Навигация: => 

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2288534
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА И КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Имя заявителя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Имя изобретателя: Дмитриев Владимир Николаевич (RU); Горбачевский Николай Иванович (RU) 
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Адрес для переписки: 432027, г.Ульяновск, Северный Венец, 32, ГОУ ВПО "Ульяновский государственный технический университет", проректору по научной работе
Дата начала действия патента: 2005.07.08

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронных электродвигателей большой мощности с вентиляторной нагрузкой или пускаемых без нагрузки. Устройство содержит обмотки статора с последовательно включенными конденсаторами, которые в процессе пуска в заданной точке переходного режима автоматически подключаются параллельно обмоткам статора. Технический результат заключается в повышении пускового момента путем повышения питающего напряжения в момент пуска и повышении надежности устройства за счет исключения опасности режима самовозбуждения двигателя. Изобретение обеспечивает ограничение пускового тока в процессе пуска и компенсацию реактивной мощности асинхронного двигателя в рабочем режиме.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронных электродвигателей большой мощности с вентиляторной нагрузкой или пускаемых без нагрузки.

Известно устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя путем последовательного включения с обмотками статора конденсаторов, которые остаются включенными последовательно и в рабочем режиме [см. Бауман В.Г., Иванов О.В., Комаров В.И. Самовозбуждение асинхронных двигателей с последовательными конденсаторами // Электричество, 1961, №5. (рис.1)]. Недостатком известного устройства является опасность резонансных явлений в рабочем режиме.

Известно также устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя путем последовательного включения с обмотками статора конденсаторов, которые после пуска шунтируются ключами [см. Петров И.И., Мейстель А.М. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. М.: Энергия, 1968, (рис.2-8, а)]. Недостатком этого устройства является неиспользование конденсаторов в рабочем режиме.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя, содержащее трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток, а вторые зажимы соединены в точку, и ручной коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора со звезды на треугольник после пуска [см. Мадьяр Л. Коэффициент мощности (cos ). М-Л.: Госэнергоиздат, 1961 (рис.109)].

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток, и коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора и конденсаторов.

Недостатком прототипа является, во-первых, малый пусковой момент, что объясняется соединением обмоток статора при пуске на фазные напряжения, что при заданной емкости конденсаторов в 3 раза уменьшает пусковой момент по сравнению с включением обмоток на линейные напряжения. Во-вторых, опасность резонансных явлений, т.к. в связи с кратковременностью протекания пускового режима и отсутствием в прототипе системы автоматики практически невозможно обеспечить своевременное переключение схемы обмоток и конденсаторов и, как следствие, возможно возникновение режима самовозбуждения в области малых скольжений.

Технический результат - повышение пускового момента путем повышения питающего напряжения в момент пуска и повышение надежности устройства за счет исключения опасности режима самовозбуждения двигателя.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение - устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя - содержит трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток, и коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора и конденсаторов, отличающееся тем, что вторые зажимы конденсаторов подключены к началам обмоток статора и к зажимам выключателя, а коммутационный аппарат выполнен в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключена параллельно одной из статорных обмоток, а резистор зашунтирован контактом магнитного пускателя, другие контакты магнитного пускателя подключены между точками соединения концов статорных обмоток и конденсаторов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен вариант исполнения устройства для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя.

Устройство содержит трехфазный выключатель 1, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток 2, 3, 4, конденсаторы 5, 6, 7, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток 2, 3, 4, а вторые зажимы конденсаторов 5, 6, 7 подключены к началам статорных обмоток 2, 3, 4 и к зажимам выключателя 1, коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора и конденсаторов, выполненный в виде магнитного пускателя, катушка 8 которого вместе с последовательно включенным резистором 9 подключена параллельно одной из статорных обмоток 4, резистор 9 зашунтирован контактом 10 магнитного пускателя, другие контакты 11 и 12 подключены между точками соединения концов статорных обмоток 2, 3, 4 и конденсаторов 5, 6, 7.

Устройство работает следующим образом. Для пуска электродвигателя включается трехфазный выключатель 1, конденсаторы 5, 6, 7 при этом оказываются включенными последовательно со статорными обмотками 2, 3, 4. Напряжение, приложенное к статорным обмоткам 2, 3, 4, при этом уменьшено на величину падения напряжения на сопротивлениях конденсаторов 5, 6, 7, что, в свою очередь, ограничивает пусковой ток. По мере увеличения частоты вращения двигателя напряжение, приложенное к статорным обмоткам 2, 3, 4, увеличивается и при достижении его определенного значения происходит срабатывание катушки 8 магнитного пускателя. В результате этого посредством контакта 10 шунтируется резистор 9, что увеличивает напряжение на катушке 8 до номинального и обеспечивает надежное срабатывание магнитного пускателя. Кроме того, замыкание контакта 10 исключает потери на резисторе 9 в рабочем режиме. Одновременно замыкаются контакты 11, 12 магнитного пускателя, конденсаторы 5, 6, 7 при этом включаются параллельно статорным обмоткам 2, 3, 4 двигателя, обеспечивая компенсацию реактивной мощности двигателя в рабочем режиме.

Как показали расчеты и испытания устройства, наиболее благоприятным временем включения катушки 8 является момент, когда напряжение на статорных обмотках 2, 3, 4 достигает номинального значения, что соответствует номинальному току в этих обмотках. В этом случае переход двигателя в рабочий режим происходит наиболее плавно. Однако катушки 8 серийных магнитных пускателей имеют напряжение срабатывания на 20-30% ниже номинального. Настройкой резистора 9 можно достичь для каждого конкретного магнитного пускателя когда его срабатывание будет происходить при достижении номинального или другого заданного значения напряжения.

Кроме того, как показали испытания, резистор 9 ограничивает броски эдс и тока в катушке 8 при ее выключении, исключая повторное включение этой катушки в области малых частот вращения.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает ограничение пускового тока и компенсацию реактивной мощности асинхронного двигателя, при этом по сравнению с прототипом обеспечивает повышение пускового момента за счет повышения питающего напряжения в момент пуска и повышение надежности устройства за счет исключения опасности режима самовозбуждения двигателя.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя, содержащее трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток и коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора и конденсаторов, отличающееся тем, что вторые зажимы конденсаторов подключены к началам обмоток статора и к зажимам выключателя, а коммутационный аппарат выполнен в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключены параллельно одной из статорных обмоток, а резистор зашунтирован контактом магнитного пускателя, другие контакты магнитного пускателя подключены между точками соединения концов статорных обмоток и конденсаторов.

Версия для печати
Дата публикации 03.12.2006гг

вверх