Пристрій для обмеження ударних струмів і моментів при підключенні машин змінного струму до мережі й обмеження перенапруг при їхньому відключенні

Пристрій для обмеження ударних струмів і моментів при підключенні машин змінного струму до мережі й обмеження перенапруг при їхньому відключенні, що містить погоджуючий трифазний трансформатор, два малопотужних тиристори, два погоджуючих трансформатори, розділові діоди, обмежувальні опори в колі керування і два силових симістори, який відрізняється тим, що як погоджуючі трансформатори застосовані піктрансформатори, включені на керуючі електроди малопотужних тиристорів, і розділові діоди, силові симістори виконані оптронними, при цьому керуючий електрод першого силового оптронного симістора приєднаний анодом безпосередньо до катода першого малопотужного тиристора, керуючий електрод другого силового оптронного симістора приєднаний анодом безпосередньо до катода другого малопотужного тиристора, в коло керування якого включений нормально відкритий контакт другого реле, паралельно котушці другого реле підключений конденсатор, а послідовно з котушкою включені дросель і перший нормально відкритий контакт першого реле, другий нормально відкритий контакт першого реле включений послідовно з його котушкою і шунтується контактами кнопки «Пуск», котушки обох реле живляться від випрямляча, катодами керуючі електроди силових оптронних симісторів приєднані до затискача з негативним потенціалом джерела постійного струму Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до електричних апаратів Відомий пристрій, прийнятий як аналог, що здійснює підключення обмотки електричної машини до мережі (авт свідоцтво СРСР №213144, кл 21з, 58/40, БИ №10,1968) Цей пристрій містить два симістори, що замикають фазні обмотки двигуна в «зірку» і ланцюг керування з випрямлячем і трансформатором Однак такий пристрій робить одночасне підключення всіх трьох фаз обмотки електричної машини до мережі і тому не обмежує ударні струми й моменти Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого є прийнятий як прототип пристрій для обмеження ударних моментів при пуску двигуна змінного струму (авт свідоцтво СРСР №221117 кл 21з, 57/15, Б В , №21,1968) Пристрій містить трифазний погоджуючий трансформатор, силові симістори або паралельно з'єднані силові тиристори, в ланцюг живлення схем керування яких підключені послідовно два допоміжних малопотужних тиристори, керовані за допомогою ДІОДІВ, ЩО переключаються (диністорів), включених на вторинні обмотки двох погоджуючих трансформаторів, розділові діоди, обмежувальні опори Цей пристрій робить включення електричної машини при амплітудній величині синусоїдальної, саме номінальної напруги, а в електричних живильних мережах допускається відхилення напруги від номінальної значення на 10% Зазначений пристрій має низьку надійність, тому що при зниженні напруги живильної мережі нижче номінальної його працездатність не забезпечується, а при підвищенні напруги вище номінальної точка спрацьовування пристрою відхиляється від заданої на кут до 25 градусів Крім того, в силовій частині вказаного пристрою включені додатковий симістор або додаткова пара паралельно включених тиристорів, що ускладнює і здорожує його В основу винаходу поставлене завдання створення такого пристрою для обмеження ударних струмів і моментів при підключенні машин змінного струму до мережі й обмеження перенапруг при їхньому відключенні, у якому за рахунок нового виконання ланцюга керування досягається включення силового ланцюга при проходженні сину 00 (О о о (О 60068 змінного струму (авт свідоцтво СРСР №221117) соїдальної напруги через амплітудне значення при Але в цьому пристрої сигнал на включення силоВІДПОВІДНИХ нормативам відхиленнях напруги живих ключів подається за допомогою диністорів, що вильної мережі від номінальної значення (наприквідкриваються при відповідному амплітудному лад 380В), а також практична сталість фази напрузначенні номінальної напруги мережі Оскільки ги, при якій відбувається включення і за рахунок напруга мережі може відрізнятися від номінальної цього забезпечується працездатність пристрою на 10%, то при зниженні напруги нижче при зниженні напруги живильної мережі і нормальномінальної диністор не відкривається і пристрій на робота при підвищеній напрузі, підвищення взагалі не працює, а при підвищенні напруги його надійності та спрощення конструкції диністор відкривається раніше, ніж напруга в меПоставлене завдання обумовлюється тим, що режі встигає досягти амплітудного значення в пристрої для обмеження ударних струмів і моВідхилення фази відкриття диністора в останньоментів при підключенні машин змінного струму до му випадку від 90° може доходити до 25°, тобто мережі й обмеження перенапруг при їхньому диністор може відкритися при фазі напруги, рівній відключенні, що містить погоджуючий трифазний 65° Зазначений пристрій підключає фази двигуна трансформатор, два малопотужних тиристори, два на першому періоді Відомо (Дорохов А В, погоджуючих трансформатори і два силових Фінкельштейн ВБ Демпфірування ударних симістори в ланцюзі керування, розділові діоди, струмів і моментів при підключенні до мережі обмежувальні опори, ВІДПОВІДНО ДО винаходу як асинхронних генераторів повітроелектроагрегатов погоджуючі трансформатори застосовані -«Електротехніка й електромеханіка» - 2002р піктрансформатори, включені на керуючі електро№2 - С 39-43), що ударні струми і моменти значно ди малопотужних тиристорів, і розділові діоди, зменшуються, якщо третя фаза підключається до силові симістори виконуються оптронними, при мережі через 10-12 періодів Пропоноване рішення цьому керуючий електрод першого силового опусуває зазначені недоліки Крім того, за рахунок тронного симістора приєднаний анодом безпосесхемних змін пристрій спрощується за рахунок редньо до катода першого малопотужного тиривідсутності вузлів фазоконтролюючого, керування стора, керуючий електрод другого силового комутаторами і зрушення кута відкривання тириоптронного симістора приєднаний анодом безпосторів середньо до катода другого малопотужного тиристора, в ланцюг керування якого включений норНа фіг 1 подана принципова схема пристрою, мально відкритий контакт другого реле, на фіг 2 подана осцилограма струму при вклюпаралельно котушці другого реле підключений ченні асинхронної машини без пристрою, а на конденсатор, а послідовно з котушкою включені фіг 3 - з пристроєм дросель і перший нормально відкритий контакт Схему, що формує керуючий сигнал, утворять першого реле Другий нормально відкритий конпогоджуючий трифазний трансформатор 1, що такт першого реле включений послідовно з його погоджує величини напруг мережі і напруг вклюкотушкою і шунтується контактами кнопки «Пуск» чення малопотужних тиристорів 2 і 3, піктрансфоКотушки обох реле живляться від випрямляча рматори 4 і 5, реле 6 і 7, конденсатор 8 і дросель Катодами керуючі електроди силових оптронних 9 Ланцюг керування малопотужними тиристорами симісторів приєднані до затискача з негативним містить розділові діоди 10 і обмежувальні опори потенціалом джерела постійного струму 11 Симісторний комутатор пристрою складається з двох силових оптронних симісторів 12 і 13, кероМашину змінного струму підключають до меваних постійною напругою, включення яких режі одночасно всіма трьома фазами При цьому здійснюється за допомогою допоміжних малопоза рахунок аперіодичної складової спостерігається тужних тиристорів 2,3 Живлення ланцюга керустрибок струму у фазах машин змінного струму вання здійснюється від будь-якого джерела (осцилограма фіг 2,а) У свою чергу, стрибок струпостійного струму Кнопка 14 призначена для му обумовлює виникнення перехідних моментів, підключення машини змінного струму 15 до мещо у 4-5 разів перевищують номінальний момент режі, а кнопка 16 - для відключення машини змінного струму Це викликає механічний удар у механізмах, що часто призводить до їх поПіктрансформатор 4 підібраний таким чином, ломок Зменшивши аперіодичну складову струмів щоб амплітудне значення піка напруги при мінімау фазах, можна зм'якшити перехідної процес і зально можливій напрузі мережі дорівнювало керуюбезпечити практично нульове значення моменту чій напрузі, що включає тиристор 2 При розкиді при підключенні машин змінного струму до мережі величини керуючої напруги тиристорів опорами 11 і одразу практично стале значення струму холонабудовується схема під конкретний тиристор стого ходу, що дозволяє позбутися механічного Фаза імпульсу піктрансформатора відповідає 90° удару і можливих поломок механізмів синусоїди живильної лінійної напруги, отже включення тиристора 2 відбудеться в точці, що виклюЗменшити аперіодичну складову струму у фачає виникнення аперіодичної складової струму зах обмотки машин змінного струму можна шляПри максимально "можливій напрузі живильної хом неодночасного підключення фаз до мережі мережі відхилення фази включення від 90° не пеФази обмотки повинні підключатися до мережі в ревищить 1°,тому що (Бессонов Л А Електричні той момент, коли лінійна напруга мережі, на яку ланцюги із сталлю - М - Л Госэнергоиздат, 1948 вмикаються перші дві фази обмотки, дорівнює - С 137, фіг 10,10) ширина імпульсу при малому максимуму і коли фазна напруга третьої фази навантаженні піктрансформатора складає 2° дорівнює максимуму (при підключенні третьої фаАмплітуда імпульсу піктрансформатора, при зи обмотки) Це здійснюється пристроєм для обвідхиленні напруги живильної мережі на 10%, помеження ударних моментів при пуску двигуна 60068 винна бути на 3-5% вище керуючої напруги відмикання малопотужного тиристора Тоді і при зниженні номінальної напруги схема працюватиме Для забезпечення запізнювання при підключенні третьої фази генератора до мережі ємність конденсатора 8 і індуктивність дроселя 9 вибираються таким чином, щоб час включення реле 7 складав 10-12 періодів (0,2-0,24сек) На схемі не показаний ЛІНІЙНИЙ ЧИ контактор роз'єднувач, якими з умов безпеки повинен доповнюватися тиристорний пускач Пристрій працює в такий спосіб до натискання кнопки 14 тиристор 2 закритий, тому що відсутні керуючі імпульси, а тиристор З закритий через відсутність анодного потенціалу, отже відсутні сигнали на керуючих електродах силових симісторів 12, 13 і машина змінного струму 15 відключена від мережі, при натисканні кнопки 14 її перша група контактів підключить піктрансформатор 4 до керуючого електрода тиристора 2 При максимальній ЛІНІЙНІЙ напрузі він відкривається і буде подана керуюча напруга на керуючий електрод оптронного симістора 12, він відкриється і підключить до мережі фази А і В обмотки машини змінного струму 15 саме в той момент, коли лінійна напруга ІІдв дорівнює амплітудному значенню і, отже, цим виключається поява аперіодичної складової струму, друга група контактів кнопки 14 замкне ланцюг живлення реле 6, який при цьому спрацює і одним своїм нормально відкритим контактом зашпунтує кнопку 14, а другий нормально відкритий контакт реле 6 замкне ланцюг живлення котушки реле 7 За рахунок повільного наростання струму в котушці реле 7, обумовленого наявністю конденсатора 8 і дроселя 9, реле 7 замкне свій нормально відкритий контакт у ланцюзі керування тиристора З із запізнюванням у 10-12 періодів При відкритті тиристора 2 на тиристорі З з'явиться анодний потенціал і коли фазна напруга фази С досягне максимуму, імпульс піктрансформатора 5, поданий на керуючий електрод тиристора 3, відкриє його У результаті цього на керуючому електроді оптронного симістора 13 з'явиться напруга, він відкриється і підключить фазу С до мережі саме в той момент, коли фазна напруга цієї фази дорівнюватиме амплітудному значенню, що виключає виникнення аперіодичної складової струму При відключенні машини змінного струму 15 від мережі необхідно натиснути кнопку 16, що приводить до зникнення анодного потенціалу тиристорів 2 і 3 і їхнього запирання, одночасно зникає керуюча напругу на оптронних симісторах 12, 13 і вони запираються Оскільки запирання симісторів 12, 13 відбувається при проходженні струму через нульове значення, то це виключає виникнення комутаційних перенапруг і збільшує термін служби обмотки Осциллограма на фіг 2,6 свідчить про відсутність аперіодичної складової струму при підключенні машини змінного струму пропонованим пристроєм Пристрій для обмеження ударних струмів і моментів при підключенні машин змінного струму до мережі й обмеження перенапруг при їхньому відключенні забезпечує працездатність при зниженні напруги живильної мережі і нормальну роботу при підвищеній напрузі Підвищення його надійності досягається за рахунок спрощення конструкції, пристрій дозволяє зм'якшити механічні удари в електроприводі, зменшити кидки струмів при включенні і перенапруги при відключенні, підвищити надійність роботи і ДОВГОВІЧНІСТЬ електропривода, здешевити і спростити пускову апаратуРУ 60068 Комп'ютерна верстка Т Чепелєва Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна