SK2092023U1 - Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora - Google Patents
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora Download PDFInfo
- Publication number
- SK2092023U1 SK2092023U1 SK209-2023U SK2092023U SK2092023U1 SK 2092023 U1 SK2092023 U1 SK 2092023U1 SK 2092023 U SK2092023 U SK 2092023U SK 2092023 U1 SK2092023 U1 SK 2092023U1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- phases
- block
- switching
- motor
- multiphase
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 44
- 230000004224 protection Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012508 change request Methods 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract description 84
- 239000012072 active phase Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora pozostáva z napájacieho zdroja (1), viacfázového napäťového striedača (2), bloku (3) vstupných ochrán, bloku (4) merania, bloku (5) prepínania počtu fáz, ktorý pozostáva z relé (6) na n fáz a relé (8) na n-1 fáz, a ďalej z bloku (9) výstupných ochrán, bloku (10) prepínania konfigurácie vinutí, ktorý pozostáva z relé (11) do hviezdy, relé (12) do n-uholníka a relé (13) do n-cípej hviezdy, ďalej z viacfázového motora (14), riadiaceho procesora (15) a nadradeného riadiaceho systému (16). Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob jeho práce umožňuje automaticky meniť počet aktívnych fáz viacfázového motora (14) a zároveň umožňuje meniť konfiguráciu jeho vinutí, buď v zapojení do hviezdy, n-uholníka, alebo n-cípej hviezdy podľa požiadaviek aplikácie a aktuálneho počtu fáz viacfázového motora (14).
Description
Oblasť techniky
Predmetom technického riešenia je zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora. Technické riešenie spadá do oblasti silnoprúdovej elektrotechniky, predovšetkým výkonovej elektroniky a pohonov.
Doterajší stav techniky
Viacfázové elektrické motory sa v posledných rokoch uplatňujú čoraz častejšie, nakoľko disponujú lepšími vlastnosťami ako bežné trojfázové elektrické motory. Ich možnosti uplatnenia sú predovšetkým v lodnom priemysle, elektrických lietadlách a a veľké zastúpenie majú v elektrickej trakcii, napríklad použitie v železničnej doprave, elektrických a hybridných elektrických vozidlách.
Používanie trojfázových motorov je viazané na dostupnosť trojfázovej napájacej siete.
Ak však pre napájanie pohonu používame výkonové polovodičové meniče (hlavne za účelom regulácie otáčok, momentu, ...), tak tento nedostatok odpadá a počet fáz na napájanie eklektického motora môže byť ľubovoľný. Podľa požiadaviek pohonu sa vytvorí menič s potrebným počtom fáz.
Medzi hlavné výhody viacfázových elektromotorov možno zaradiť predovšetkým:
- zníženie výkonu na fázu meniča (zníženie prúdu bez potreby zvýšenia napätia), čo má veľký vplyv pri aplikáciách s vysokým výkonom. Znížením výkonového zaťaženia fázy dochádza k zlepšeniu mechanických a elektrických vlastností meničového systému, čím sa zvýši predimenzovanie polovodičových súčiastok,
- zvýšenie krútiaceho momentu, minimalizácia zvlnenia momentu a s tým spojené zníženie hluku stroja,
- zvýšenie účinnosti vo viacfázových strojoch, pretože budenie statora vytvára pole s nižším obsahom vyšších harmonických zložiek,
- možnosť nezávislého riadenia viacerých elektrických strojov napájaných z jedného meniča (sériovo, paralelne), čo je nemožné pri trojfázových motoroch,
- rôzne možnosti konfigurácie (zapojení) statorových vinutí (v prípade päťfázového motora - zapojenie do hviezdy, päťuholníka alebo pentagramu) - každej konfigurácii (zapojeniu) statorových vinutí odpovedajú odlišné vlastnosti (elektrické, výkonové, momentové, ...) pohonu,
- väčšia odolnosť viacfázových strojov proti poruchám, nakoľko pri výpadku jednej fázy vo viacfázovom stroji dôjde k minimálnemu zníženiu výkonu a stroj je schopný ďalej pracovať s nižším počtom fáz na zníženom výkone (v prípade výpadku jednej, lebo viacerých fáz motora je možné manuálnym zásahom do počtu fáz a konfigurácie statorových vinutí motora zabezpečiť pokračovanie prevádzky pri zníženom výkone).
V prípade použitia trojfázových motorov vedie výpadok jednej z fáz vo väčšine prípadov ku prerušeniu prevádzky celého zariadenia. V prípade výpadku jednej fázy výrazne klesá dosiahnuteľný výkon pohonu, výrazne rastú straty a stroj sa prehrieva a navyše sa trojfázový motor nedokáže pri zníženom počte fáz vôbec uviesť do chodu.
Podstata technického riešenia
Uvedenú nevýhodu (prerušenie prevádzky pri výpadku jednej, alebo dvoch fáz) odstraňuje predkladané technické riešenie - zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora, ktorého podstata umožňuje pri výpadku jednej, alebo dvoch fáz zmeniť počet aktívnych vinutí viacfázového motora a zároveň umožňuje meniť aj konfiguráciu vinutí viacfázového motora podľa požiadaviek aplikácie. Zapojenie je možné všeobecne aplikovať na stroje s vyšším počtom fáz (n = 5, 6, ... fázové stroje - všeobecne nazývané - viacfázové stroje).
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora sa skladá z piatich častí.
Prvú časť - silovú, tvorí výkonový napájací zdroj, ktorý napája viacfázový napäťový striedač, čím sa vytvorí viacfázová napájacia sieť, ktorá zabezpečuje napájanie celého pohonu. Ku tejto napájacej sieti sú pripojené obvody merania, ktoré poskytujú informácie o činnosti pohonu pre riadenie. Zároveň sú ku tejto napájacej sieti pripojené aj siete ochrán, ktoré chránia viacfázovú napájaciu sieť proti nežiadúcim javom (prepätiam) najmä počas procesov zmien počtu fáz a konfigurácie vinutí pohonu.
Druhú časť tvorí blok prepínania počtu aktívnych fáz pohonu, ktorý následne po vzniku poruchového stavu a jeho vyhodnotení riadením zabezpečí odopnutie poruchových fáz pohonu, čím sa zachovajú funkčné len aktívne fázy pohonu.
Tretiu časť zapojenia tvorí blok zmeny konfigurácie vinutí viacfázového motora, ktorý na základe údajov z
SK 209-2023 U1 riadenia vyhodnotených na základe požiadaviek aplikácie prepína konfiguráciu aktívnych vinutí motora buď v zapojení do hviezdy, n-uholníka, alebo n-cípej hviezdy.
Štvrtá časť je riadiaca a zabezpečuje snímanie údajov z napájacieho zdroja, obvodov merania a viacfázového motora a na základe požiadaviek aplikácie ovláda viacfázový napäťový striedač a ovláda bloky relé pre:
- prepínanie počtu aktívnych fáz pohonu,
- zmeny konfigurácie vinutí.
Piata časť predstavuje nadradený riadiaci systém, ktorý spravuje a monitoruje prevádzku celého zariadenia.
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora pracuje sústavne tak, že viacfázový napäťový striedač vytvára viacfázovú napájaciu sieť, ktorou je napájaný aj viacfázový motor. V okamihu poruchy, alebo požiadavky z nadradeného riadiaceho systému je činnosť viacfázového napäťového striedača zablokovaná a riadiaca časť prostredníctvom bloku prepínania počtu fáz prepína požadovaný počet vinutí a zároveň prostredníctvom bloku prepínania konfigurácie vinutí prepína žiadanú konfiguráciu vinutí viacfázového motora. Po zmene konfigurácie vinutí viacfázového motora sa opäť povolí činnosť viacfázového napäťového striedača. Sieť vstupných a výstupných ochrán chráni celé zariadenie proti nežiadúcim javom.
Technické riešenie - zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora umožňuje odopnutie poruchových fáz pohonu, čím sa zachovajú funkčné len aktívne fázy pohonu a ďalej umožňuje automaticky voliť vhodnú konfiguráciu vinutí motora, buď v zapojení do hviezdy, n-uholníka alebo n-cípej hviezdy podľa požiadaviek aplikácie.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Na obr. 1 je uvedená bloková schéma zariadenia na prepínanie počtu fáz viacfázového motora.
Príklady uskutočnenia
Príklad 1
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora, podľa obr. 1, kde počet fáz = n = 5, sa skladá z napájacieho zdroja 1, ku ktorému je pomocou silových vodičov 18 pripojený viacfázový napäťový striedač 2 s počtom fáz n za účelom vytvorenia viacfázovej napájacej siete. Ku viacfázovému napäťovému striedaču 2 je pomocou silových vodičov 18 pripojený blok 3 vstupných ochrán za účelom chránenia tejto päť fázovej napájacej siete proti nežiadúcim javom. Ku viacfázovému napäťovému striedaču 2 je pomocou silových vodičov 18 pripojený blok 4 merania za účelom merania elektrických veličín v obvode. Za blokom 4 merania je pomocou silových vodičov 18 zapojený blok 5 prepínania počtu fáz, ktorý pozostáva z relé 6 na n fáz, čiže na 5 fáz a relé 8 na (n-1) fáz, tzn. na 4 fázy, pomocou ktorých sa odpoja poruchové fázy pohonu, čím sa zachovajú funkčné len aktívne fázy pohonu. Za blokom 5 prepínania počtu fáz je pomocou silových vodičov 18 zapojený blok 10 prepínania konfigurácie vinutí, ktorý pozostáva z relé 11 do hviezdy, relé 12 do n-uholníka a relé 13 do n-cípej hviezdy, pomocou ktorých sa volí požadovaná konfigurácia vinutí viacfázového motora 14, ktorý je pomocou silových vodičov 18 pripojený ku bloku 10 prepínania konfigurácie vinutí. Ku bloku 5 prepínania počtu fáz a ku bloku 10 prepínania konfigurácie vinutí je pomocou silových vodičov 18 pripojený blok 9 výstupných ochrán, ktorý bráni vzniku nežiadúcich javov v danej päť fázovej napájacej sieti a na viacfázovom motore 14. Napájací zdroj 1, blok 4 merania a viacfázový motor 14 sú pomocou signálových vodičov 17 pripojený ku riadiacemu procesoru 15, ďalej je riadiaci procesor 15 pomocou signálových vodičov 17 obojsmerne pripojený ku nadradenému riadiacemu systému 16 za účelom spracovania údajov, na základe ktorých riadi viacfázový napäťový striedač 2, blok 5 prepínania počtu fáz a blok 10 prepínania konfigurácie vinutí, ku ktorým je pripojený pomocou signálových vodičov 17. Nadradený riadiaci systém 12 spravuje a monitoruje prevádzku celého zariadenia.
Spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora pozostáva z nasledovných krokov:
1. krok: na začiatku je do nadradeného riadiaceho systému 16 užívateľom zadaný žiadaný režim činnosti viacfázového motora 14, ktorý sa prenesie do riadiaceho procesora 15, podľa ktorého zariadenie pracuje, 2. krok: v okamihu poruchy vinutí viacfázového motora 14 je z nadradeného riadiaceho systému 16 zablokovaná činnosť viacfázového napäťového striedača 2, pričom riadiaci procesor 15 prostredníctvom bloku 5 prepínania počtu fáz prepína požadovaný počet vinutí viacfázového motora 14 a zároveň prostredníctvom bloku 10 prepínania konfigurácie vinutí prepína žiadanú konfiguráciu vinutí viacfázového motora 14,
SK 209-2023 U1
3. krok: po zmene počtu vinutí a zmene konfigurácie vinutí viacfázového motora 14 je opäť povolená činnosť viacfázového napäťového striedača 2 a zariadenie pracuje ďalej v požadovanej novej konfigurácii vinutí až do okamihu ďalšej požiadavky na zmenu z nadradeného riadiaceho systému 16.
Príklad 2
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora ako v príklade 1 s tým, že n = 6, a ďalej je teda v zariadení použitý viacfázový napäťový striedač 2 s počtom fáz = 6 za účelom vytvorenia šesť fázovej napájacej siete. Blok 5 prepínania počtu fáz pozostáva z relé 6 na n fáz, čiže na 6 fáz a relé 8 na (n-1) fáz, tzn. na 5 fáz, pomocou ktorých sa odpoja poruchové fázy pohonu, čím sa zachovajú funkčné len aktívne fázy pohonu. Za blokom 5 prepínania počtu fáz je zapojený blok 10 prepínania konfigurácie vinutí, ktorý pozostáva z relé 11 do hviezdy, relé 12 do n-uholníka a relé 13 do n-cípej hviezdy, pomocou ktorých sa volí nová požadovaná konfigurácia vinutí daného viacfázového motora 14.
Príklad 3
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora ako v príklade 1 a 2 s tým, že použitý viacfázový motor 14 je asynchrónny motor.
Príklad 4
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora ako v príklade 1 a 2 s tým, že použitý viacfázový motor 14 je synchrónny motor.
Priemyselná využiteľnosť
Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora je možné vhodne využiť najmä v pohonárskych aplikáciách a všade tam, kde je potrebné zabezpečiť neprerušovanú prevádzku a prípadný výpadok pohonu by viedol ku ohrozeniu personálu, alebo zariadenia. Zapojenie zároveň umožňuje automaticky meniť konfiguráciu vinutí motora buď v zapojení do hviezdy, n-uholníka alebo n-cípej hviezdy, podľa požiadaviek aplikácia a aktuálneho počtu fáz motora.
SK 209-2023 U1
Zoznam vzťahových značiek
| 1 2 | - Napájací zdroj - Viacfázový napäťový striedač | |
| 5 | 3 | - Blok vstupných ochrán |
| 4 | - Blok merania | |
| 5 | - Blok prepínania počtu fáz | |
| 6 | - Relé na n fáz | |
| 8 | - Relé na (n-1) fáz | |
| 10 | 9 | - Blok výstupných ochrán |
- Blok prepínania konfigurácie vinutí
- Relé do hviezdy
- Relé do n-uholníka
- Relé do n-cípej hviezdy
14 - Viacfázový motor
- Riadiaci procesor
- Nadradený riadiaci systém
- Signálové vodiče
- Silové vodiče
Claims (4)
1. Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora pozostávajúce z napájacieho zdroja (1), viacfázového napäťového striedača (2), bloku (3) vstupných ochrán, bloku (4) merania, bloku (5) prepínania počtu fáz, ktorý pozostáva z relé (6) na n fáz a relé (8) na n-1 fáz, ďalej z bloku (9) výstupných ochrán, bloku (10) prepínania konfigurácie vinutí, ktorý pozostáva z relé (11) do hviezdy, relé (12) do n-uholníka a relé (13) do n-cípej hviezdy, ďalej z viacfázového motora (14), riadiaceho procesora (15) a nadradeného riadiaceho systému (16), vyznačujúce sa tým, že pomocou silových vodičov (18) je napájací zdroj (1) pripojený ku viacfázovému napäťovému striedaču (2), ktorý je pomocou silových vodičov (18) pripojený ku bloku (3) vstupných ochrán a bloku (4) merania, ďalej že blok (4) merania je pomocou silových vodičov (18) pripojený ku relé (6) na n fáz a relé (8) na (n-1) fáz bloku (5) prepínania počtu fáz, ktoré sú následne pomocou silových vodičov (18) pripojené ku relé (11) do hviezdy, relé (12) do n-uholníka a relé (13) do n-cípej hviezdy bloku (10) prepínania konfigurácie vinutí, ktorý je následne pomocou silových vodičov (18) pripojený ku viacfázovému motoru (14), ďalej že blok (5) prepínania počtu fáz a blok (10) prepínania konfigurácie vinutí sú pomocou silových vodičov (18) pripojené ku bloku (9) výstupných ochrán, a ďalej že pomocou signálových vodičov (17) sú napájací zdroj (1), blok (4) merania a viacfázový motor (14) pripojené ku riadiacemu procesoru (15), ktorý je pomocou signálových vodičov (17) pripojený ku viacfázovému napäťovému striedaču (2), bloku (5) prepínania počtu fáz a bloku (10) prepínania konfigurácie vinutí a obojsmerne pripojený ku nadradenému riadiacemu systému (16) na určovanie konfigurácie vinutí viacfázového motora (14).
2. Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že použitý viacfázový motor (14) je asynchrónny motor.
3. Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e s a tým, že použitý viacfázový motor (14) je synchrónny motor.
4. Spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora pomocou zariadenia podľa nároku, vyznačujúci sa tým, že pozostáva z nasledovných krokov: 1. krok: na začiatku je do nadradeného riadiaceho systému (16) užívateľom zadaný žiadaný režim činnosti viacfázového motora (14), ktorý sa prenesie do riadiaceho procesora (15), podľa ktorého zariadenie pracuje; 2. krok: v okamihu poruchy vinutí viacfázového motora (14) je z nadradeného riadiaceho systému (16) zablokovaná činnosť viacfázového napäťového striedača (2), pričom riadiaci procesor (15) prostredníctvom bloku (5) prepínania počtu fáz prepína požadovaný počet vinutí viacfázového motora (14) a zároveň prostredníctvom bloku (10) prepínania konfigurácie vinutí prepína žiadanú konfiguráciu vinutí viacfázového motora (14); 3. krok: po zmene počtu vinutí a zmene konfigurácie vinutí viacfázového motora (14) je opäť povolená činnosť viacfázového napäťového striedača (2) a zariadenie pracuje ďalej v požadovanej novej konfigurácii vinutí až do okamihu ďalšej požiadavky na zmenu z nadradeného riadiaceho systému (16).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK209-2023U SK10097Y1 (sk) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK209-2023U SK10097Y1 (sk) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK2092023U1 true SK2092023U1 (sk) | 2024-03-27 |
| SK10097Y1 SK10097Y1 (sk) | 2024-08-14 |
Family
ID=90455385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK209-2023U SK10097Y1 (sk) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK10097Y1 (sk) |
-
2023
- 2023-12-12 SK SK209-2023U patent/SK10097Y1/sk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK10097Y1 (sk) | 2024-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9735573B2 (en) | DC-power system with system protection capabilities | |
| US8958181B2 (en) | Electrical system for starting up aircraft engines | |
| US8890465B2 (en) | Circuit arrangement for modular drive power converters | |
| EP3086459B1 (en) | Power conversion device | |
| EP3293851A1 (en) | Isolated parallel ups system with choke bypass switch | |
| EP2602893A1 (en) | Power system protection | |
| CN112514192A (zh) | 交流/直流电转换装置 | |
| Cordeiro et al. | Fault-tolerant design of a classical voltage-source inverter using z-source and standby redundancy | |
| US8040113B2 (en) | Fault tolerant generator or starter/generator with low torque ripple | |
| US9692227B2 (en) | DC supply unit for a power provision unit | |
| CN103390881B (zh) | 统一电能质量控制器的智能化保护电路及方法 | |
| SK2092023U1 (sk) | Zariadenie na prepínanie počtu fáz viacfázového motora a spôsob prepínania počtu fáz viacfázového motora | |
| US20160380570A1 (en) | Motor control center including an integrated dual bus configuration | |
| JPH08126329A (ja) | 電力変換装置 | |
| Nikolaidis et al. | Identifying weaknesses in AC shipboard power systems operation during motor starts and reacceleration | |
| JP2003070258A (ja) | 電力変換装置 | |
| KR102465166B1 (ko) | 선박 발전 장치 및 선박 전력 분배 시스템 | |
| SK2222023U1 (sk) | Zariadenie na zmenu konfigurácie vinutí päťfázového motora a spôsob zmeny konfigurácie vinutí päťfázového motora | |
| RU2450404C1 (ru) | Устройство защиты от потери питания | |
| JPH11122941A (ja) | インバータ装置のアーム短絡検出方法 | |
| Dujic et al. | Modular medium voltage drive for demanding applications | |
| EP2530828B1 (en) | Electricity generation device and permanent-magnet electric generator | |
| Käsemann et al. | Extension of the reactive power compensation for the pulsed power supply of ASDEX Upgrade | |
| CN107846009B (zh) | 一种接线装置 | |
| CN107846008B (zh) | 一种接线装置 |