SU1124416A1 - Способ аварийного пуска вентильного электродвигател в заданном направлении - Google Patents

Abstract

СПОСОБ АВАРИЙНОГО ПУСКА В ЗАДАННОМ НАПРАВЛЕНИИ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащего синхронную машину, управл емую от преобразовател  частоты по сигналам датчика положени  индуктора,, при КОТОРСЯ4 подают команду на движение индуктора в заданном направлении за счет открыти  ключей преобразовател  частоты в определенной комбинации , контролируют неподвижное состо ние индуктора, затем подают команду на управл ющие цепи ключей преобразовател  частоты, обеспечивающую другую комбинацию их включени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности пуска при отказе в вентильнсм электродвигателе , эквивалентное ненсправ ности типа обрыв ключа преобразовател  частоты, команду подают на движение индуктора в противоположном направлении, обеспечивающую перемещение индуктора на угол f , причем (-, где тир - числа секций и пар полю- § сов синхронной машины) а - относительна  величина перекрыти  последоват но работающих ключей преобразовател  частоты ,l,2... целое число, после чего подают команду на движение индуктора в заданнсмм направлении .

Description

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано в электроприводах с вентильными электродвигател ми.

Известны различные способы пуска вентильного электродвигател , в час ности,подключением преобразовател  частоты к источнику электрической энергии, при этом дополнительные источники питани  датчика положени  ротора и предварительных каскадов усилени  преобразовател  частоты должны быть подключены к своим потребител м; подключением к дополнительному источнику питани  датчика положени  ротора, при этом источник электрической энергии и дополнительный источник питани  предварительны каскадов усилени  преобразовател  частоты должны быть подключены к своим потребител м; подключением, к дополнительному источнику питани  предварительных каскадов усилени  преобразовател  частоты, при этом источник электрической энергии и дополнительный источник питани  датчи положени  ротора должны подключены к своим потребител м 1 .

Однако при таком подключении возможно возникновение аварийных режимов в процессе пуска вентильного электродвигател .

Наиболее близким к предложенному  вл етс  способ аварийного пуска в заданном направлении вентильного электродвигател , содержащего син . хронную машину, управл емую от пре образочател  частоты по сигналс1М датчика положени  индуктора, при котором подают команду на движение индуктора в заданном направлении за счет открыти  ключей преобразовател  частоты в определенной комбинации , контролируют неподвижное состо ние индуктора, затем подают команду на управл ющие цепи ключей преобразовател  частоты, обеспечива  комбинацию их включени , отличную от первоначальной 2 .

Отказ в вентильном электродвигателе , эквивалентный неисправности типа обрыв ключа преобразовател  частоты , не  вл етс  абсолютным отказом Вентильный электродвигатель в целом сохран ет работоспособность, но с ухудшенными электромеханическими характеристиками за счет того, что одна или кака -то комбинаци  секций  корной обмотки не подключаетс  к источнику электрической энергии. Вентильный электродвигатель с таким отказом развивает и пусковой момент, однако не во всех положени х индуктора синхронной машины. Те положени  индуктора, при которых вентильный электродвигатель не развивает пускового,момента, называют мертвыми точками. Имеетс  р д устройств , где вентильный электродвигатель в течение определенного отрезка времени работает без регламентных ремонтов, например электроприводы авиационных механизмов. К таким вентильным электродвигател м предъ вл етс  требование очень высокой надежности. Использование известного способа аварийного пуска неприемлемо в указанном классе объеКтов из-за низкой надежности, поскольку при любом отказе в вентильном электродвигателе, эквивалентном неисправности типа обрыв ключа преобразовател  частоты, не  вл ющим .с  абсолютным отказом, при определенных положени х индуктора вентильный электродвигатель может не запуститьс  или запуститьс  в противоположном заданному направлении.

Цель изобретени  - повышение надежности аварийного пуска при отказе в вентильном электродвигателе, эквивалентном неисправности типа обрыв ключа преобразовател  частоты.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу аварийного пуска в заданном направлении вентильного электродвигател , содержащего синхронную машину, управл емую от преобразовател  частоты по сигна лам датчика положени  индуктора, при котором подают команду на движение индуктора в заданном направлении за счет открыти  ключей преобразовател  частоты в определенной комбинаций контролируют неподвижное состо ние индуктора, затем подают команду на управл ющие цепи ключей преобразова тел  частоты, команду подают на дви жение индуктора в противоположном направлении, обеспечивающую перемещб ние индуктора на угол if , причем

f b4l..f(.-..-ir),

где тир- числа секций и пар полюсов синхронной машины; - относительна  величина перекрыти  последовально работающих ключей преобразовател  частоты ,1,2... целое число, после чего по той же цепи подают команду на движение индуктора в заданном направлении.

На фиг 1 дано устройство дл  управлени  вентильным электродвигателем с трехфазным однополупериодным преобразователем частоты; на фиг. 2эпюры напр жений на чувствительных элементах датчика положени  индуктора и токов в ключах преобразовател  частоты вентильного электродвигател . Рассмотрим совокупность операций дл  случа  обрыва одного ключа преобразовател  частоты. Форма подачи команды на движение индуктора вентильного электродвигател  в заданном направлении дл  данного способа 4oжeт быть различной. Контролировать неподвижное состо ние индуктора в том положении, при котором управл ющий сигнал поступает на неисправный ключ, можно как визуально, так и по сигналам специальных датчиков, например , по отсутствию импульсов с датчика положени  индуктора, по сигналу специального датчика частоты вращени  и др. Команда должна быть подана по цеп м управлени  ключами преобразовател  частоты, например, по цепи питани  датчика положени  индуктора. Подача команды на движение индуктора вентильного электродвигател  р противоположном направЛИНИИ по любой другой цепи, например изменением пол рности источника электрической энергии при двухпроводных ключах преобразовател  частоты или изменением пол рности источни ка питани  обмотки возбуждени  в слу чае использовани  вентильного электродвигател  с .электромагнитным возбуждением , не вызывает каких-либо движений индуктора, поскольку не устранена основна  причина, из-за которой индуктор вентильного электродвигател  оказалс  в неподвижном состо нии. В данных случа х сохран етс  ситуаци ,при которой сигнал с чувствительного элемента датчика положени  индуктора поступает на неисправный ключ преобразовател  частоты , что не позвол ет вывести индук тор вентильного электродвигател  из мертвой точки. Подача же команды на движение индуктора в противополож ном направлении по цеп м управлени  ключс1ми преобразовател  частоты, на пример по цепи питани  датчика поло жени  индуктора, вызывает включение другого ключа или комбинации ключей среди которых не будет неисправного ключа преобразовател  частоты. Вентильный электродвигатель развивает пусковой момент, что приводит к пер мещению его индуктора в направлении обратном заданному на некоторый уго Ср . Ниже определены средства регист ции ы относительное значение угла cf на которое должен быть перемещен ин дуктор вентильного электродвигател  с тем, чтобы при подаче команды на движение индуктора в заданном напра лении, был осуществлен успешный запуск вентильного электродвигател . Возникновение движени  индуктора вентильного электродвигател  создает предпосылки дл  вывода индуктора из положени  мертвой точки. Ког да индуктор вентильного электродвиг тел  выведен из положени  мертвой точки, может быть подана команда на движение в заданном направлении. При этом выбор вида команды на движение в заданном направлении зависит от конкретной схемно-технической реализации способа. Дл  упрощени  предпочтительнее эту команду, как и команду на движение в противоположном направлении, подавать по цеп м управлени  ключеми преобразовател  частоты, например по цепи питани  датчика положени  индуктора. Рассмотрим реализацию способа на вентильном электродвигателе с трехфазным однополупериодным преобразователем частоты. Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, преобразователь частоты 2 и датчик положени  индуктора 3. Синт кронна  машина 1 содержит установленные на статоре секции 4-6,  корной обмотки и вращающийс  индуктор 7, например посто нный магнит. Преобразователь 2 частоты собран на трех ключах 8-10, выполненных в данном случае на транзисторах. Датчик 3 положени  индуктора содержит три чувствительных элемента 11-13, которые используютс  дл  формировани  сигналов дл  одного направлени  вращени , три чувствительных элемента 14-16 дл  формировани  сигналов противоположного направлени  вращени  и вращающийс  сигнальный элемент 17. Секции 4-6  корной обмотки синхронной машины имеют общую клемму, котора  через управл емый контактор 18 подключена к плюсовой клемме источника 19 электрической энергии. Свободные клеммы 4-6 подключены к коллекторным выводам транзисторов 8-10 соответственно, змиттерные выводы которых объединены и подключены к минусовому выводу источника 19 электрической энергии. Базовые выводы транзисторов св заны с чувствительным элементом датчика 3 положени  индуктора. Базовый вывод транзистора 8 св зан с чувствительными элементами 11 и 14, базовый вывод транзистора 9 с чувствительными элементами 12 и 16, а базовый вывод транзистора 10 с чувствительными элементами 13 и 15. Цепи питани  чувствительных элементов 11-13 через нормально Зс1мкнутый контакт 20 переключател  21 реверса подключены к первому вспомогательному источнику 22 питани . Цепи питани  чувствительных элементов 14-16 через нормально разомкнутый контакт 23 переключател  21 реверса подключены к второму вспомогательному источнику 24 питани . Переключатель 21 реверса содержит катушку 25 управлени , котора  через управл емый контактор 26 подключена к вспомогательному источнику 27.

Управл ющий вход контактора 26 может быть св зан с информационны1 1 выходом 28 тахометрического устройства 29 с вращающимс  индуктором 30 и дополнительно через логический блок (не показан) может быть подключен к информационному выходу датчика потребл емого тока, в качестве которого может быть использован контактор 18, имеющий конечную величину активного сопротивлени  во включенном состо нии. Индуктор 7 синхронной машины 1, сигнальный элемент 17 датчика 3 положени  индуктора и индуктор 30 тахометричес кого устройства 29 установлены на общем валу.

Рассмотрим работу устройства дл  случа , когда число пар полюсов синхронной машины р 1, а угловой размер ( сигнального элемента 17 датчика 3 положени  индуктора выбран из услови  работы транзисторов с перекрытием, равным 2iд . Чувствительные элементы формируют сигналы на включение транзисторов, если они перекрыты сигнальным элементом 17 датчика 3.

Рассмотрим работу устройства в режиме управлени  оператором, что возможно дл  инерционных электродвигателей . В исходном состо нии замкнут нормально замкнутый контакт 20 и разомкнут 23, что соответствует Зёщанию на вращение вентильного электродвигател  по часовой стрелке и разомкнутому состо нию контактора 26. Пусть, в вентильном электродвигателе имеет место отказ, эквивалентный неисправности типаобрыв ключа преобразовател  частоты. К такому виду неисправности могут быть отнесены обрыв цепи эмиттер - коллектор транзистора , например 8, любой обкжав в цепи секци  4  корной обмотки - транзистор 8, любой обрыв в управл ющей цепи транзистора 8 и др. Включением KOHTai Topa 18 подаетс  команда на двжение индуктора вентильногр электродвигатёл  в заданном направлении, в чанном случае по часовой стрелке.

На фиг. 2 d представлены эпюры напр жений на чувствительныхэлементах и токов через транзисторы 8-10, по сн ю{цие пор до|с переключени  транзисторов при вращении индуктора 7 по часовой стрелке, на фиг, 2S - то же, дл  случа  вращени  индуктора против часовой стрелки. Направлени  осей абсцисс прин ты вэаимно противоположными дл  иллюстрации противоположных направлений вращени  электродаигател . Заштрихованные эпюры иллюстрируют отказ в вентильном электродвигателе - обрыв транзистора 8. Бели индуктор 7 вентильного электродвигател  в момец т включени  контактора 1.8

занимает любое положение, вне углового интервала, обозначенного ос , то к источнику 19 электрической энергии подключена одна из секций 5(6} Или их комбинаци . Вентильный электродвигатель развивает вращающий момент и индуктор 7 может запуститьс  если вращающий момент, созданный включенными секци ми, достаточен дл  того, чтобы индуктор 7 проскочил угловой интервал ti по инерции. При этом оператор в момент включени  фиксирует наличие тока, потребл емого вентильным электродвигателем,и наличие сигнала о вращении вентильного электродвигател  с информационного выхода 28 тахометрического устройства 29. Осуществл етс  запуск вентильного электродвигател .

Если в момент включени  контактора 18 индуктор 7 вентильного электродвигател  занимает любое положение в угловом интервале, обозначенном об I то индуктор 7 вентильного электродвигател  остаетс  в состо нии поко , так как секци  4 не может быть подключена к источнику 19 из-за обрыва транзистора 8. Оператор фиксирует на информационном выходе датчика тока (контактор 18) отсутствие тока, потребл емого вентильным электродвигателем, и отсутт ствие сигнала о вращении вентнльйого электродвигател . Это служит оператору информацией о том, что необходимо по цепи питани  датчика 3 положни  индуктора подать команду иа движение индуктора 7 в противоположиом направлении. Дл  этого оператор включает контактор 26, нормально эамкиутый контакт 20 размыкаетс , а нормально разомкнутый контакт 23 замыкаетс . Этой операцией осуществл етс  подача команды на реверс. Первый вспомогательный источник 22 отключаетс , а второй вспомогательный источник 24 подключаетс  к чувствительиым элемеитс1м 14-16. Из эпюр нёшр жеиий (фиг. 2S ) видио, что в этом случае (индуктор 7 находитс  в угловом иитервале 00 ) включен одии из нормально функционирующих траизисторов 9(10) / или их комбиигщи . К источнику 19 электрической энергии подключена одна из секций 5(6) или их комбинаци . Вентильный электродвигатель развивает вращаж ций момеит и индуктор 7 перемещаетс  в направлении, противоположном заданнш у (против часовой . стрелки). Определим, на какой yroncf нужно переместить иидуктор 7 с тем, чтобы после подачи команды на движение индуктора 7 в заданием направлении пуск вентильиоро электродвигател  оказало in успешным. Необходиквлм, но недостаточным дл  всех условий эксплуатации условием успешного пусг ка  вл етс  вывод индуктора 7 из зоны об . Учитыва , что индуктор 7 может, занимать любое положение в зоне tf , дл  искомого угла получим .2,..c,.., где m - секций  корной обмот т-2 синхронной машины; Oti-oi-- относительна  величина угл перекрыти  последовательно работающих ключей. Учитыва , что.число пар полюсов синхронной машины может быть отлич но от единицы и что электромагнитные процессы в вентильном злектродвигателе икюют повтор емость на каждом периоде, окончате,т1ьно дл  искомого угла if получим т(., где k 0,1,2... - целое число. Индуктор 7, перемеща сь в направ лении, противоположном заданному, неизбежно пЬйадет в зону /9 , в кото рой потребл емый вентильным электродвигателем ток становитс  равным нулю, так как в это;й зоне секци  4 оказываетс  неподключенной к источник/ 19 электрической энергии, поскольку управл ющий сигнал погтупаена отказавший транзистор 8, Отсутствие потребл емого тока может служить информацией оператору на подачу команды на движение индуктора 7 в заданном направлении, дл  чего он размыкает контактор 26. Контакты 20 и 23 возвращаютс  в нормальное состо ние. Из эпюр напр жений (фиг. 20 ) видно, что в этом случае (индуктор 7 находитс  в угловом интервале р ) включен один из нормально функционирующих транзисторов 9(10) или их комбинаци . К источнику 19 электрической энергии подключена одна из секций 5(6) или их комбинаци . Вентильный электродвигатель развивает вращающий момент и индуктор 7 перемещаетс  в заданном направлении . Таким образом, введение дополнительных операций реверса, перемещеии  индуктора 7 на угол 9 и повторного реверса позвол ют осуществить пуск вентильного электродвигател  в аварийной ситуации при отказе, эквивалентном неисправности типа обрыв ключа преобразовател  частоты. Веро тность пуска вентильного электродвигател , содержащего такую неисправность , составит приблизительно 0,95 против 0,75 дл  известного вентильного электродвигател .

Claims (1)

1. СПОСОБ АВАРИЙНОГО ПУСКА В ЗАДАННОМ НАПРАВЛЕНИИ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащего синхронную машину, управляемую от преобразователя частоты по сигналам датчика положения индуктора,, при котором подают команду на движение индуктора в заданном направлении за счет открытия ключей преобразователя частоты в определенной комбинации, контролируют неподвижное состояние индуктора, затем подают команду на управляющие цепи ключей цепи ключей

   4!9 преобразователя частоты, обеспечивающую другую комбинацию их включения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности пуска при отказе в вентильном электродвигателе, эквивалентном неисправ<ности типа ·’обрыв ключа преобразователя частоты’’, команду подают на движение индуктора в противоположном направлении, обеспечивающую перемещение индуктора на угол , причем где тир - числа секций и пар полю сов синхронной машины;

   & - относительная величина перекрытия последователь но работающих ключей преобразователя частоты;

   к=0,1,2... целое число, после чего подают команду на движение индуктора в заданном направлении.

   Фив. 1 «