTRIC MOTORS WITH VOLTAGE ABOVE 1000 V

Info

Publication number: RU79220U1
Application number: RU2008127796/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Богатенков; Игорь Анатольевич Лукин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Сибнефтепровод"
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2008-12-20

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к системам возбуждения синхронного электропривода. Устройство для уменьшения действия пускового тока синхронного двигателя, в котором обмотка возбуждения на роторе двигателя подключена к пусковому сопротивлению, а обмотка статора к напряжению питающей сети, обмотка возбуждения параллельно соединена с тиристорным преобразователем, а пусковое сопротивление подключено к обмотке возбуждения через тиристорный ключ, в цепи обмотки возбуждения установлен трансформатор тока, содержит блоки измерения частоты скольжения, сумматор уставок и ограничений, связанный с системой импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем и системой импульсно-фазового управления тиристорного ключа пускового сопротивления, блоки измерения угла нагрузки, исполнительными элементами которых являются микросхемы интегральные. Один из блоков измерения угла нагрузки связан с блоком управления тиристорного ключа пускового сопротивления и тиристорным преобразователем, исполнительными элементами которого являются мультивибратор на базе транзисторов и логические микросхемы, а другой - с блоком точной синхронизации, включающим мультивибратор, компаратор, транзисторный ключ и реле.Обеспечивается уменьшение действия пускового тока в синхронном электродвигателе за счет управления обмоткой возбуждения в процессе пуска и последующей точной синхронизации электромагнитного поля обмотки возбуждения ротора и электромагнитного поля обмотки статора синхронного двигателя. 1 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to the excitation systems of a synchronous electric drive. A device for reducing the inrush current of a synchronous motor, in which the field winding on the motor rotor is connected to the starting resistance, and the stator winding is connected to the supply voltage, the field winding is connected in parallel with the thyristor converter, and the starting resistance is connected to the field winding through the thyristor switch, in a circuit field windings a current transformer is installed, it contains slip frequency measuring units, an adder of settings and limitations associated with a pulse-phase system a thyristor converter control system and pulse-phase control thyristor trigger key resistance, the load angle measuring units, actuators which are integrated circuits. One of the units for measuring the load angle is connected to the control unit of the thyristor key of the starting resistance and the thyristor converter, the actuating elements of which are a multivibrator based on transistors and logic circuits, and the other to an accurate synchronization unit including a multivibrator, comparator, transistor switch and relay. the action of the starting current in the synchronous motor due to the control of the field winding during the start-up and subsequent precise synchronization by the electric the field of the rotor field winding and the electromagnetic field of the stator winding of a synchronous motor. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к энергетике, а именно к явнополюсным синхронным электродвигателям большой и средней мощности напряжением выше 1000 В.The utility model relates to energy, namely, explicitly polar synchronous electric motors of large and medium power voltages above 1000 V.

Известна система возбуждения синхронного двигателя, в котором обмотка возбуждения на роторе двигателя подключена к пусковому сопротивлению, а обмотка статора к напряжению питающей сети, при этом обмотка возбуждения параллельно соединена с тиристорным преобразователем, а пусковое сопротивление подключено к обмотке возбуждения через тиристорный ключ, в цепи обмотки возбуждения установлен трансформатор тока, связанный с блоком измерения частоты скольжения /Техническое описание и инструкция по эксплуатации возбудители тиристорные ВТЕ-320-6, ТЕ-8, ВТЕ-10-315/. Тиристорный преобразователь включается в период пускового режима при спадании частоты тока до заданной величины, соответствующей скольжению при входе двигателя в синхронизм.A known synchronous motor excitation system in which the field winding on the motor rotor is connected to the starting resistance, and the stator winding to the supply voltage, while the field winding is connected in parallel with the thyristor converter, and the starting resistance is connected to the field winding through the thyristor switch, in the winding circuit field transformer installed current transformer associated with the slip frequency measuring unit / Technical description and operating instructions thyristor VTE exciters -320-6, TE-8, BTE-10-315 /. The thyristor converter is turned on during the start-up period when the current frequency drops to a predetermined value corresponding to slip when the motor enters synchronism.

Известная система возбуждения незначительно увеличивает электромагнитный момент, предохраняет обмотку возбуждения и тиристорный ключ от перенапряжения, а также способствует устранению имеющийся у большинства синхронных электродвигателей провал в асинхронной характеристике в районе скольжения, равного 0,5.The known excitation system slightly increases the electromagnetic moment, protects the excitation winding and the thyristor switch from overvoltage, and also helps to eliminate the failure in most synchronous motors in the asynchronous characteristic in the slip area of 0.5.

Недостатком системы возбуждения является то, что повышение момента при скольжениях от 1 до 0,5 сопровождается снижением момента при меньших скольжениях, что увеличивает время последующей синхронизации. Кроме того, блок измерения частоты скольжения может подать напряжение на обмотку возбуждения в неблагоприятный момент для синхронизации двигателя.The disadvantage of the excitation system is that an increase in torque during slides from 1 to 0.5 is accompanied by a decrease in torque at smaller slides, which increases the time of subsequent synchronization. In addition, the slip frequency measuring unit can supply voltage to the field coil at an unfavorable moment to synchronize the motor.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка нового устройства для пуска синхронных двигателей напряжением выше 1000 В, обеспечивающего улучшение условий пуска.The problem to which the invention is directed is the development of a new device for starting synchronous motors with voltages above 1000 V, which provides improved starting conditions.

При осуществлении полезной модели поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в уменьшении действия пускового тока в синхронном электродвигателе за счет управления обмоткой возбуждения в процессе пуска и последующей точной синхронизации электромагнитного поля обмотки возбуждения ротора и электромагнитного поля обмотки статора синхронного двигателя.In the implementation of the utility model, the problem is solved by achieving a technical result, which consists in reducing the inrush current in the synchronous electric motor by controlling the field winding during start-up and subsequent accurate synchronization of the electromagnetic field of the rotor field winding and the electromagnetic field of the stator winding of the synchronous motor.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для уменьшения действия пускового тока синхронных электродвигателей напряжением выше The specified technical result is achieved by the fact that in the device to reduce the inrush current of synchronous motors with voltage higher

1000 В, в котором обмотка возбуждения на роторе двигателя подключена к пусковому сопротивлению, а обмотка статора к напряжению питающей сети, при этом обмотка возбуждения параллельно соединена с тиристорным преобразователем, а пусковое сопротивление подключено к обмотке возбуждения через тиристорный ключ, в цепи обмотки возбуждения установлен трансформатор тока, связанный с блоком измерения частоты скольжения, особенностью является то, что устройство дополнительно содержит блок измерения частоты скольжения, выполненный аналогично указанному блоку измерения частоты скольжения, сумматор уставок и ограничений, связанный с системой импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем и системой импульсно-фазового управления тиристорного ключа пускового сопротивления, блоки измерения угла нагрузки, исполнительными элементами которых являются микросхемы интегральные, при этом один из блоков измерения угла нагрузки связан с блоком управления тиристорного ключа пускового сопротивления и тиристорным преобразователем, исполнительными элементами которого являются мультивибратор на базе транзисторов и логические микросхемы, а другой - с блоком точной синхронизации, включающим мультивибратор, компаратор, транзисторный ключ и реле.1000 V, in which the field winding on the motor rotor is connected to the starting resistance, and the stator winding is connected to the mains voltage, while the field winding is connected in parallel with the thyristor converter, and the starting resistance is connected to the field winding through the thyristor switch, a transformer is installed in the field winding circuit current associated with the unit for measuring the frequency of slip, a feature is that the device further comprises a unit for measuring the frequency of slip, made similarly to a connected slip frequency measuring unit, an adder of settings and limitations associated with a pulse-phase control system of a thyristor converter and a pulse-phase control system of a thyristor switch of starting resistance, load angle measuring units, the integral elements of which are integrated circuits, and one of the angle measuring units the load is connected to the control unit of the thyristor switch of the starting resistance and the thyristor converter, the actuating elements of which are There is a multivibrator based on transistors and logic circuits, and the other with an accurate synchronization unit, including a multivibrator, comparator, transistor switch and relay.

В заявляемой полезной модели технический результат достигается за счет введения дополнительных блоков, позволяющих осуществлять управление выпрямленным однополярным напряжением тиристорного преобразователя в период ускоряющего момента обмотки возбуждения, и управление тиристорным ключом активного пускового сопротивления в периоды ограничения максимального значения тока обмотки возбуждения, вызванных форсировкой напряжения, и синхронизацию в благоприятный момент в функции угла нагрузки θ, при частоте скольжения равной подсинхронной скорости двигателя.In the claimed utility model, the technical result is achieved by introducing additional units that allow controlling the rectified unipolar voltage of the thyristor converter during the period of the accelerating moment of the field winding, and controlling the thyristor key of the active starting resistance during periods of limiting the maximum value of the current of the field winding caused by voltage boost, and synchronization at a favorable moment as a function of the load angle θ, at a slip frequency equal to the subsync constant engine speed.

На фиг. представлена блок-схема устройства для уменьшения действия пускового синхронного двигателя.In FIG. presents a block diagram of a device to reduce the action of the starting synchronous motor.

Устройство содержит блок измерения частоты скольжения 1 первой уставки, блок измерения частоты скольжения 2 второй уставки, пусковое сопротивление 3 (активное пусковое сопротивление), тиристорный ключ 4 пускового сопротивления 3, обмотку возбуждения 5, трансформатор тока 6, сумматор уставок и ограничений 7, систему импульсно-фазового управления 8 тиристорного преобразователя, систему импульсно-фазового управления 9 тиристорного ключа 4 пускового сопротивления 3, блоки 10 и 11 измерения угла нагрузки θ, исполнительными элементами которых являются микросхемы интегральные - повторители сигнала, пропорционального изменению тока в обмотке возбуждения 5, блок управления 12 тиристорным ключом 4 пускового сопротивления 3 и The device comprises a slip frequency measuring unit 1 of the first setting, a sliding frequency measuring unit 2 of the second setting, starting resistance 3 (active starting resistance), thyristor switch 4 of starting resistance 3, field winding 5, current transformer 6, adder of settings and limits 7, the system is pulse -phase control 8 of the thyristor converter, a system of pulse-phase control 9 of the thyristor switch 4 of the starting resistance 3, blocks 10 and 11 measuring the load angle θ, the actuating elements of which are integrated microcircuits - repeaters of a signal proportional to the current change in the field winding 5, control unit 12 with a thyristor switch 4 starting resistance 3 and

тиристорными преобразователем, исполнительными элементами которой являются мультивибратор на базе транзисторов и логические микросхемы, блок подачи точной синхронизации 13, который включает в себя мультивибратор, выполненный на базе транзисторов, компаратор, выполненный на основе микросхемы, транзисторный ключ, индуктивное реле.a thyristor converter, the actuating elements of which are a multivibrator based on transistors and logic circuits, an exact synchronization feed unit 13, which includes a multivibrator based on transistors, a comparator based on a microcircuit, a transistor switch, an inductive relay.

Блок измерения частоты скольжения 2 второй уставки выполнен аналогично блоку измерения частоты скольжения 1 первой уставки, который связан с транзисторным ключом 14, служащим управляющим ключом для напряжения управления ждущего мультивибратора, выполненного на транзисторах, входящего в блок подачи точной синхронизации 13. Блок управления 12 тиристорым ключом 4 пускового сопротивления 3 и тиристорным преобразователем при помощи времязадающей цепочки управляет временем управляющего напряжения для системы импульсно-фазового управления 8 тиристорного преобразователя через сумматор уставок и ограничений 7, связанный с системой импульсно-фазового управления 9 тиристорным ключом 4 пускового сопротивления 3 и системой импульсно-фазового управления 8 тиристорного преобразователя. Сигнал на управление поступает с блока управления 12 тиристорным ключом 4 пускового сопротивления 3 и тиристорным преобразователем на ждущий мультивибратор с логической микросхемы, которая формирует свой импульс с блока 11 измерения угла нагрузки θ. Блок 10 измерения угла нагрузки θ связан с блоком точной синхронизации 13The slip frequency measuring unit 2 of the second setting is made similar to the sliding frequency measuring unit 1 of the first setting, which is connected to the transistor switch 14, which serves as a control key for the control voltage of the standby multivibrator, made on transistors, included in the exact synchronization feed unit 13. The thyristor key control unit 12 4 starting resistance 3 and a thyristor converter using a timing chain controls the time control voltage for the pulse-phase control system 8 t a transistor converter through an adder of settings and limits 7, connected to a pulse-phase control system 9 by a thyristor switch 4 of a starting resistance 3 and a pulse-phase control system 8 of a thyristor converter. The control signal is supplied from control unit 12 by a thyristor switch 4 of starting resistance 3 and a thyristor converter to a standby multivibrator from a logic microcircuit, which generates its pulse from block 11 for measuring the load angle θ. Block 10 measuring the angle of the load θ associated with the block accurate synchronization 13

Обмотка возбуждения 5 на роторе двигателя подключена к пусковому сопротивлению 3, а обмотка статора к напряжению питающей сети. При этом обмотка возбуждения 5 параллельно соединена с тиристорным преобразователем, а пусковое сопротивление подключено 3 к обмотке возбуждения 5 через тиристорный ключ 4. В цепи обмотки возбуждения 5 установлен трансформатор тока 6, связанный с блоками измерения частоты скольжения 1 и 2 для управления сигналом, пропорциональным углу нагрузки синхронного электродвигателя.The field winding 5 on the motor rotor is connected to the starting resistance 3, and the stator winding to the supply voltage. In this case, the field winding 5 is connected in parallel with the thyristor converter, and the starting resistance is connected 3 to the field winding 5 through the thyristor switch 4. A current transformer 6 is installed in the field circuit of the field winding 5, connected to the slip frequency measuring units 1 and 2 to control the signal proportional to the angle load synchronous motor.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В момент подачи напряжения на обмотку статора синхронного двигателя, при частоте скольжения магнитного поля статора относительно поля ротора равного s=1, ротор начинает вращаться за счет асинхронного момента демпферной обмотки. В этот момент обмотка возбуждения 5 закорачивается на пусковое сопротивление 3, с помощью тиристорного ключа 4. В трансформаторе тока 6 наводится переменная составляющая напряжения, которая поступает на блок измерения частоты скольжения 1 первой уставки, блок измерения частоты скольжения 2 второй уставки, который вырабатывает на выходе When voltage is applied to the stator winding of a synchronous motor, at a slip frequency of the stator magnetic field relative to the rotor field equal to s = 1, the rotor starts to rotate due to the asynchronous moment of the damper winding. At this moment, the field winding 5 is shorted to the starting resistance 3, using a thyristor switch 4. In the current transformer 6, an alternating voltage component is induced, which is fed to the slip frequency measuring unit 1 of the first setpoint, the sliding frequency measuring unit 2 of the second setpoint, which generates at the output

сигнал прямоугольной формы, пропорциональный изменению тока в обмотке возбуждения 5. На выходе формируется сигнал в моменты перехода тока из положительной полуволны в отрицательную. В момент срабатывания первой уставки частоты скольжения срабатывает реле блока управления 12 тиристорым ключом 4 пускового сопротивления 3 и тиристорным преобразователем и подключает микросхему к базе транзистора. В момент прохождения сигнала транзистор открывается, и сигнал управления поступает в систему импульсно-фазового управления 8 тиристорного преобразователя. В этот момент происходит подача форсировочного напряжения в обмотку возбуждения 5. После возвращения мультивибратора в исходное состояние сигнал управления поступает в систему импульсно-фазового управления 9 тиристорного ключа 4 пускового сопротивления 3. В таком цикле устройство работает до срабатывания второй уставки по частоте скольжения в блоке измерения частоты скольжения, после чего управляющее напряжение с транзисторного ключа 14 поступает в блок подачи точной синхронизации 13, мультивибратор которого опрокидывается и подает сигнал на компаратор, который выдает сигнал управления на транзисторный ключ в момент смены полярности тока в обмотке возбуждения 5. Напряжение подается в обмотку возбуждения 5 от тиристорного преобразователя. Вся пусковая цепь выводится из работы тиристорного преобразователя до следующего пуска.a square wave signal proportional to the change in current in the field winding 5. A signal is generated at the output when the current passes from the positive half-wave to the negative. At the moment of operation of the first setting of the slip frequency, the relay of the control unit 12 is triggered by the thyristor switch 4 of the starting resistance 3 and the thyristor converter and connects the microcircuit to the base of the transistor. At the time of the passage of the signal, the transistor opens, and the control signal enters the pulse-phase control system 8 of the thyristor converter. At this moment, a boost voltage is applied to the field winding 5. After the multivibrator returns to its initial state, the control signal enters the pulse-phase control system 9 of the thyristor switch 4 of the starting resistance 3. In this cycle, the device operates until the second slip frequency setting in the measurement unit slip frequency, after which the control voltage from the transistor switch 14 enters the exact synchronization feed unit 13, the multivibrator of which tilts and delivers nal to the comparator which outputs a control signal to transistor switch when the current polarity in the excitation winding 5. Voltage is applied to the excitation winding 5 of the thyristor converter. The entire starting circuit is taken out of operation of the thyristor converter until the next start.

Таким образом, в рассматриваемом устройстве управление пуском синхронного электродвигателя в функции угла нагрузки обмоткой возбуждения ротора и точная последующая синхронизация приводит к повышению электромагнитного момента СД и его разгон происходит в 1,5÷1,6 раз быстрее. Поэтому во времени площадь потребления тока двигателем при оптимальном возбуждении меньше, чем при разгоне с пусковым сопротивлением.Thus, in the considered device, the start-up control of the synchronous electric motor as a function of the load angle of the rotor field winding and the exact subsequent synchronization leads to an increase in the electromagnetic moment of the LED and its acceleration occurs 1.5–1.6 times faster. Therefore, over time, the area of current consumption by the motor with optimal excitation is less than during acceleration with starting resistance.

Claims

A device for reducing the inrush current of synchronous motors with voltages higher than 1000 V, in which the field winding on the motor rotor is connected to the starting resistance, and the stator winding is connected to the supply voltage, while the field winding is connected in parallel with the thyristor converter, and the starting resistance is connected to the winding excitation through a thyristor switch, a current transformer is installed in the field circuit of the field winding, connected to the slip frequency measuring unit, characterized in that The property further comprises a slip frequency measuring unit, made similarly to the specified slip frequency measuring unit, an adder of settings and limitations associated with a pulse-phase control system of a thyristor converter and a pulse-phase control system of a thyristor switch of starting resistance, load angle measuring units, the actuating elements of which are integrated circuits, while one of the load angle measuring units is connected to the control unit of the thyristor switch about resistance and a thyristor converter, the executive elements of which are a multivibrator based on transistors and logic circuits, and the other with an accurate synchronization unit, including a multivibrator, comparator, transistor switch and relay.