Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Возбуждение, управление и защита бесщеточных синхронных машин

Пускозащитные устройства - Возбуждение, управление и защита бесщеточных синхронных машин

Оглавление
Возбуждение, управление и защита бесщеточных синхронных машин
Функциональная структура
Источники питания
Вращающийся преобразователь
Пускозащитные устройства
Статические преобразователи
Устройства управления статические
Устройства управления вращающиеся
Устройства передачи сигнала управления  на вращающуюся часть
Устройства измерения тока ротора
Промышленные бесщеточные синхронные машины, заключение

Пускозащитные устройства (ПЗУ) в БСГ предназначены для ограничения перенапряжений на ОВ и ПбВ, а в БСП - для ограничения перенапряжений на ОВ и ПбВ и формирования необходимой пусковой моментной характеристики двигателя. Все схемы ПЗУ классифицируются на три группы.
Первую группу схем ПЗУ образуют схемы с линейным или нелинейным пусковым (защитным) сопротивлением, глухо подключенным на зажимы ОВ. Такие схемы применяются обычно в БСГ, при кратности пускового сопротивления по отношению к сопротивлению обмотки возбуждения СМ. Сопротивление такой кратности, с одной стороны, ограничивает перенапряжения на зажимах ОВ БСМ на приемлемом уровне, а с другой, - обеспечивает меньшие потери мощности. Следует отметить, что в настоящее время за рубежом разработаны и применяются нелинейные пусковые сопротивления.

Схемы ПЗУ
Рис. 3 9. Схемы ПЗУ второй группы для БСД, предложенные Розенберри (патент США № 309895 9)

Вторую группу схем ПЗУ образуют схемы, в которых пусковое сопротивление включается на зажимы ОВ через тиристорно-диодный или тиристорный ключ, а преобразователь ПбВ выполняется на диодах. Такие схемы широко применяются в БСД. В некоторых случаях сопротивление может отсутствовать.
Многообразие схем ПЗУ второй группы было предложено Розенберри [87] и приведено на рис. 3 9. Схема на рис. 39, а была усовершенствована путем включения между тиристорами ДУ1 и ДУ2 пускового резистора, средняя точка которого соединена с одной из фаз Вб [88]. Для схем рис. 3 9, в, г, д характерно протекание положительной полуволны тока в цепи ОВ возбуждения СМ через ПбВ, а отрицательной - через ПЗУ, что приводит к появлению постоянной составляющей - в токе в цепи ОВ. Составляющая присутствует даже при R=0, что объясняется наличием запаздывания включения тиристора ПЗУ стабилитроном относительно полуволны индуктированной в ОВ ЭДС и существенно проявляется в конце пуска БСД. Схема с нулевым ПбВ на рис. 3 9, в принципиально является несимметричной из-за наличия в контуре ОВ для положительной полуволны тока индуктивного сопротивления обмотки якоря ВбС.
Наличие постоянной составляющей М является причиной появления тормозного электромагнитного момента М, что приводит к затягиванию пуска и при значительных моментах сопротивления и инерции привода может препятствовать нормальному развороту двигателя. Максимум тормозного момента, обусловленного        имеет место при S =1 [1, 24].
Уменьшение тормозного момента достигается в схеме на рис. 40, где в цепь ОВ последовательно с диодным ПбВ включено пусковое сопротивление, шунтированное индуктивным сопротивлением ИС. При пуске ток протекает в основном через R, что снижает и индуктивным ИС сопротивлениями

Рис. 40. Схема ПЗУ с пусковыми R1, R2

  Схема обеспечивает уменьшение постоянной времени поля ротора в переходных режимах, но требует усложнения конструкции ВЧ.
Несмотря на отмеченные выше недостатки и затруднительность осуществления точной синхронизации БСД, схемы второй группы широко применяются в СССР и за рубежом в БСД, используемых в приводах с легкими условиями пуска.
В ПЗУ третьей группы при асинхронных режимах БСД предусматривается введение пускового сопротивления R  необходимой с точки зрения моментной характеристики двигателя кратности в обе полуволны индуктированного в роторе тока при отсутствии в нем постоянной составляющей. При этом возможны три варианта включенияR.
В первом варианте в цепь ОВ последовательно с диодным ПбВ включаются соединенные параллельно тиристор (параллельный тиристор) и сопротивление (рис. 41). Положительная полуволна тока протекает через диодный ПбВ, а отрицательная — через полупроводниковые ключи на тиристорах. При синхронизации включается параллельный тиристор, который шунтирует пусковое сопротивление.

Во втором варианте в цепи ОВ предусматривается последовательный тиристор, отключающий диодный ПбВ от ОВ в период пуска БСД. Пусковое сопротивление коммутируется тиристорно-диодным (рис. 42-48, а) или двухсторонним тиристорным ключом (рис. 48, б). По окончании пуска последовательный тиристор подключает ПбВ к ОВ. Схемы данного варианта применяются рядом зарубежных фирм (General Electric, Electric Machinery, Brush и др.). Управление тиристорами ПЗУ производится с помощью специальных блоков, размещенных на валу двигателя и входящих функционально в устройство управления вращающееся.
Достоинством обоих вариантов схем ПЗУ третьей группы является возможность получить пусковые характеристики БСД, аналогичные характеристикам двигателей со статическим возбуждением, а также осуществить точную синхронизацию БСД.
Недостатком схем ПЗУ с последовательным и параллельным тиристором является необходимость выбирать последний из условия нагрузки его форсировочным током возбуждения. Данный недостаток устраняется в третьем варианте схем ПЗУ, где одна из групп диодного ПбВ выполняется на тиристорах и включается при синхронизации БСД с углом регулирования α=0, т.е. тиристорный ПбВ превращается в обычный диодный преобразователь (рис. 49). Управление тиристорами производится с помощью вращающихся трансформаторов ТрВ или ключевых элементов, подключенных своим входом к якорю возбудителя.

 


Рис. 41. Схемы БСД с параллельным тиристором в ПЗУ (схемы Розенберри) а - патент США № 309895 9; б - патент США № 32 93518, в — схема фирмы AEG (ФРГ); г - патент США № 3582736

Рис. 42. Схемы БСД с последовательным тиристором в ПЗУ а - заявка ФРГ № 2433619; б - заявка Великобритании № 1433509


Рис. 43. Схемы БСД с последовательным тиристором в ПЗУ а — схема фирмы Westinghouse (патент США № 3381195); б - схема фирмы Iumont Schneider (Франция); в - схема фирмы Electric Machinery Со (патент США № 346798); г - схема фирмы General Electric (система возбуждения М2)


Рис. 44. Схема БСД с последовательным тиристором в ПЗУ фирмы General Electric (патент США № 3350613)


Рис. 45. Схема БСД с последовательным тиристором в ПЗУ фирмы Allis Chalmers (патент США № 3381196)


Рис. 46. Схема БСД с последовательным тиристором в ПЗУ (а) фирмы Westinghouse (патент США № 3414788) и варианты схемы блока 1 (б, в)


Рис. 47. Схема БСД с последовательным тиристором в ПЗУ (заявка Великобритании № 13 96784)


Рис. 48. Схема БСД с последовательным тиристором в ПЗУ а - схема фирмы ΑΕI (патент Великобритании № 1217564); б - схема фирмы Siemens (ФРГ)

Рис. 49. Схемы БСД с ПЗУ третьей группы а - патент США № 3667014; б - заявка Великобритании № 1433510

БСМ с пусковым сопротивлением ПЗУ
Рис. 50. Вариант конструктивного исполнения БСМ с пусковым сопротивлением ПЗУ

Пусковые сопротивления ПЗУ второй и третьей групп рассчитываются по условиям нагрева в период пуска, самозапуска или синхронизации и не предназначены для длительной работы, что выдвигает повышенные требования по надежности как к самим R, так и ко всем элементам ПЗУ. Конструктивно R выполняется из провода с повышенным удельным сопротивлением и наматывается концентрически на соответствующие элементы конструкции ПбВ (рис. 50). Кроме того, могут иметь специальные профили, облегчающие их размещение на вращающейся части БСМ.
Следует отметить, что общим недостатком как статических, так и бесщеточных систем возбуждения с коммутируемым полупроводниковыми ключами, является опасность уменьшения асинхронного момента БСД в области малых скольжений, где наведенная на ОВ ЭДС может оказаться ниже величины, необходимой для коммутации ключа стабилитронными элементами. Так как при малых S составляющая асинхронного момента, обусловленная обмоткой возбуждения, обычно велика, то общее ухудшение пусковых характеристик СМ может быть значительным.



 
« Возбудители ВСТ   Воздушные зазоры у электрических машин »
электрические сети