SU1582327A1 - Устройство дл пуска асинхронного двигател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано в асинхронном электроприводе при реализации пр мого пуска. Целью  вл етс  повышение функциональной надежности путем обеспечени  коммутационной устойчивости инвертора в переходных режимах. Устройство содержит тиристорный инвертор 2 с основной батареей коммутирующих конденсаторов 4, вентильно-реакторный компенсирующий блок 3 и две секции пусковых конденсаторов 5, 6. Благодар  соответствующему алгоритму управлени , реализуемому блоком релейно-контактной автоматики, в устройстве осуществл етс  безболезненное отключение основной части пусковой батареи конденсаторов после разгона двигател . При отключении малой части пусковой батареи переходный процесс отключени  достаточно м гок. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в асинхронном электроприводе при реализации пр мого пуска.

Целью изобрете и   вл етс  повышение функциональной надежности путем обеспечени  коммутационной устойчивости инвертора в переходных режимах.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - графики , иллюстрирующие его работу.

Устройство содержит асинхронный двигатель 1, автономный инвертор 2 тока с вентильно-реакторным компенсирующим блоком 3, основную батарею 4 коммутирующих конденсаторов, малую

секцию 5 и большую секцию 6 пусковой батареи конденсаторов. В цепь компен- сатора 3 включен датчик 7 тока, выход которого через блок 8 выделени  амплитуды подключен к пр мому входу компаратора 9, инверсный вход которого соединен с источником 10 опорного напр жени , а выход подключен к информационному входу исполнительного элемента 11, состо щего из подключенной к источнику питани  цепочки последовательно соединенных транзистора 12, катушки реле 13 и блок-контакта 14 с задержкой на замыкание контактора 15. К выходу автономного инвертора 2 тока основна  коммутационна  батаре  4 и компенсатор 3 подот оо ю Ьэ

ключены непосредственно, асинхронный двигатель 1 - через силовую группу контактов 16 первого контактора 15, имеющего блок-контакты 14, 17-19, мала  секци  5 - через силовую группу контактов 20 второго контактора 21, имеющего блок-контакты 22 и 23, больша  секци . 6 - через силовую группу контактов 24 третьего контактора 25, имеющего блок-контакты 26-28. В состав устройства вход т также реле времени 29-31 е контактами 32-34 соответственно , кнопки управлени  Пуск 35 и Стоп 36. Промежуточное реле 13 имеет нормально замкнутый контакт 37, включенный между катушкой третьего контактора 25 и соединенными между собой одними выводами контактом 32 первого реле времени 29 и блок-контактом 26 третьего контактора 25, другие выводы которых также объединены и подключены к первой шине питани , к которой подключены также одни выводы кнопки Пуск 35 и блок-контакта 22 второго контактора , другие выводы которых объединены И через контакт 34 с задержкой на размыкание третьего реле времени подключены к первому выводу катушки 21 второго контактора. Блок-контакт 23 второго контактора включен между первой шиной питани  и через нормально -замкнутый блок-контакт 19 первого контактора первым выводом катушки 29 первого реле времени. Блок-контакт 27 третьего контактора включен между первой шиной питани  и первым выводом катушки 30 второго реле времени. Одни из выводов контакта 33 с задержкой на замыкание второго реле времени и нормально разомкнутого блок-контакта 17 первого контактора объединены и подключены к первой шине питани , другие выводы которых также объединены и через кнопку управлени  Стоп 36 подключены к первому выводу катушки 15 первого контактора. Последо-, вательно соедийенные нормально замкнутый блок-контакт 28 третьего контактора и нормальна разомкнутый контакт 18 первого контактора включены между первой шиной питани  источника и первым выводом катушки 31 третьего реле времени, второй вывод которой соединен с вторыми выводами катушек 29 и 30 первого и второго реле времени , первого 15, второго 21 и третьего 25 контакторов и подключен к второй шине питани .

Сущность алгоритма управлени  пусковой конденсаторной батареей при пуске асинхронного двигател  от автономного инвертора тока с вентильно- реакторным компенсирующим блоком заключаетс  в следующем.

Алгоритм предполагает осуществление пр мого пуска асинхронного двига- Q тел  от автономного инвертора тока. Дл  этого суммарна  величина основной и пусковой конденсаторных батарей должна обеспечивать коммутационную устойчивость инвертора при пр - , мом пуске от него асинхронного двигател . По окончании запуска двигател  осуществл етс  уменьшение коммутирующей батареи конденсаторов до величины (условно называемой основной), необходимой дл  обеспечени  коммутационной устойчивости инвертора в номинальном режиме работы двигател . Пускова  конденсаторна  батаре  разделена на две неравные части: услов- е но малую и условно большую, составл ющие соответственно 10-15% и 85- 90% от пусковой батареи. Перед пуском двигател  сначала к выходу инвертора подключают малую часть пусковой батареи, а затем по окончании переходного процесса (врем  протекани  которого равно 6-10 интервалам работы инвертора) большую часть пусковой батареи и через такой же промежуток времени подключают двигатель.

5 I

При этом ток вентильно-реакторно- го компенсирующего устройства резко падает и по мере разгона двигател  нарастает. При разгоне двигател  до номинальной скорости ток компенсатора становитс  равным наперед заданной величине, в этот момент вырабатываетс  сигнал на отключение большой секции пусковой батарей конденсаторов , мала  же ее часть отключаетс  по окончании переходного процесса отключени  большой секции и при достижении установившегос  режима двигател . Так как мала  секци 

0 пусковой конденсаторной батареи не играет существенной роли в загрузке компенсирующего устройства, то отключение ее можно производить через достаточно большой промежуток вре5 мени (через 10-15 периодов выходного напр жени  инвертора), обеспечива  тем самым гарантированное окончание переходного процесса запуска двигател  и отключени  большой секции.

0

0

5

Устройство работает следующим образом .

Положение контактов на схеме показано дл  случа , когда инвертор работает на холостом ходе, т.е. на выходных зажимах инвертора сформирован кривые напр жени  номинальной амплитуды , заданной частоты и нужного количества фаз. Двигатель и пускова  конденсаторна  батаре  от сети отключены .

При нажатии на кнопку управлени  Пуск 35 питание подаетс  на катушк 1 второго контактора, последний ера батывает, блок-контактом 22 встает на самоблокировку, силовой группой контактов 20 подключает к выходу инвертора малую секцию 5 пусковой батареи конденсаторов, а блок-контак- том 33 подключает к источнику питани  катушку 29 первого реле времени. Через заданный интервал времени, равный времени переходного проц-есса подключени  секции 5, контакт 32 рел

29замыкаетс  и подает питание на катушку 25 второго контактора. Послений срабатывает, блок-контактом 26 встает на самоблокировку, силовой группой контактов 24 подключает большую секцию 6 пусковой батареи конденсаторов к выходу инвертора 2, бло контактом 28 разрывает цепь питани  катушки 31 третьего реле времени, а блок-контактом 27 подключает катушку

30второ о реле времени к источнику питани . По истечении времени переходного процесса подключени  секции 6, задаваемого реле 30, контакт 33 последнего подает питание на катушку 15 первого контактора. Последний срабатывает, блок-контактом 17 встает на самоблокировку, блок-контактом 18 подготавливает цепь питани  катушки 31 третьего реле времени, блок-контактом 19 разрывает цепь питани  катушки 29 первого реле времени , силовой группой контактов 16 подключает асинхронный двигатель 1 к выходу инвертора 2, а блок-контактом 14 с задержкой подготавливает цепь питани  реле 13 исполнительного элемента 11. Начинаетс  процесс разгона двигател .

Перед подключением двигател  реактивную мощность основной и обеих секций пусковой конденсаторной батареи потребл ет вентильно-реакторное компенсирующее устройство 3. Сигнал, пропорциональный амплитуде тока ком

0

г 0 5

пенсатора 3, выдел емый цепью датчика 7 тока и блока 8 выделени  амплитуды , превышает сигнал, поступающий от источника 10 опорного напр жени , на выходе компаратора 9 присутствует уровень напр жени , достаточный дл  срабатывани  исполнительного элемента 1 1, однако последний не срабатывает, так как блок-контакт 14 разрывает цепь питани . После подключени  двигател  1 ток компенсатора 3 примерно в течение полупериода выходной частоты спадает до минимума и на выходе исполнительного элемента 11 по вл етс  запрещающий сигнал, после чего контактом 14 на реле 13 подаетс  потенциал с источника питани  и последнее срабатывает сразу же по приходе на базу транзистора 12 положительного сигнала. Таковой по вл етс  на выходе компаратора 9 после разгона двигател  1 и нарастани  тока компенсатора 3 выше заданного значени  вследствие высвобождени  реактивной мощности коммутирующих конденсаторов 4-6. При срабатывании реле 14 контакт 37 последнего разрывает цепь питани  катушки 25 третьего контактора, который силовой группой контактов 24 отключает секцию 6, а блок-контактом 28 подключает катушку 31 треттего реле времени к источнику питани . По окончании переходного процесса отключени  сек- 5 ции 6 и достижении двигателем 1 установившегос  режима (врем  указанных процессов задаетс  реле 31) контакт 34 реле 31 разрывает цепь питани  катушки 21 второго контактора, 0 который силовой, группой контактов 20 отключает малую секцию 5 от выхода инвертора

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет значительно облег- . 5 чить процесс отключени  пусковой конденсаторной батареи от инвертора тока после запуска асинхронного двигател , что существенно повышает функциональную надежность работы 0 электропривода.

Результаты исследований предлагаемого устройства на математической модели инвертора с трехдроссельной схемой компенсации, работающего на 5 асинхронный двигатель, представлены на фиг. 2. При расчете прин ты следующие параметры схемы замещени : f 50 Гц; Urf 500 В; L 20 мГ; L 2 мГ; R ,( R.J 0,2 Ом; С

0

230 мкФ на фазу при соединении в звезду; АС /1C- + JCM 770 мкФ, где Cg- - емкости соответственно большой и малой секций пусковой конденсаторной батареи; f, Uj - выходна  частота и напр жение; L,, Lq - индуктивности сглаживающего дроссел  и компенсатораj Rj, их активные сопротивлени ,- С - ем- Јость основной конденсаторной батареи . Используют двигатель марки 4А-112 М4 при номинальной нагрузке на валу последнего.

На фиг. 2 представлены зависимое- фи минимального значени  времени, Предоставл емого тиристору дл  вос- 1тановлени-  запирающих свойств в течение переходного процесса отключе- секции, от кратности емкостей большой и малой секций пусковой батарей . Крива  А характеризует зависимость ffljMMH fCdCgVdC) при отключе- цин большой части пусковых конденсаторов на 53-м интервале работы инвер- тора с момента подключени  двигател . f}a кривых В и С представлены те же Зависимости при отключении малой части пусковых конденсаторов соответственно на 87-м и 102-м интервалах ра- б;оты. Лини  D показывает значение вре в|ремени восстановлени  te при установившемс  режиме работы инвертора после отключени  пусковой батареи.

При отключении на 53-м интервале работы сразу всей пусковой батареи происходит срыв инвертировани , т.е. при .dCg./dC - mtfi - 0 (крива  А сливаетс  с осью абсцисс). При отключении всей батареи пусковых конденсаторов на 87-м Интервале (:&мим 220 мкс (крива  В при UCS/AC -+0). Дальнейшее увеличение номера интервала отключени  пусковой батареи практически не ведет к возрастанию t миипри отключении сразу всей пусковой батареи. Разделение пусковой батареи на две неравные части (фиг.2) можно добитьс 

С8л.ин 58° мкс (ПРИ d V/jCM 6,6). Дл  данных параметров инвертора, компенсатора и двигател  наиболее целе- сообразно кратность дСу/лСм принимать равной 3-9.

Предлагаемое устройство позвол ет отключать основную часть пусковой батареи конденсаторов после разгона двигател  ввиду относительно низкой Кратности отключаемой и остающейс  части коммутирующих конденсаторов.

0

5

0

5

При отключении малой части пусковой батареи кратность отключаемой и остающейс  части коммутирующих конденсаторов также относительно мала и, следовательно, переходный процесс ее отключени  достаточно м гок. Кроме того, в отличие от известных предлагаемое устройство позвол ет отключать вторую секцию через сколь угодно большой промежуток времени после отключени  первой, который необходим дл  затухани  переходного процесса пуска двигател  и отключени  первой секции, и исключить опасное накладывание двух или даже трех переходных процессов, что также повышает коммутационную устойчивость инвертора.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  пуска асинхронного двигател , содержащее автономный инвертор тока с основной батареей коммутирующих конденсаторов и вентиль- но-реакторным компенсирующим блоком, пусковую батарею коммутирующих конденсаторов , датчик тока компенсации, исполнительный элемент в виде последовательно соединенных полупроводникового ключа и катушки промежуточного реле, первый контактор с силовой группой контактов дл  подключени  асинхронного двигател  и двум  замыкающими блок-контактами, первый из которых выполнен с задержкой на замыкание , второй контактор с силовой группой контактов и замыкающим блок- контактом, третий контактор с силовой группой контактов и замыкающим блок-контактом, реле времени, имеющее контакт с задержкой на замыкание, кнопки управлени  Пуск и Стоп, при этом основна  батаре  коммутирующих конденсаторов подключена к выходу инлертора непосредственно, а вен- тильно-реакторный компенсирующий блок - через датчик тока, выводы кнопки управлени  Пуск соединены с выводами второго контактора, одни из выводов второго блок-контакта первого контактора, блок-контакта второго контактора и блок-контакта третьего контактора объединены между собой, соединены с одним выводом кнопки управлени  Пуск и подключены к первой шине питани , а вторые выводы катушек первого, второго и третьего контакторов и реле времени объединены

   Qijs.f

   1600

   ta МКС O

   im

   ЛСд 1 I 3 it 5 6 1 8 9 Ю 11 12 АС„

   Фиг. I