RU2821417C1 - Device for starting asynchronous motor from diesel generator plant - Google Patents
Device for starting asynchronous motor from diesel generator plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821417C1 RU2821417C1 RU2023134142A RU2023134142A RU2821417C1 RU 2821417 C1 RU2821417 C1 RU 2821417C1 RU 2023134142 A RU2023134142 A RU 2023134142A RU 2023134142 A RU2023134142 A RU 2023134142A RU 2821417 C1 RU2821417 C1 RU 2821417C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- voltage
- active power
- current
- asynchronous motor
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 52
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах промышленного оборудования с асинхронными двигателями, получающими питание от источников ограниченной мощности, например, от автономных энергетических установок.The present invention relates to electrical engineering and is intended for use in electric drives of industrial equipment with asynchronous motors powered by limited power sources, for example, from autonomous power plants.
Известны устройства пуска асинхронного двигателя от дизель-генераторной установки, содержащие подключенный выходом к статорным обмоткам асинхронного двигателя тиристорный регулятор с блоком импульсно-фазового управления, датчики напряжения и тока, включенные на выходе тиристорного регулятора переменного напряжения, и блок задания (Патент РФ №2497267, МПК Н02Р 1/26; Н02Р 1/28, 2013; Патент РФ №2235410, МПК Н02Р 1/26, 2004; Патент РФ №2596165, МПК Н02Р 1/26; Н02Р 3/24, 2016).Known devices for starting an asynchronous motor from a diesel generator set contain a thyristor regulator with a pulse-phase control unit connected by the output to the stator windings of an asynchronous motor, voltage and current sensors connected at the output of the thyristor alternating voltage regulator, and a setting unit (RF Patent No. 2497267, IPC
Известные устройства обеспечивают плавное увеличение напряжения на статорных обмотках асинхронного двигателя с помощью тиристорного регулятора. При этом пуск асинхронного двигателя происходит при уменьшенном по сравнению с прямым пуском токе. При пуске асинхронного двигателя потребляемый ток содержит активную и реактивную составляющие, соотношение между которыми, следовательно, и коэффициент мощности изменяются. При включении мощного асинхронного двигателя в результате действия большого пускового тока происходит снижение напряжения на выходе генератора. При низком питающем напряжении электромагнитный момент, развиваемый двигателем, может быть не достаточным для пуска двигателя. Момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату действующего значения напряжения. Например, при снижении напряжения на 30% электромагнитный момент двигателя уменьшается в 2 раза. Потребляемая активная мощность достигает максимального значения в конце пуска; при достижении скоростью двигателя установившегося значения активная мощность принимает значение, определяемое механической нагрузкой.Known devices provide a smooth increase in voltage on the stator windings of an asynchronous motor using a thyristor regulator. In this case, the asynchronous motor starts at a reduced current compared to direct starting. When starting an asynchronous motor, the consumed current contains active and reactive components, the ratio between which, and therefore the power factor, changes. When a powerful asynchronous motor is turned on, as a result of the action of a large starting current, the voltage at the generator output decreases. At low supply voltage, the electromagnetic torque developed by the motor may not be sufficient to start the motor. The torque of an asynchronous motor is proportional to the square of the effective voltage value. For example, when the voltage decreases by 30%, the electromagnetic torque of the motor decreases by 2 times. The active power consumption reaches its maximum value at the end of the start; When the engine speed reaches a steady value, the active power takes on a value determined by the mechanical load.
При пуске асинхронного двигателя в электрической сети с дизель-генераторной установкой, т.е. источником ограниченной мощности, неравномерный характер потребления активной мощности служит причиной снижения эффективности использования энергетического ресурса источника питания.When starting an asynchronous engine in an electrical network with a diesel generator set, i.e. source of limited power, the uneven nature of active power consumption causes a decrease in the efficiency of using the energy resource of the power source.
Таким образом, недостаток известных устройств управления пуском асинхронного двигателя от дизель-генераторной установки состоит в низкой эффективности использования энергетического ресурса источника питания.Thus, the disadvantage of known devices for controlling the start of an asynchronous motor from a diesel generator set is the low efficiency of using the energy resource of the power source.
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство пуска асинхронного двигателя от дизель-генераторной установки, содержащее дизельный двигатель с датчиком и регулятором частоты вращения, суммирующий и вычитающий входы регулятора частоты вращения подключены к выходам соответственно задатчика и датчика частоты вращения, вал дизельного двигателя соединен с ротором синхронного генератора, выход которого подключен через коммутационный аппарат к статорным обмоткам асинхронного двигателя, регулятор тока возбуждения синхронного генератора, подключенный выходом к обмотке возбуждения синхронного генератора, датчик тока синхронного генератора и подключенный к его выходу преобразователь действующего значения тока, датчик напряжения синхронного генератора и подключенный к его выходу преобразователь действующего значения напряжения, задатчик напряжения, подключенный выходом к суммирующему входу регулятора напряжения, вычитающий вход которого соединен с выходом преобразователя действующего значения напряжения, а выход подключен к управляющему входу регулятора тока возбуждения синхронного генератора (Патент РФ №2745149. МПК Н02Р 1/30. Опубл. 22.03.2021. Бюл. №9).Of the known devices, the closest to the proposed technical solution is a device for starting an asynchronous engine from a diesel generator set, containing a diesel engine with a sensor and a speed controller, the summing and subtracting inputs of the speed controller are connected to the outputs of the speed controller and speed sensor, respectively, the shaft of the diesel engine connected to the rotor of a synchronous generator, the output of which is connected through a switching device to the stator windings of the asynchronous motor, a synchronous generator excitation current regulator, connected by the output to the excitation winding of a synchronous generator, a synchronous generator current sensor and an effective current value converter connected to its output, a synchronous generator voltage sensor and an effective voltage value converter connected to its output, a voltage adjuster connected by its output to the summing input of the voltage regulator, the subtractive input of which is connected to the output of the effective voltage value converter, and the output is connected to the control input of the synchronous generator excitation current regulator (RF Patent No. 2745149. MPK N02R 1/30. Publ. 03/22/2021. Bull. No. 9).
Известное устройство обеспечивает при пуске асинхронного двигателя плавное увеличение частоты и напряжения на его статорных обмотках путем регулирования возбуждения синхронного генератора. При частотном пуске обеспечивается ограничение тока и мощности, потребляемых от дизель-генераторной установки. При пуске асинхронного двигателя потребляемый ток содержит активную и реактивную составляющие, соотношение между которыми, следовательно, и коэффициент мощности изменяются. Потребляемая от источника активная мощность достигает максимального значения в конце пуска. Мощность дизельного двигателя возрастает при увеличении частоты вращения. Уровни ограничения тока и активной мощности при этом сохраняют постоянные значения. Это служит причиной снижения эффективности использования энергетического ресурса источника питания.The known device provides, when starting an asynchronous motor, a smooth increase in frequency and voltage on its stator windings by regulating the excitation of the synchronous generator. With frequency starting, the current and power consumed from the diesel generator set are limited. When starting an asynchronous motor, the consumed current contains active and reactive components, the ratio between which, and therefore the power factor, changes. The active power consumed from the source reaches its maximum value at the end of the start. The power of a diesel engine increases with increasing rotation speed. The current limit and active power levels remain constant. This causes a decrease in the efficiency of using the energy resource of the power source.
Таким образом, недостаток известного устройства управления пуском асинхронного двигателя от дизель-генераторной установки состоит в низкой эффективности использования энергетического ресурса источника питания.Thus, the disadvantage of the known device for controlling the start of an asynchronous motor from a diesel generator set is the low efficiency of using the energy resource of the power source.
Цель предлагаемого изобретения - повышение эффективности использования энергетического ресурса источника питания.The purpose of the proposed invention is to increase the efficiency of using the energy resource of the power source.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство пуска асинхронного двигателя от дизель-генераторной установки, содержащее дизельный двигатель с датчиком и регулятором частоты вращения, суммирующий и вычитающий входы регулятора частоты вращения подключены к выходам соответственно задатчика и датчика частоты вращения, вал дизельного двигателя соединен с ротором синхронного генератора, выход которого подключен через коммутационный аппарат к статорным обмоткам асинхронного двигателя, регулятор тока возбуждения синхронного генератора, подключенный выходом к обмотке возбуждения синхронного генератора, датчик тока синхронного генератора и подключенный к его выходу преобразователь действующего значения тока, датчик напряжения синхронного генератора и подключенный к его выходу преобразователь действующего значения напряжения, задатчик напряжения, подключенный выходом к суммирующему входу регулятора напряжения, вычитающий вход которого соединен с выходом преобразователя действующего значения напряжения, дополнительно введены пороговый элемент, блок ограничения активной мощности, блок ограничения тока, регулятор тока, регулятор активной мощности и датчик активной мощности, входы которого соединены с выходами датчиков тока и напряжения, а выход подключен к вычитающему входу регулятора активной мощности, выход которого соединен с входом регулятора тока возбуждения синхронного двигателя, а суммирующий вход через блок ограничения активной мощности соединен с выходом регулятора тока, вычитающий вход которого соединен с выходом преобразователя действующего значения тока, а суммирующий вход через блок ограничения тока соединен с выходом регулятора напряжения, блок ограничения активной мощности и задатчики напряжения и частоты выполнены с управляющими входами, управляющий вход задатчика частоты вращения через пороговый элемент соединен с выходом преобразователя действующего значения тока, управляющие входы блока ограничения активной мощности и задатчика напряжения подключены к выходу задатчика частоты вращения.This goal is achieved by the fact that in the known device for starting an asynchronous engine from a diesel generator set, containing a diesel engine with a sensor and a speed controller, the summing and subtracting inputs of the speed controller are connected to the outputs of the speed controller and speed sensor, respectively, the diesel engine shaft is connected to the rotor of a synchronous generator, the output of which is connected through a switching device to the stator windings of the asynchronous motor, a synchronous generator excitation current regulator, connected by its output to the excitation winding of a synchronous generator, a synchronous generator current sensor and an effective current value converter connected to its output, a synchronous generator voltage sensor and a connected to its output is an effective voltage value converter, a voltage adjuster connected by its output to the summing input of the voltage regulator, the subtractive input of which is connected to the output of the effective voltage value converter, a threshold element, an active power limiting unit, a current limiting unit, a current regulator, an active power regulator are additionally introduced and an active power sensor, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage sensors, and the output is connected to the subtracting input of the active power regulator, the output of which is connected to the input of the excitation current regulator of the synchronous motor, and the summing input is connected through the active power limiting unit to the output of the current regulator, the subtractive input of which is connected to the output of the actual current value converter, and the summing input is connected to the output of the voltage regulator through a current limiting block, the active power limiting unit and voltage and frequency setters are made with control inputs, the control input of the speed setter is connected to the output of the converter through a threshold element effective current value, the control inputs of the active power limiting unit and the voltage setter are connected to the output of the speed setter.
По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемое устройство имеет следующие новые признаки:Compared to the closest similar technical solution, the proposed device has the following new features:
- пороговый элемент;- threshold element;
- блок ограничения активной мощности;- active power limiting unit;
- блок ограничения тока;- current limiting unit;
- регулятор тока;- current regulator;
- регулятор активной мощности;- active power regulator;
- датчик активной мощности;- active power sensor;
блок ограничения активной мощности и задатчик напряжения выполнены с управляющими входами.the active power limiting unit and the voltage adjuster are made with control inputs.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «новизна».Consequently, the claimed technical solution meets the “novelty” requirement.
По каждому из отличительных признаков проведен поиск известных технических решений в области электротехники, электропривода и автоматики.For each of the distinctive features, a search was carried out for well-known technical solutions in the field of electrical engineering, electric drives and automation.
Известны регулятор напряжения; регулятор тока; регулятор активной мощности; датчик активной мощности, в устройствах пуска асинхронных двигателей (Патент РФ №2737953. МПК Н02Р 1/26. - Опубл. 07.12.2020. Бюл. №34).Known voltage regulator; current regulator; active power controller; active power sensor, in devices for starting asynchronous motors (RF Patent No. 2737953. MPK N02R 1/26. - Published 12/07/2020. Bulletin No. 34).
Блок ограничения активной мощности и задатчики напряжения и частоты с управляющими входами; пороговый элемент, включенный между выходом преобразователя действующего значения тока и управляющим входом задатчика частоты в известных устройствах аналогичного назначения не обнаружены.Active power limiting unit and voltage and frequency controllers with control inputs; the threshold element connected between the output of the actual current value converter and the control input of the frequency setter has not been found in known devices for similar purposes.
Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».Thus, these features ensure that the claimed technical solution meets the “significant differences” requirement.
При реализации предлагаемого технического решения обеспечивается повышение эффективности использования энергетического ресурса источника питания при пуске асинхронного двигателя. Пуск асинхронного двигателя производится путем увеличения частоты и напряжении дизель-генераторной установки от начальных минимальных значений. При переходном процессе в результате действия отрицательной обратной связи по активной мощности, последняя не превышает значения, определяемого техническими характеристиками дизельного двигателя, и регулируемого в процессе пуска в зависимости от изменяющейся характеристики энергетического источника при изменении частоты вращения дизельного двигателя. При этом потребляемый полный ток, содержащий активную и реактивную составляющие, ограничен значением, допустимым для электромеханического преобразователя энергии, т.е., синхронного генератора. В начале пуска генератор работает с перегрузкой по реактивному току при малой потребляемой активной мощности, благодаря чему обеспечивается высокая скорость электромагнитных процессов в асинхронном двигателе.When implementing the proposed technical solution, the efficiency of using the energy resource of the power source when starting an asynchronous motor is ensured. The asynchronous motor is started by increasing the frequency and voltage of the diesel generator set from the initial minimum values. During the transient process, as a result of negative feedback on active power, the latter does not exceed the value determined by the technical characteristics of the diesel engine, and regulated during the start-up process depending on the changing characteristics of the energy source when the rotation speed of the diesel engine changes. In this case, the consumed total current, containing active and reactive components, is limited to the value permissible for an electromechanical energy converter, i.e., a synchronous generator. At the beginning of the start-up, the generator operates with a reactive current overload with low active power consumption, which ensures a high speed of electromagnetic processes in the asynchronous motor.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Consequently, the claimed technical solution meets the requirement of “positive effect”.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана схема устройства управления пуском асинхронного двигателя от дизель-генераторной установки. На фиг. 1 обозначено: 1 - дизельный двигатель; 2 - регулятор частоты вращения дизельного двигателя; 3 - датчик частоты вращения; 4 - синхронный генератор; 5 - регулятор тока возбуждения синхронного генератора; 6 - регулятор активной мощности; 7 - датчик активной мощности; 8 - коммутационный аппарат; 9 - блок ограничения активной мощности; 10 - трансформатор тока; 11 - измерительный преобразователь тока; 12 - регулятор тока; 13 - датчик напряжения; 14 - блок ограничения тока; 15 - асинхронный двигатель; 16 - преобразователь действующего значения напряжения; 17 - регулятор напряжения; 18 - задатчик напряжения; 19 - пороговый элемент; 20 - задатчик частоты вращения.The essence of the proposed invention is illustrated by drawings. In fig. Figure 1 shows a diagram of a control device for starting an asynchronous motor from a diesel generator set. In fig. 1 is indicated: 1 - diesel engine; 2 - diesel engine speed controller; 3 - rotation speed sensor; 4 - synchronous generator; 5 - synchronous generator excitation current regulator; 6 - active power regulator; 7 - active power sensor; 8 - switching device; 9 - active power limitation block; 10 - current transformer; 11 - current measuring transducer; 12 - current regulator; 13 - voltage sensor; 14 - current limiting block; 15 - asynchronous motor; 16 - actual voltage value converter; 17 - voltage regulator; 18 - voltage regulator; 19 - threshold element; 20 - speed controller.
Устройство пуска асинхронного двигателя от дизель-генераторной станции содержит дизельный двигатель 1 с датчиком 3 и регулятором 2 частоты вращения, суммирующий и вычитающий входы регулятора частоты вращения 2 подключены к выходам соответственно задатчика 20 и датчика 3 частоты вращения, вал дизельного двигателя 1 соединен с ротором синхронного генератора 4, выход которого подключен через коммутационный аппарат 8 к статорным обмоткам асинхронного двигателя 15, регулятор тока возбуждения 5 синхронного генератора 4 подключен выходом к обмотке возбуждения синхронного генератора 4, выход датчика тока 10 синхронного генератора 4 подключен к входу преобразователя действующего значения тока 11, датчик напряжения 13 синхронного генератора подключен к входу преобразователя действующего значения напряжения 16, задатчик напряжения 18 подключен выходом к суммирующему входу регулятора напряжения 17, вычитающий, вход которого соединен с выходом преобразователя действующего значения напряжения 16, входы датчика активной мощности 7 соединены с выходами датчиков тока 10 и напряжения 13 синхронного генератора 4, а выход подключен к вычитающему входу регулятора активной мощности 6, выход которого соединен с входом регулятора тока возбуждения 5, а суммирующий вход через блок ограничения активной мощности 9 соединен с выходом регулятора тока 12, вычитающий вход которого соединен с выходом преобразователя действующего значения тока 11, а суммирующий вход через блок ограничения тока 14 соединен с выходом регулятора напряжения 17, управляющий вход задатчика частоты вращения 20 через пороговый элемент 19 соединен с выходом преобразователя действующего значения тока 11, управляющие входы блока ограничения активной мощности 9 и задатчика напряжения 18 подключены к выходу задатчика частоты вращения 20.The device for starting an asynchronous engine from a diesel generator station contains a
Устройство пуска асинхронного двигателя от дизель-генераторной станции реализовано с использованием принципа подчиненного регулирования координат. Главная обратная связь замкнута по напряжению на статорной обмотке асинхронного двигателя 15 с помощью последовательно соединенных датчика напряжения 13 и измерительного преобразователя действующего значения напряжения 16. Задание напряжения на выходе синхронного генератора и, соответственно, на статорной обмотке асинхронного двигателя осуществляется с помощью задатчика напряжения 18. Регулятор напряжения 17 выполняет сравнение сигнала задания напряжения и сигнала обратной связи, действующего на выходе измерительного преобразователя действующего значения напряжения 16, и преобразование сигнала рассогласования в соответствии с пропорциональным (или пропорционально-интегральным) законом регулирования. Задатчик напряжения 18 имеет управляющий вход, который соединен с выходом задатчика частоты вращения 20. При этом выходной сигнал задатчика напряжения изменяется в зависимости от выходного сигнала задатчика частоты вращения 20, например, пропорционально его выходному сигналу.The device for starting an asynchronous motor from a diesel generator station is implemented using the principle of subordinate coordinate control. The main feedback is closed by voltage on the stator winding of the
Подчиненный контур регулирования тока асинхронного двигателя 15 организован с помощью датчика тока 10, преобразователя действующего значения тока 11 и регулятора тока 12, реализующего пропорциональный или пропорционально-интегральный закон регулирования. Выходной сигнал регулятора напряжения 17 поступает на суммирующий вход регулятора тока 12 через блок токоограничения 14, в котором установлено ограничение, соответствующее допустимому в течение установленного интервала времени току источника питания.The slave current control loop of the
Подчиненный контур регулирования активной мощности асинхронного двигателя 15 организован с помощью измерительного преобразователя активной мощности 7, и регулятора активной мощности 6, реализующего пропорциональный или пропорционально-интегральный закон регулирования. Выходной сигнал регулятора активной мощности 7 действует на входе регулятора тока возбуждения 5 синхронного генератора 4. Выходной сигнал регулятора тока 17 поступает на вход блока ограничения активной мощности 9, в котором установлено ограничение, соответствующее допустимой в течение установленного интервала времени активной мощности источника питания. Сигнал задания для регулятора активной мощности 6 формируется на выходе блока ограничения активной мощности 9. При этом уровень ограничения активной мощности изменяется в зависимости от выходного сигнала задатчика частоты вращения 20, например, пропорционально его выходному сигналу.The slave active power control circuit of the
Работа устройства управления пуском асинхронного двигателя происходит в два этапа следующим образом. В начальный момент на выходе порогового элемента 19 действует сигнал с уровнем логического нуля. Первый этап пуска начинается при включении коммутационного аппарата 8. Задатчик 20 формирует для регулятора частоты вращения 2 дизельного двигателя 1 сигнал управления в виде постоянного начального значения, например, соответствующего минимальной рабочей частоте n0. Выходной сигнал задатчика частоты вращения 20 действует на управляющем входе задатчика напряжения 18, на выходе которого формируется сигнал управления в виде постоянного начального значения, соответствующего номинальному напряжению синхронного генератора Uн, умноженному на коэффициент где nн - номинальная частота вращения дизельного двигателя 1. Таким образом, начальное значение напряжения синхронного генератора устанавливается равным Регулятор напряжения 17 выполняет сравнение заданного напряжения и действующего значения выходного напряжения синхронного генератора 4 и преобразует полученную разность в соответствии с пропорциональным или пропорционально-интегральным (в зависимости от выбранной настройки) законом регулирования. Выходной сигнал регулятора напряжения 17 через блок токоограничения 14 поступает на суммирующий вход регулятора тока 12, который выполняет сравнение входного сигнала и действующего значения тока двигателя, формируемого с помощью измерительного преобразователя действующего значения тока 11, и преобразует полученную разность в соответствии с пропорциональным или пропорционально-интегральным (в зависимости от выбранной настройки) законом регулирования. При этом максимальное значение тока при регулировании определяется значением уровня ограничения блока токоограничения 14.The operation of the asynchronous motor starting control device occurs in two stages as follows. At the initial moment, a signal with a logical zero level operates at the output of the
Выходной сигнал регулятора тока 12 через блок ограничения активной мощности 9 поступает на суммирующий вход регулятора активной мощности 6, который выполняет сравнение входного сигнала контура регулирования активной мощности и сигнала, пропорционального активной мощности, формируемого с помощью измерительного преобразователя активной мощности 7, и преобразует полученную разность в соответствии с пропорциональным или пропорционально-интегральным (в зависимости от выбранной настройки) законом регулирования. При этом максимальное значение активной мощности в процессе пуска определяется значением уровня ограничения блока ограничения активной мощности 9. Уровень ограничения активной мощности при этом изменяется в зависимости от выходного сигнала задатчика частоты вращения 20. При увеличении частоты вращения дизельного двигателя 1 возрастает его мощность, поэтому уровень ограничения в блоке 9 также увеличивается.The output signal of the
Выходной сигнал регулятора активной мощности 6 действует на входе регулятора тока возбуждения 5 синхронного генератора 4. В соответствии с выходным сигналом регулятора активной мощности 6 формируется напряжение на статорной обмотке синхронного генератора 4. При этом действующее значение напряжения на выходе синхронного генератора 4 в процессе пуска всегда поддерживается таким образом, что ток не превышает уровня, заданного блоком токоограничения 14, а активная мощность не превышает значения, установленного блоком ограничения активной мощности 9. Таким образом, в процессе пуска асинхронного двигателя активная мощность, потребляемая от источника питания, не превышает заданного значения, которое регулируется в процессе пуска в зависимости от мощности дизельного двигателя 1.The output signal of the
Первый этап пуска заканчивается при достижении частотой вращения асинхронного двигателя 15 заданного значения, пропорционального частоте вращения синхронного генератора 4 и снижении действующего значения пускового тока асинхронного двигателя 15 до заданного уровня, например, номинального значения. При этом происходит переключение порогового элемента 19. На его выходе формируется сигнал с уровнем логической единицы, который действует на управляющем входе задатчика частоты вращения 20. С этого момента начинается второй этап пуска асинхронного двигателя 15. Выходной сигнал задатчика частоты вращения 20 возрастает от начального значения с постоянного скоростью до максимального значения, соответствующего номинальной частоте вращения асинхронного двигателя 15. При этом увеличиваются пропорционально выходной сигнал задатчика напряжения 18 и уровень ограничения активной мощности в блоке 9. Происходит плавный разгон асинхронного двигателя 15 до номинальной частоты вращения при номинальном напряжении при регулируемом ограничении потребляемой активной мощности. Второй этап пуска происходит при изменении частоты ƒ и напряжения U генератора в соответствии с соотношением U/ƒ=const путем регулирования тока возбуждения генератора.The first stage of the start ends when the rotation speed of the
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает частотный пуск асинхронного двигателя при ограниченной мощности дизель-генераторной установки. В результате этого обеспечивается повышение надежности работы дизель-генераторной установки при пуске асинхронного двигателя.Thus, the proposed method provides frequency starting of an asynchronous motor with limited power of a diesel generator set. As a result, this ensures increased reliability of the diesel generator set when starting an asynchronous engine.
С целью подтверждения положительного эффекта, достигаемого при использовании предлагаемого технического решения, было выполнено моделирование работы дизель-генераторной установки при включении асинхронного двигателя, мощность которого соизмерима с мощностью генератора, с помощью MATLAB. При моделировании использовались:In order to confirm the positive effect achieved by using the proposed technical solution, the operation of a diesel generator set was simulated when an asynchronous motor was turned on, the power of which is commensurate with the power of the generator, using MATLAB. The following were used in the modeling:
- дизельный двигатель 12M26G1000/5 с параметрами: мощность 820 кВт; номинальная частота 1500 об/мин;- diesel engine 12M26G1000/5 with parameters: power 820 kW; rated
- синхронный генератор СГ2-750/6,3-4У3 с параметрами: номинальная мощность 750 кВт; номинальное напряжение 6300 В; номинальный ток 86 А; КПД 94,3%; частота вращения 1500 об/мин; момент инерции ротора 44 кг⋅м2;- synchronous generator SG2-750/6.3-4U3 with parameters: rated power 750 kW; rated voltage 6300 V; rated current 86 A; Efficiency 94.3%;
- асинхронный двигатель А4-450Х-4МУ3 с параметрами: номинальная мощность 800 кВт; номинальное напряжение 6000 В; номинальный ток статора 72,5 А; синхронная частота вращения 1500 об/мин; КПД 94,3%; отношение максимального момента к номинальному 2,3; кратность пускового тока 5,5; маховый момент ротора 84 кг⋅м2.- asynchronous motor A4-450X-4MU3 with parameters: rated power 800 kW; rated voltage 6000 V; rated stator current 72.5 A;
В Simulink-модели, составленной в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 1, установлены уровень переключения порогового элемента 19 Iп=30 А и начальный уровень ограничения активной мощности Рп=80 кВт; Начальная частота вращения дизельного двигателя n=750 об/мин; начальное линейное напряжение синхронного генератора U0=3 кВ. Напряжение возбуждения синхронного генератора 4 ограничено значением, равным 2,9Uв.н, где Uв.н - номинальное напряжение возбуждения синхронного генератора 4. Механический момент нагрузки двигателя зависит от угловой скорости Ω асинхронного двигателя 15 в соответствии с уравнением Мд=0,1Ω2.In a Simulink model compiled in accordance with the circuit shown in FIG. 1, the switching level of the threshold element 19 I p =30 A and the initial active power limitation level P p =80 kW are set; Initial rotation speed of the diesel engine n=750 rpm; initial linear voltage of the synchronous generator U 0 =3 kV. The excitation voltage of the
На фиг. 2 показаны осциллограммы для действующего значения тока I; действующего значения линейного напряжения U на выходе синхронного генератора 4; угловой скорости Ω асинхронного двигателя 15; частоты n вращения дизельного двигателя 1. На фиг. 3 приведены осциллограммы активной Р и реактивной Q мощностей и механической мощности Рмех асинхронного двигателя 15.In fig. Figure 2 shows oscillograms for the effective value of current I; effective value of line voltage U at the output of
Первый этап пуска асинхронного двигателя 15 начинается в момент времени t1=5 с. При этом происходит резкое увеличение тока нагрузки и снижение выходного напряжения синхронного генератора 4. Угловая скорость асинхронного двигателя 15 возрастает от 0 до значения Ω1≈75 рад/с. В результате происходит пуск асинхронного двигателя 15 при пониженных напряжении и частоте (интервал времени t1-t2). При пуске активная мощность ограничивается, благодаря чему дизельный двигатель 1 работает без перегрузки. В конце первого этапа пуска ток асинхронного двигателя 15 снижается и в момент времени t2≈25 с достигает уровня переключения порогового элемента 19. При переключении последнего начинается второй этап пуска. Происходит увеличение частоты вращения дизельного двигателя по линейному закону и пропорциональное увеличение выходного напряжения синхронного генератора 4. В результате происходит увеличение угловой скорости асинхронного двигателя 15 до номинального значения. В момент времени t3 пуск заканчивается. В конце пуска (момент времени t3≈42 с) частота вращения вала дизельного двигателя 1 с помощью регулятора 2 устанавливается и далее стабилизируется на номинальном уровне nн=1500 об/мин. Выходное линейное напряжение синхронного генератора 4 также поддерживается на заданном уровне 6 кВ с помощью регулятора тока возбуждения 5.The first stage of starting the
Общее время пуска составляет 37 с. Работа дизель-генераторной установки с перегрузкой по току синхронного генератора имеет место в интервале времени t1-t2 в течение 18 с. При этом в токе нагрузки преобладает реактивная составляющая.The total start-up time is 37 s. The operation of a diesel generator set with an overcurrent of a synchronous generator occurs in the time interval t 1 -t 2 for 18 s. In this case, the reactive component predominates in the load current.
Следовательно, использование в известном устройстве пуска асинхронного двигателя от дизель-генераторной установки, содержащем дизельный двигатель с датчиком и регулятором частоты вращения, суммирующий и вычитающий входы которого подключены к выходам соответственно задатчика и датчика частоты вращения, вал дизельного двигателя соединен с ротором синхронного генератора, выход которого подключен через коммутационный аппарат к статорным обмоткам асинхронного двигателя, регулятор тока возбуждения синхронного генератора, подключенный выходом к обмотке возбуждения синхронного генератора, датчик тока синхронного генератора и подключенный к его выходу преобразователь действующего значения тока, датчик напряжения синхронного генератора и подключенный к его выходу преобразователь действующего значения напряжения, задатчик напряжения, подключенный выходом к суммирующему входу регулятора напряжения, вычитающий, вход которого соединен с выходом преобразователя действующего значения напряжения, дополнительно порогового элемента, блока ограничения активной мощности, блока ограничения тока, регулятор тока, регулятора активной мощности и датчика активной мощности, входы которого соединены с выходами датчиков тока и напряжения, а выход подключен к вычитающему входу регулятора активной мощности, выход которого соединен с входом регулятора тока возбуждения, а суммирующий вход через блок ограничения активной мощности соединен с выходом регулятора тока, вычитающий вход которого соединен с выходом преобразователя действующего значения тока, а суммирующий вход через блок ограничения тока соединен с выходом регулятора напряжения, блок ограничения активной мощности и задатчики напряжения и частоты выполнены с управляющими входами, управляющий вход задатчика частоты вращения через пороговый элемент соединен с выходом преобразователя действующего значения тока, управляющие входы блока ограничения активной мощности и задатчика напряжения подключены к выходу задатчика частоты вращения, повышает эффективность использования энергетического ресурса источника питания.Consequently, the use in a known device for starting an asynchronous engine from a diesel generator set, containing a diesel engine with a sensor and a speed controller, the summing and subtracting inputs of which are connected to the outputs of the speed controller and speed sensor, respectively, the shaft of the diesel engine is connected to the rotor of a synchronous generator, the output which is connected through a switching device to the stator windings of an asynchronous motor, a synchronous generator excitation current regulator connected by its output to the excitation winding of a synchronous generator, a synchronous generator current sensor and an effective current value converter connected to its output, a synchronous generator voltage sensor and an effective current converter connected to its output voltage values, a voltage adjuster connected by its output to the summing input of the voltage regulator, a subtractive one, the input of which is connected to the output of the effective voltage value converter, additionally a threshold element, an active power limiting unit, a current limiting unit, a current regulator, an active power regulator and an active power sensor, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage sensors, and the output is connected to the subtractive input of the active power regulator, the output of which is connected to the input of the excitation current regulator, and the summing input through the active power limiting unit is connected to the output of the current regulator, the subtractive input of which is connected to the output of the converter effective current value, and the summing input is connected to the output of the voltage regulator through a current limiting block, the active power limiting unit and voltage and frequency setters are made with control inputs, the control input of the speed controller is connected through a threshold element to the output of the effective current value converter, control inputs of the block Limitations of active power and voltage setter are connected to the output of the speed setter, which increases the efficiency of using the energy resource of the power source.
Использование предлагаемого способа в промышленных системах электроприводов будет способствовать повышению энергетической эффективности, надежности и качества работы электрооборудования.The use of the proposed method in industrial electric drive systems will help improve energy efficiency, reliability and quality of electrical equipment.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2821417C1 true RU2821417C1 (en) | 2024-06-24 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2380821C2 (en) * | 2006-11-17 | 2010-01-27 | ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ" | Ac electric drive |
CN102594224A (en) * | 2012-02-13 | 2012-07-18 | 河海大学常州校区 | Soft starter for line-start permanent magnet synchronous motor (LS-PMSM) |
RU2576330C1 (en) * | 2014-09-23 | 2016-02-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Alternating current electric drive |
RU2737953C1 (en) * | 2020-07-28 | 2020-12-07 | Сергей Иванович Малафеев | Asynchronous motor starting control device |
RU2745149C1 (en) * | 2020-09-10 | 2021-03-22 | Сергей Иванович Малафеев | Method of controlling a diesel generator set when an asynchronous motor is turned on |
RU208094U1 (en) * | 2021-09-07 | 2021-12-02 | Акционерное общество "Электроагрегат" | Diesel generator set load matching module |
CN113938068A (en) * | 2021-11-12 | 2022-01-14 | 成都祺源发电设备有限公司 | Asynchronous motor set and power generation method thereof |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2380821C2 (en) * | 2006-11-17 | 2010-01-27 | ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ" | Ac electric drive |
CN102594224A (en) * | 2012-02-13 | 2012-07-18 | 河海大学常州校区 | Soft starter for line-start permanent magnet synchronous motor (LS-PMSM) |
RU2576330C1 (en) * | 2014-09-23 | 2016-02-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Alternating current electric drive |
RU2737953C1 (en) * | 2020-07-28 | 2020-12-07 | Сергей Иванович Малафеев | Asynchronous motor starting control device |
RU2745149C1 (en) * | 2020-09-10 | 2021-03-22 | Сергей Иванович Малафеев | Method of controlling a diesel generator set when an asynchronous motor is turned on |
RU208094U1 (en) * | 2021-09-07 | 2021-12-02 | Акционерное общество "Электроагрегат" | Diesel generator set load matching module |
CN113938068A (en) * | 2021-11-12 | 2022-01-14 | 成都祺源发电设备有限公司 | Asynchronous motor set and power generation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Abdullayevich | EFFICIENCY OF USE OF FREQUENCY CONVERTER WITH SMOOTH CONTROL OF ASYNCHRONOUS MOTOR SPEED | |
KR102050174B1 (en) | How to adjust wind turbine power draw | |
KR102048164B1 (en) | How to adjust wind turbine power draw | |
RU2821417C1 (en) | Device for starting asynchronous motor from diesel generator plant | |
RU2361356C1 (en) | Method and device for control of asynchronous motor | |
RU2745149C1 (en) | Method of controlling a diesel generator set when an asynchronous motor is turned on | |
RU2737953C1 (en) | Asynchronous motor starting control device | |
RU2213409C2 (en) | Method for controlling off-line induction generator | |
RU194333U1 (en) | AUTONOMOUS GENERATOR POWER PLANT | |
RU2734182C1 (en) | Electric drive of excavator bucket bottom opening | |
SU780142A1 (en) | Wind-electric plant | |
RU2096902C1 (en) | Method and device for starting synchronous machines | |
RU2728285C1 (en) | Device for controlling the cooling mode of electrical equipment of a power electrical substation | |
CN112740535B (en) | Method for regulating rotation speed of three-phase motor, control device and three-phase motor | |
KR101966199B1 (en) | How to Reduce the Noise of an Electric Motor | |
RU2790609C1 (en) | Electric diesel generator station for mining machines | |
RU2554107C1 (en) | Radar antenna rotation motor control system and method | |
RU2160495C2 (en) | Dual-motor electric drive | |
SU1108589A1 (en) | Method of starting low-inertia asynchronous motor | |
Kvashnin et al. | Modeling systems direct torque control using а three-phase mathematical model | |
Aziz et al. | Multi Speed Control with double fed system of DC Current Machine via Virtual Model of PWM | |
JPH0415384B2 (en) | ||
JPS5546894A (en) | Controlling induction motor | |
RU2626325C1 (en) | Frequency control method of asynchronous electric motor | |
RU2156022C1 (en) | Valve-type electric motor |