Комбінований спосіб пуску електричної машини змінного струму

1. Комбінований спосіб пуску електричної машини змінного струму, при якому обмотку статора електричної машини закорочують, на обмотку ротора подають напругу змінної частоти, яку збільшують від нуля, ротор розганяють, обмотку стато 3 75192 4 дешевого нереверсивного перетворювача частолу: ти, так і за рахунок можливості зменшення його М=Мном(n/nном)2. потужності при обмеженому заданому діапазоні При цьому регулювання швидкості обертання електричної Р=Рном(n/nном)2. машини. Приймемо за базові величини: nном Мном, Рном Поставлена мета досягається тим, що згідно найбільша швидкість обертання ротора, момент і способу пуску електричної машини змінного струпотужність при найбільшій швидкості обертання му, який заключається в тому, що спочатку обмотротора відповідно. Далі всі величини приводяться ку статора закорочують, на обмотку ротора подау відносних одиницях (в.о.) ють напругу змінної частоти, яку збільшують від М=n2. нуля, ротор розганяють, обмотку статора Р=n3. електричної машини розмикають, на обмотку роnс=1000/1500=2/3=0,667. тора подають напругу частоти ковзання Момент і потужність на валу при синхронній електричної машини змінного струму, а після дошвидкості обертання ротора: сягнення електрорушійною силою, індукованою в Mc=nc2=4/9=0,444, обмотці статора полем ротора, величини рівної Рс=nc3=8/27=0,296. або близької до величини напруги мережі змінного Розгін ротора електричної машини проходить струму обмотку статора підключають до мережи без навантаження або з обмеженим навантажензмінного струму, згідно винаходу ротор розганяють ням на валу до швидкості обертання (фіг.2) до швидкості, близької до синхронної або більшої n1 (0,99÷1,5)nс=0,66÷1 за синхронну швидкість. та вище. Після розгону ротора до точки n1 В запропонованому способі обмотку статора (фіг.2) розмикається вимикач 6 (фіг.1). Швидкість закорочують через додатковий опір, який може ротора зменшується. На перетворювач частоти 3 бути активним, реактивним, або змішаним. (фіг.1) подаються сигнали управління частоти ковВ запропонованому способі величину опору, зання. на який закорочена обмотка статора, регулюють в При досягненні електрорушійною силою, процесі пуску. індукованою в обмотці статора полем ротора, веВ порівнянні з прототипом запропонований личини рівної або близької до величини напруги спосіб відрізняється наявністю такої ознаки: мережі живлення, наприклад, при швидкості n2 - ротор розганяють до швидкості, близької до (фіг.2) вмикається вимикач 2 (фіг.1) і обмотка стасинхронної, або більшої за синхронну швидкість. тора підключається до мережі живлення. Вищеназвана ознака є суттєвою, яка Таким чином, підключення електричної машизабезпечує досягнення поставленої мети. ни до мережі та її втягування в асинхронізований Суть винаходу пояснюється кресленнями. На режим проходить без поштовхів струму в мережі фіг.1 приведена функціональна електрична схема живлення. одного з варіантів реалізації запропонованого споЗменшення швидкості обертання ротора від собу. На фіг.2 приведені залежності моменту і величини n1 до n2 (фіг.2) проходить за відрізок потужності на валу в функції швидкості обертання часу t. Мінімальне необхідне значення t ротора для даного варіанта схеми. На фіг.3 привизначається сумарним часом на вимикання вимиведена відповідно функціональна схема інших кача 6 (фіг.1), зміну вихідної частоти перетворюваріантів реалізації запропонованого способу - при вача від величини f1 в точці n1 (фіг.2) до вимикання закороченні обмотки статора через додатковий вимикача 6 (фіг.1) на величину частоти ковзання постійний або регульований опір. На фіг.4 привеелектричної машини, досягнення дена схема заміщення електричної машини електрорушійною силою обмотки статора змінного струму. На фіг.5 приведена векторна необхідної величини, вмикання вимикача 2 (фіг.1). діаграма електричної машини змінного струму, яка Далі проводять навантаження електричної працює в режимі двигуна. машини, змінюють режим її роботи, регулюють n. Обмотка статора, наприклад асинхронної маНа схемі заміщення електричної машини шини 1 з фазним ротором, підключена до мережі змінного струму ( фіг. 4 ) прийняті позначення: r1. живлення через вимикач 2. Обмотка ротора через x1, r2, x2 - активні опори та опори розсіювання перетворювач частоти 3 підключена до вторинної первинної та вторинної обмоток; U1, I1 - напруга обмотки узгоджувального трансформатора 4, пермережі та струм статора; U2, I2 - напруга перетвовинна обмотка якого, в свою чергу, підключена до рювача частоти та струм ротора; E - результуюча мережі живлення через вимикач 5. Під час пуску електрорушійна сила (ЕРС) машини; I - резульвимикач 2 розімкнений, обмотка статора через туючий струм. Параметри ротора приведені до вимикач 6 закорочена (фіг.1). статору. Результуюча ЕРС електричної машини Закорочення обмотки статора через додаткоi U1 I1 e 1 x1 E вий опір 7 (фіг.3) -активний, реактивний або змішаний, - регулювання його в процесі пуску таде 1- кут між векторами U1 та I1, U1 - одиничкож сприяє досягненню поставленої мети, покраний вектор напруги. Вектор результуючого струму щенню процесу пуску. випереджає вектор результуючої ЕРС на кут /2. Для наочного прикладу розглянемо машину 1 Струм ротора з найбільшою швидкістю ротора nном, яка в 1,5 раI2 I I1 зи більша за синхронну швидкість nс, наприклад Результуюча ЕРС ротора 1500 об/хв. та 1000 об/хв. відповідно. E2 E jI2 x 2 Припустимо, що закон зміни моменту Μ на ва 5 Напруга перетворювача подається на обмотку ротора, U2 E2 s I2 r 2 75192 6 реактивної потужності), яка визначається перетином цієї лінії з перпендикуляром, проведеним з позначеної точки. Мінімальна величина напруги перетворювача частоти визначається по довжині або перпендикуляру, проведеного з точки О на лінію U2 I2 r 2 E2 s AF (довжині відрізка ОС). В точці D ковзання електричної машини SD > 0, активна потужність Активна потужність перетворювача частоти перетворювача частоти Р2D= 0. При зміні ковзання m I2 U2 cos P2 2 електричної машини від величини SD до величини де 2 - кут між векторами U2 та I2. Реактивна s= (-) активна потужність передається від перепотужність перетворювача частоти творювача частоти 2 в ротор машини 1 (фіг.1). В точці D швидкість ротора nD менша від синхронної. Q2 m I2 U2 sin 2 Швидкість nD визначає мінімальне значення Повна потужність перетворювача частоти швидкості n2 на фіг. 2. Величина мінімального знаS2 m I2 U 2 чення швидкості n1 залежить як від величини мінімального значення швидкості n2, так і від велиНа фіг. 5,а визначається результуюча ЕРС ротора Е2. На фіг. 5,b визначається напруга перечини відрізок часу t. Мінімальне значення творювача частоти відповідно рівнянню (1). швидкості n1 близьке до синхронної [1, стор. 704]. Діаграма побудована для випадку незмінного В цілому величина швидкості n1 може змінюватись струму статора при зміні величини ковзання мавід її мінімального значення до найбільшої шини. Цей режим близький до режиму з постійним допустимої для електричної машини змінного моментом на валу електричної машини. При цьоструму. При збільшенні величини n1 збільшується му незмінною величиною буде і величина струму потужність перетворювача частоти, яка необхідна ротора I2 На фіг. 5 вектор струму I2 направлений для запуску електричної машини змінного струму. по горизонтальній лінії. Кінець вектора напруги U2 В пусковому і робочому режимах активна зі зміною швидкості ротора ковзає по лінії ковзання потужність передається в одному і тому ж напрямAF (фіг.5,b), яка проведена через кінець вектора I2 ку - від мережі живлення через трансформатор 4 і r2 (точка В), паралельно вектору E2 (фіг.5,а). Велиперетворювач частоти 3 (фіг.1) в коло ротора чинам напруг, струмів, потужностей, ковзання та електричної машини, - що виключає необхідність інше для окремо взятої точки на лінії АF реверсу та дозволяє застосування більш простого присвоюється додатковий нижній індекс з позната дешевого нереверсивного перетворювача часчення цієї точки. Наприклад, в точці F ковзання тоти. машини SF, швидкість обертання ротора nF. В Враховуючи зазначене, можна зробити висноточці В: ковзання електричної машини SB = 0; вок, що запропонований спосіб є достатньо ефекшвидкість nB - синхронна швидкість; напруга перетивним і може бути успішно застосованим у творювача частоти U2B = I2 r2; активна потужність електротехніці. Позитивний ефект від застосуван2 ня даного способу полягає в використанні нереперетворювача частоти P2B I2 r 2 реактивна версивного перетворювача, що спрощує процес потужність перетворювача частоти Q2B = 0. Визнапуску, суттєво знижує вартість електричної машичення величин в іншій позначеній точці на лінії AF ни в цілому. Винахід може бути використаний при проводиться довжиною відповідного відрізку з проектуванні та експлуатації керованих врахуванням відповідного масштабу: ковзання електроприводів, синхронних та асинхронізованих довжиною відрізка від точки В до позначеної точки; стартер - генераторів, компенсаторів та інших напруги перетворювача частоти довжиною відрізка електричних машин. від точки О до позначеної точки; активна Бібліографічні дані джерел інформації. потужність - довжиною відрізка від точки О до точ1. Вольдек А.И. Электрические машины. ки на горизонтальній лінії (лінії активної «Энергия», Л., 1974 г., с. 571, 580, 700-704. потужності), яка визначається перетином цієї лінії 2. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синз перпендикуляром, проведеним з позначеної точхронные машины. «Энергоатомиздат», М., 1984 г., ки; реактивна потужність - довжиною відрізка від с. 148-151. (прототип). точки О до точки на вертикальній лінії (лінії частоти, яка 7 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 75192 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601