Спосіб пуску асинхронного двигуна технологічного агрегату та пристрій для його реалізації

Винахід, що заявляється, відноситься до електротехніки, зокрема до систем управління асинхронними короткозамкненими електричними двигунами та може бути використаним для пуску асинхронних двигунів при умовах, коли за тих або інших обставин, пусковий момент або момент рушання технологічного механізму перебільшує максимальне значення пускового моменту асинхронного електродвигуна, що запускається. Прикладом такого технологічного механізму є насос для перекачування забруднених рідин, у складі яких є мінеральні частки. У випадку простою таких механізмів можливе замулювання робочих коліс, унаслідок чого прямий запуск не завжди виявляється успішним. Часто доводиться здійснювати кілька повторних пусків з метою розбити мінеральну масу, яка замулює робоче колесо. Іншим прикладом є електропривод млинів з розмелу мінералів. Досить часто зупинка млинів відбувається під навантаженням - з продуктом здрібнювання в барабані млина. З цієї причини запуск двигуна також можна віднести до класу важких. Рушання механізму відбувається достатньо легко, далі момент відповідно до повороту барабана, збільшується у зв'язку з тим, що сировина в млині не скочується по обичайці барабана доти, поки кут нахилу не буде дорівнювати куту природного нахилу матеріалу, що розмелюється. У подальшому матеріал зсипається вниз, що призводить до зменшення моменту статичного опору. Таким чином, тим або іншим шляхом необхідно розвернути млин, зупинений під навантаженням, на кут, який перебільшує кут дійсного нахилу ( j » 30 ¸ 40 ° ). Для вирішення цієї задачі застосування традиційних систем призводить до ускладнення системи пуску, її подорожчання та до зниження ефективності роботи установки. Відоме технічне рішення - спосіб пуску асинхронного двигуна (Справочник по автоматизированному электроприводу. Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского, Энергоатомиздат, 1983). Спосіб пуску асинхронного двигуна здійснюється підключенням його до мережі через додатковий індуктивний опір. При досягненні деякої швидкості в процесі розгону додатковий опір шунтується, а статор двигуна підключається до мережі. Недоліком способу є ступінчате регулювання пускового моменту двигуна внаслідок чого, погіршуються його пускові характеристики. Також відомий, вибраний як прототип, спосіб пуску асинхронного двигуна, який здійснюється збільшенням напруги на клемах статора у функції часу [Петров И.И., Мейстель A.M. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. М.: "Энергия", 1968]. Недоліком відомого способу є те, що збільшення пускового моменту двигуна відбувається тільки при перевищенні номінального значення напруги живлення двигуна, для чого необхідне додаткове обладнання. Відомий пристрій для пуску асинхронного двигуна [Справочник по автоматизированному электроприводу. Под ред. В.А.Елисеева и А.В.Шинянского, Энергоатомиздат, 1983] що містить індуктивний реактор та контактор, що шунтує реактор наприкінці пуску. Недоліком вказаного пристрою є великий опір реактора, що призводить до зменшення пускових моментів асинхронного двигуна. Також відомий, вибраний як прототип, пристрій для пуску асинхронного двигуна [Петров И.И., Мейстель A.M. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. М.: "Энергия", 1968], що містить, як і заявлений пристрій, тиристорний регулятор напруги з імпульсно-фазовим керуванням. Недоліком пристрою є те, що при регулюванні кутів управління тиристорний регулятор забезпечує тільки зменшення пускового моменту двигуна. Якщо управляти кутами за спеціальним законом, то можна отримати деяке збільшення пускового моменту, але це призводить до надмірного ускладнення системи імпульснофазового управління. Метою створення способу пуску та пристрою для його реалізації, що заявляються, є спрощення конструкції, підвищення надійності та економічності пускового пристрою для формування спеціальних пускових режимів, які забезпечують запуск асинхронних двигунів технологічних механізмів з важкими умовами пуску та р ушання. Перелік фігур винаходу: фіг.1 Діаграми пуску асинхронного двигуна те хнологічного механізму; фіг.2 Алгоритм запуску асинхронного двигуна те хнологічного механізму; фіг.3 Діаграма пуску асинхронного двигуна млина; фіг.4 Алгоритм запуску асинхронного двигуна млина; фіг.5 Блок-схема пристрою пуску. Спосіб пуску (фіг.1-фіг.2) полягає в підключенні обмоток статора двигуна до трифазної мережі через тиристорний регулятор змінної напруги з системою імпульсно-фазового управління, у збільшенні напруги живлення на клемах двигуна у функції часу, згідно винаходу, процес пуску здійснюється шляхом зміни кута керування тиристорів a до повного їх відкривання, вимірювання струму та напруги статора, обчислення ковзання s при повній напрузі на клемах статора, обчислення та задання часу Т повторення процесу запуску, закривання тиристорного регулятора, здійснення повторного запуску, повторення пробних пусків з метою досягнення ковзання s¹1.0 при повній напрузі на клемах статора. При закритих тиристорах у час t=0 пусковий момент M(t, a), що є функцією часу t та кута управляння a, дорівнює нулю. Зі зменшенням кута управління пусковий момент виявляється залежним від кута a та за час t=t 1 збільшується до максимального значення, що дорівнює пусковому моменту Мп при повній напрузі живлення на клемах статора. Технологічна залежність моменту рушання є складною математичною залежністю. Під час запуску може виявитись, що МП>МТ, де Мт - момент рушання. У цьому випадку зі зменшенням кута a двигун розганяється до заданої швидкості. Якщо МТ>МП, то при повній напрузі живлення двигун запускатись не буде. При досягненні напругою свого номінального значення програмний пристрій завдання режиму пуску вимірює напругу та стр ум. Потім за допомогою відомого математичного апарату визначають ковзання двигуна та момент, який ним розвивається. При s=1.0 цей момент буде дорівнювати Мп . При визначенні вказаних параметрів x користуються відомими параметрами асинхронного двигуна (r1; x1 ; r2’; x2’; m - параметри асинхронного двигуна зі схеми заміщення). Якщо s=1.0, то напругу живлення (в одній з фаз, або в усіх фазах одночасно) зменшують до нуля, а через час Т, який залежить від технологічних параметрів двигуна, повторно збільшують напругу живлення до максимальної, замірюють напругу та стр ум. Якщо значення ковзання, яке визначено вдруге, дорівнює s=1.0, процес запуску повторюють. Поточне значення спроби запуску і не перевищує і=к , де к - кількість спроб. Імпульсний характер моменту дозволяє зруйнувати те хнологічну перешкоду, що створена матеріалом в робочій частині технологічного механізму та зробити можливим процес запуску після декількох послідовних спроб. Якщо значення пускового моменту залежить від кута повороту вала, то час повторення операцій запуску вибирається в залежності від закону руху робочого механізму. При неможливості пуску млина по переробці сировини (s=1.0; Мпjк (jк - кут природного нахилу) і момент, утворений вантажем, почне поступово зменшуватись. Пристрій, якій реалізує спосіб запуску, що включає трифазний тиристорний регулятор змінної напруги з системою імпульсно-фазового управління, згідно винаходу, він додатково забезпечений програмованим блоком контролю пускових параметрів ковзання та моменту при повній напрузі живлення на клемах статора, при цьому виходи блока програмованого пуску зв'язані з входом системи імпульсно-фазового управління для задання періоду повторення пуску залежно від технологічних вимог. Блок-схема пристрою зображена на фіг.5. Асинхронний двигун 1 підключено до мережі живлення через вимикач 2 та тиристорний регулятор напруги 3, що керується за допомогою системи імпульсно-фазового керування 4. Блок датчиків 5 вимірює струм I та напругу U на обмотках статора двигуна та складається з блоків 5-1 та 5-2 відповідно. Виходи датчика швидкості 6 та блоку датчиків 5 заведено до блоку програмованого пуску 7, що сприймає сигнал завдання U 3. Блоки з першого по шостий включно є типовими для систем автоматизованого електроприводу. Програмний пристрій 7 є комплектною мікропроцесорною системою керування вищого функціонального рівня, яка є конструктивно завершеною однокорпусною або багатокорпусною системою. Мікропроцесорна система складається з програмної частини, в яку закладено алгоритм запуску двигуна, та апаратної частини, що містить стандартний мікропроцесорний модуль та блок узгодження з аналоговою частиною електропривода - системою імпульсно-фазового керування, блоком датчиків 5 та датчиком швидкості 6. Принцип дії пристрою 7 полягає у тому, що мікропроцесорна система опитує датчики струму, напруги та швидкості, розраховує необхідні параметри двигуна та формує необхідний кут відкривання тиристорів відповідно алгоритму запуску. Таким чином програмний пристрій формує необхідне значення моменту асинхронного двигуна з урахуванням конкретного технологічного механізму. Можлива інша реалізація пристрою. Пристрій, який реалізує спосіб запуску, що включає тиристорний регулятор напруги з системою імпульснофазового управління, може відрізнятиь тим, що тиристорний регулятор напруги виконано однофазним.