RU2288534C1

RU2288534C1 - Device for induction motor starting and reactive power correction

Info

Publication number: RU2288534C1
Application number: RU2005121617/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Дмитриев (RU); Владимир Николаевич Дмитриев; Николай Иванович Горбачевский (RU); Николай Иванович Горбачевский
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2006-11-27

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed device designed for starting heavy-power induction motors carrying windage load or started at no load incorporates provision for limiting starting current and correcting reactive power of induction motor in the course of its running; it has stator windings with series-connected capacitors which are automatically brought in parallel connection with stator windings in the course of starting at desired points in transients.

EFFECT: enhanced starting torque due to higher voltage supplied during starting moment; enhanced reliability of device due to eliminating motor self-excitation.

1 cl, 1 dwg

Description

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.The invention relates to electrical engineering and can be used to start and compensate for the reactive power of high-power asynchronous motors with a fan load or started without load.

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.A device for starting and compensating for the reactive power of an induction motor by sequentially connecting capacitors to the stator windings, which remain connected in series and in operating mode [see Bauman V.G., Ivanov O.V., Komarov V.I. Self-excitation of induction motors with series capacitors // Electricity, 1961, No. 5. (fig. 1)]. A disadvantage of the known device is the danger of resonant phenomena in the operating mode.

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.A device is also known for starting and compensating for the reactive power of an induction motor by sequentially connecting capacitors to the stator windings, which are shunted with keys after starting [see Petrov I.I., Meistel A.M. Special modes of operation of an asynchronous electric drive. M .: Energy, 1968, (Fig. 2-8, a)]. The disadvantage of this device is the non-use of capacitors in operating mode.

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 φ). М-Л.: Госэнергоиздат, 1961 (рис.109)].The closest set of essential features to the claimed invention is a device for starting and compensating for the reactive power of an induction motor, comprising a three-phase switch, the clamps of which are connected to the beginnings of the stator windings, capacitors, the first clamps of which are connected to the ends of the stator windings, and the second clamps are connected to a point, and a manual switching device, designed to switch the stator windings from star to delta after starting [see Magyar L. Power Factor (cos φ). M-L .: Gosenergoizdat, 1961 (Fig. 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.The prototype and the claimed invention have the following similar essential features: a three-phase switch, the clamps of which are connected to the beginning of the stator windings, capacitors, the first clamps of which are connected to the ends of the stator windings, and a switching device designed to switch the connection circuit of the stator windings and capacitors.

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.The disadvantage of the prototype is, firstly, a small starting torque, which is explained by the connection of the stator windings at start-up to phase voltages, which at a given capacitance of capacitors reduces the starting torque by a factor of 3 compared with turning on the windings to linear voltages. Secondly, the danger of resonance phenomena, as due to the short duration of the start-up mode and the absence of an automation system in the prototype, it is almost impossible to ensure timely switching of the windings and capacitors circuit and, as a result, the self-excitation mode may occur in the field of small slip.

Технический результат - повышение пускового момента путем повышения питающего напряжения в момент пуска и повышение надежности устройства за счет исключения опасности режима самовозбуждения двигателя.The technical result is an increase in starting torque by increasing the supply voltage at the time of starting and increasing the reliability of the device by eliminating the danger of self-excitation of the engine.

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.To achieve a technical result, the claimed invention - a device for starting and compensating for the reactive power of an induction motor - contains a three-phase switch, the clamps of which are connected to the beginnings of the stator windings, capacitors, the first clamps of which are connected to the ends of the stator windings, and a switching device designed to switch the winding circuit stator and capacitors, characterized in that the second terminals of the capacitors are connected to the beginnings of the stator windings and to the terminals of the switch, and the commutator The device is made in the form of a magnetic starter, the coil of which, together with a series-connected resistor, is connected in parallel with one of the stator windings, and the resistor is shunted by the contact of the magnetic starter, other contacts of the magnetic starter are connected between the connection points of the ends of the stator windings and capacitors.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен вариант исполнения устройства для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя.The invention is illustrated in the drawing, which shows an embodiment of a device for starting and compensating for the reactive power of an induction motor.

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.The device contains a three-phase switch 1, the clamps of which are connected to the beginning of the stator windings 2, 3, 4, capacitors 5, 6, 7, the first clamps of which are connected to the ends of the stator windings 2, 3, 4, and the second clamps of the capacitors 5, 6, 7 are connected to the beginning of the stator windings 2, 3, 4 and to the terminals of the switch 1, a switching device designed to switch the connection circuit of the stator windings and capacitors, made in the form of a magnetic starter, the coil 8 of which, together with a series-connected resistor 9, is connected in parallel with one from the stator windings 4, the resistor 9 is shunted by the contact 10 of the magnetic starter, other contacts 11 and 12 are connected between the connection points of the ends of the stator windings 2, 3, 4 and capacitors 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.The device operates as follows. To start the electric motor, a three-phase switch 1 is turned on, the capacitors 5, 6, 7 are turned on in series with the stator windings 2, 3, 4. The voltage applied to the stator windings 2, 3, 4 is reduced by the voltage drop across the capacitors 5, 6, 7, which, in turn, limits the starting current. As the engine speed increases, the voltage applied to the stator windings 2, 3, 4 increases and when it reaches a certain value, the coil 8 of the magnetic starter is triggered. As a result of this, a resistor 9 is shunted through contact 10, which increases the voltage on the coil 8 to the nominal one and ensures reliable operation of the magnetic starter. In addition, the closure of pin 10 eliminates losses on the resistor 9 in the operating mode. At the same time, contacts 11, 12 of the magnetic starter are closed, and capacitors 5, 6, 7 are turned on in parallel with the stator windings 2, 3, 4 of the motor, providing compensation for the reactive power of the motor in operating mode.

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.As the calculations and tests of the device showed, the most favorable turn-on time of the coil 8 is the moment when the voltage on the stator windings 2, 3, 4 reaches the rated value, which corresponds to the rated current in these windings. In this case, the transition of the engine to the operating mode occurs most smoothly. However, the coils of 8 serial magnetic starters have a trip voltage of 20-30% below the nominal. By setting the resistor 9 can be achieved for each specific magnetic starter when it will occur when the rated or other specified voltage value is reached.

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.In addition, as tests have shown, the resistor 9 limits the surges of the emf and current in the coil 8 when it is turned off, excluding the repeated inclusion of this coil in the low-speed region.

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.Thus, the proposed device provides a limitation of the starting current and compensation of the reactive power of the induction motor, while in comparison with the prototype provides an increase in starting torque by increasing the supply voltage at the time of starting and increasing the reliability of the device by eliminating the danger of self-excitation of the motor.

Claims

A device for starting and compensating the reactive power of an induction motor, comprising a three-phase switch, the clamps of which are connected to the beginnings of the stator windings, capacitors, the first clamps of which are connected to the ends of the stator windings and a switching device for switching the stator windings and capacitors, characterized in that the second clamps of the capacitors are connected to the beginnings of the stator windings and to the clamps of the switch, and the switching device is made in the form of a magnetic starter, a coil otorrhea with the series resistor connected in parallel with one of the stator windings, and a resistor shunted magnetic starter contact, the other contact magnetic switch connected between points of connection of the ends of the stator windings and capacitors.