RU2369002C2 - Device for smooth start of induction motor - Google Patents
Device for smooth start of induction motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369002C2 RU2369002C2 RU2007145261/09A RU2007145261A RU2369002C2 RU 2369002 C2 RU2369002 C2 RU 2369002C2 RU 2007145261/09 A RU2007145261/09 A RU 2007145261/09A RU 2007145261 A RU2007145261 A RU 2007145261A RU 2369002 C2 RU2369002 C2 RU 2369002C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- motor
- output
- voltage
- stator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
Abstract
Description
Известны тиристорные устройства плавного пуска асинхронного двигателя, в которых пуск двигателя осуществляется путем формирования определенной временной диаграммы напряжения на статоре двигателя. Известны также устройства плавного пуска, содержащие в своей структуре контур тока и реализующие пуск двигателя путем поддержания тока статора на заданном уровне. Основным назначением этих устройств является обеспечение безударного запуска и останова двигателя.Thyristor devices for smooth starting of an induction motor are known, in which the engine is started by forming a certain time diagram of the voltage on the motor stator. Soft starters are also known, containing in their structure a current loop and realizing a motor start by maintaining the stator current at a predetermined level. The main purpose of these devices is to provide shock-free start and stop of the engine.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство плавного пуска, содержащее тиристорный преобразователь напряжения, включенный между статорной обмоткой двигателя и питающей сетью, датчики тока и напряжения, блок измерения электромагнитного момента, входы которого подключены к выходам датчиков тока и напряжения, и регулятор электромагнитного момента, вход обратной связи которого соединен с выходом блока измерения электромагнитного момента, а выход соединен с управляющим входом тиристорного преобразователя напряжения (патент US №5859514, кл. H02P 1/26, H02P 1/28, H02P 27/02, прототип).Closest to the proposed device is a soft starter containing a thyristor voltage converter connected between the stator winding of the motor and the supply network, current and voltage sensors, an electromagnetic moment measuring unit, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage sensors, and an electromagnetic torque regulator, input the feedback of which is connected to the output of the electromagnetic moment measuring unit, and the output is connected to the control input of the thyristor voltage converter (Patent US №5859514, Cl. H02P 1/26, H02P 1/28, H02P 27/02, prototype).
Недостатком этого устройства является отсутствие возможностей регулирования скорости двигателя и обеспечения заданного темпа разгона привода при изменяющихся параметрах нагрузки.The disadvantage of this device is the lack of ability to control the speed of the motor and to ensure a given rate of acceleration of the drive with changing load parameters.
Задачей изобретения является повышение качества регулирования скорости двигателя в асинхронных электроприводах с тиристорным управлением без датчика частоты вращения на валу.The objective of the invention is to improve the quality of regulation of motor speed in asynchronous thyristor-controlled electric drives without a speed sensor on the shaft.
Решение указанной задачи достигается тем, что устройство плавного пуска, содержащее тиристорный преобразователь напряжения, включенный между статорной обмоткой двигателя и питающей сетью, датчики тока и напряжения, блок измерения электромагнитного момента, входы которого подключены к выходам датчиков тока и напряжения, и регулятор электромагнитного момента, вход обратной связи которого соединен с выходом блока измерения электромагнитного момента, а выход соединен с управляющим входом тиристорного преобразователя напряжения, дополнительно снабжено блоком задания частоты вращения, функциональным блоком, датчиком ЭДС статора и регулятором частоты вращения, один вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а другой вход - с выходом функционального блока, причем выход регулятора частоты вращения соединен с управляющим входом регулятора электромагнитного момента.The solution to this problem is achieved by the fact that the soft starter containing a thyristor voltage converter connected between the stator winding of the motor and the supply network, current and voltage sensors, an electromagnetic moment measuring unit, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage sensors, and an electromagnetic moment regulator, the feedback input of which is connected to the output of the electromagnetic moment measuring unit, and the output is connected to the control input of the thyristor voltage converter, in addition It is equipped with a speed setting unit, a functional unit, a stator EMF sensor and a speed controller, one input of which is connected to the output of the speed setting unit, and the other input is connected to the output of the functional unit, and the output of the speed controller is connected to the control input of the electromagnetic torque controller .
Блок измерения электромагнитного момента выполнен с возможностью реализации зависимостиThe unit for measuring the electromagnetic moment is configured to implement
где m - электромагнитный момент двигателя;where m is the electromagnetic moment of the engine;
T - период напряжения сети;T is the period of the mains voltage;
km - масштабный коэффициент;k m is the scale factor;
us - мгновенное значение напряжения на статоре двигателя;u s is the instantaneous voltage value at the motor stator;
is - мгновенное значение тока двигателя;i s is the instantaneous value of the motor current;
Rs - величина активного сопротивления фазы обмотки статора.R s - the value of the active resistance of the phase of the stator winding.
Входы датчика ЭДС статора подключены к выходам датчиков тока и напряжения, а выход - к первому входу функционального блока, второй вход которого подключен к выходу датчика напряжения, причем функциональный блок реализует получаемую расчетным или экспериментальным путем зависимость:The inputs of the stator EMF sensor are connected to the outputs of the current and voltage sensors, and the output is connected to the first input of the functional unit, the second input of which is connected to the output of the voltage sensor, and the functional unit realizes the dependence obtained by calculation or experimentally:
где ω - вычисленное значение частоты вращения;where ω is the calculated value of the rotational speed;
US - действующее значение напряжения фазы двигателя;U S - the effective value of the voltage of the phase of the motor;
ES - действующее значение ЭДС фазы двигателя;E S is the effective value of the EMF of the engine phase;
mk - значение максимального момента электродвигателя;m k is the value of the maximum moment of the electric motor;
σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;σ is the total dispersion coefficient of the engine;
XS - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;X S is the total inductive resistance of the motor phase;
ar - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;a r is the attenuation coefficient of the rotor circuits with an open stator;
Sk - критическое скольжение двигателя.S k - critical slip of the engine.
На чертеже приведена структурная схема устройства плавного пуска асинхронного двигателя.The drawing shows a structural diagram of a soft starter of an induction motor.
Устройство плавного пуска асинхронного двигателя 1 содержит тиристорный преобразователь напряжения 2, снабженный выводами для подключения к сети, а выходом присоединенный к статорным обмоткам асинхронного двигателя.The soft starter of the induction motor 1 contains a thyristor voltage converter 2, equipped with leads for connection to the network, and an output connected to the stator windings of the induction motor.
Управляющий вход тиристорного преобразователя подключен к выходу блока 3 управления, вход которого соединен с выходом блока 4 регулятора электромагнитного момента. Вход обратной связи блока 4 регулятора электромагнитного момента соединен с выходом блока 9 измерителя электромагнитного момента, входы которого подключены к выходам датчиков тока 7 и напряжения 8 двигателя. Вход управления блока 4 регулятора электромагнитного момента подключен к выходу блока 5 регулятора частоты вращения. Вход управления блока 5 регулятора частоты вращения связан с выходом задатчика 6 частоты вращения, а вход обратной связи - с выходом функционального блока 11. Входы функционального блока 11 подключены к выходам датчиков напряжения 8 и ЭДС 10 статора двигателя. В блоке 9 измерителя электромагнитного момента реализована зависимость:The control input of the thyristor converter is connected to the output of the control unit 3, the input of which is connected to the output of the unit 4 of the electromagnetic torque regulator. The feedback input of the unit 4 of the electromagnetic moment regulator is connected to the output of the unit 9 of the electromagnetic moment meter, the inputs of which are connected to the outputs of the current sensors 7 and voltage 8 of the motor. The control input of unit 4 of the electromagnetic moment controller is connected to the output of unit 5 of the speed controller. The control input of the speed controller unit 5 is connected to the output of the speed controller 6, and the feedback input is connected to the output of the function unit 11. The inputs of the function unit 11 are connected to the outputs of the voltage sensors 8 and EMF 10 of the motor stator. In block 9 of the electromagnetic moment meter, the dependence is implemented:
где m - электромагнитный момент двигателя;where m is the electromagnetic moment of the engine;
Т - период напряжения сети;T is the period of the mains voltage;
km - масштабный коэффициент;k m is the scale factor;
us - мгновенное значение напряжения на статоре двигателя;u s is the instantaneous voltage value at the motor stator;
is - мгновенное значение тока двигателя;i s is the instantaneous value of the motor current;
Rs - величина активного сопротивления фазы обмотки статора.R s - the value of the active resistance of the phase of the stator winding.
Входы датчика ЭДС статора 10 подключены к выходам датчиков тока и напряжения, а функциональный блок выполнен с возможностью реализации получаемой расчетным или экспериментальным путем зависимости:The inputs of the EMF sensor of the stator 10 are connected to the outputs of the current and voltage sensors, and the functional block is configured to realize the dependences obtained by calculation or experimentally:
где ω - вычисленное значение частоты вращения;where ω is the calculated value of the rotational speed;
US - действующее значение напряжения фазы двигателя;U S - the effective value of the voltage of the phase of the motor;
ES - действующее значение ЭДС фазы двигателя;E S is the effective value of the EMF of the engine phase;
mk - значение максимального момента электродвигателя;m k is the value of the maximum moment of the electric motor;
σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;σ is the total dispersion coefficient of the engine;
XS - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;X S is the total inductive resistance of the motor phase;
ar - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;a r is the attenuation coefficient of the rotor circuits with an open stator;
Sk - критическое скольжение двигателя.S k - critical slip of the engine.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В исходном состоянии, когда сигнал задания частоты вращения остается неизменным, частота вращения двигателя соответствует заданной, а момент, развиваемый двигателем, равен моменту нагрузки, на выходах датчиков тока 7, напряжения 8 и ЭДС 10 статора появляются сигналы, пропорциональные току, напряжению и ЭДС статора двигателя, на выходе блока 9 измерителя электромагнитного момента появляется сигнал, пропорциональный значению электромагнитного момента двигателя, а на выходе функционального блока 11 - сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора асинхронного двигателя.In the initial state, when the speed reference signal remains unchanged, the engine speed corresponds to the specified one, and the moment developed by the motor is equal to the load moment, signals proportional to the current, voltage, and stator EMF appear at the outputs of the current sensors 7, voltage 8, and EMF 10 of the stator of the engine, at the output of the block 9 of the electromagnetic moment meter, a signal appears proportional to the value of the electromagnetic moment of the engine, and at the output of the functional block 11, a signal proportional to the speed asynchronous motor.
Регулятор 5 частоты вращения, в котором определяется отклонение частоты вращения от заданного в блоке 6 значения, вырабатывает сигнал управления, зависящий от типа регулятора скорости и величины момента сопротивления на валу двигателя.The speed controller 5, in which the deviation of the speed from the value set in block 6, is determined, generates a control signal depending on the type of speed controller and the magnitude of the resistance moment on the motor shaft.
Регулятор 4 электромагнитного момента вырабатывает сигнал управления, зависящий от отклонения электромагнитного момента двигателя от заданного блоком 5 значения.The electromagnetic torque regulator 4 generates a control signal depending on the deviation of the electromagnetic moment of the engine from the value set by the unit 5.
Блок управления 3 при этом обеспечивает на выходе тиристорного преобразователя 2 напряжение, достаточное для преодоления двигателем 1 нагрузки при заданной частоте вращения.The control unit 3 provides at the output of the thyristor converter 2 a voltage sufficient to overcome the load of the motor 1 at a given speed.
Изменение задания на частоту вращения приведет к изменению сигнала управления, в зависимости от которого блок управления 3 будет изменять углы открытия тиристоров, уменьшая или увеличивая напряжение на выходе преобразователя 2, в результате будет возрастать или уменьшаться ток, момент и частота вращения двигателя. Сигналы на выходах датчиков тока 7, напряжения 8 и ЭДС 10 статора и блока 9 измерения электромагнитного момента будут соответствовать значениям тока, напряжения, ЭДС статора и электромагнитного момента двигателя при новой частоте вращения, а сигнал на выходе функционального блока 11 - значению этой частоты вращения, что вызовет соответствующее изменение сигнала на выходе блока 5 регулятора частоты вращения, приводящее, в свою очередь, к изменению сигнала на выходе блока 4 регулятора электромагнитного момента. Процесс регулирования будет продолжаться до тех пор, пока на выходе блока 4 регулятора электромагнитного момента не установится сигнал, обеспечивающий на выходе тиристорного преобразователя напряжение, достаточное для преодоления двигателем нагрузки при заданной частоте вращения.Changing the reference to the rotation frequency will lead to a change in the control signal, depending on which the control unit 3 will change the opening angles of the thyristors, decreasing or increasing the voltage at the output of the converter 2, as a result, the current, torque and engine speed will increase or decrease. The signals at the outputs of the current sensors 7, voltage 8 and EMF 10 of the stator and the electromagnetic moment measuring unit 9 will correspond to the current, voltage, EMF of the stator and electromagnetic moment of the motor at a new speed, and the signal at the output of the functional unit 11 to the value of this speed, which will cause a corresponding change in the signal at the output of the rotational speed controller unit 5, leading, in turn, to a change in the signal at the output of the electromagnetic torque controller unit 4. The control process will continue until a signal is established at the output of the unit 4 of the electromagnetic moment regulator, providing a voltage sufficient at the output of the thyristor converter to overcome the motor load at a given speed.
При изменении момента нагрузки и колебаниях напряжения сети поддержание заданной частоты вращения осуществляется аналогичным образом.When the load moment and the voltage fluctuations of the network change, the preset speed is maintained in the same way.
Технический результат, достигаемый от введения в известное устройство плавного пуска асинхронного двигателя датчика ЭДС статора, функционального блока и регулятора частоты вращения, заключается в улучшении качества регулирования скорости асинхронного электродвигателя без датчика частоты вращения на валу по сравнению с известным устройством.The technical result achieved by introducing a stator EMF sensor, a functional unit and a speed controller into a known soft starter of an asynchronous motor is to improve the quality of controlling the speed of an asynchronous electric motor without a speed sensor on the shaft compared to the known device.
Claims (1)
где m - электромагнитный момент двигателя;
Т - период напряжения сети;
km - масштабный коэффициент;
us - мгновенное значение напряжения на статоре двигателя;
is - мгновенное значение тока двигателя;
Rs - величина активного сопротивления фазы обмотки статора, входы датчика ЭДС статора подключены к выходам датчиков тока и напряжения, первый вход функционального блока подключен к выходу датчика ЭДС, а второй вход - к выходу датчика напряжения, причем функциональный блок выполнен с возможностью реализации зависимости
где ω - вычисленное значение частоты вращения;
Us - действующее значение напряжения фазы двигателя;
Es - действующее значение ЭДС фазы двигателя;
mk - значение максимального момента электродвигателя;
σ - полный коэффициент рассеяния двигателя;
XS - полное индуктивное сопротивление фазы двигателя;
αr - коэффициент затухания роторных цепей при разомкнутом статоре;
Sk - критическое скольжение двигателя. A soft starter for an induction motor, comprising a thyristor voltage converter connected between the stator winding of the motor and the supply network, current and voltage sensors, an electromagnetic moment measuring unit, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage sensors, and an electromagnetic moment regulator whose feedback input is connected with the output of the unit for measuring the electromagnetic moment, and the output is connected to the control input of the thyristor voltage converter, characterized in that your unit is additionally equipped with a speed setting unit, a functional unit, a stator EMF sensor and a speed controller, one input of which is connected to the output of the speed setting unit, and the other input is connected to the output of the function block, and the output of the speed controller is connected to the control input of the electromagnetic regulator moment, while the unit for measuring the electromagnetic moment is made with the possibility of realizing the dependence
where m is the electromagnetic moment of the engine;
T is the period of the mains voltage;
k m is the scale factor;
u s is the instantaneous voltage value at the motor stator;
i s is the instantaneous value of the motor current;
R s is the value of the active resistance of the phase of the stator winding, the inputs of the stator EMF sensor are connected to the outputs of the current and voltage sensors, the first input of the function block is connected to the output of the EMF sensor, and the second input is connected to the output of the voltage sensor, and the functional block is configured to realize the dependence
where ω is the calculated value of the rotational speed;
U s is the effective value of the voltage of the phase of the motor;
E s is the effective value of the EMF of the engine phase;
m k is the value of the maximum moment of the electric motor;
σ is the total dispersion coefficient of the engine;
X S is the total inductive resistance of the motor phase;
α r is the attenuation coefficient of the rotor circuits with an open stator;
S k - critical slip of the engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145261/09A RU2369002C2 (en) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | Device for smooth start of induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007145261/09A RU2369002C2 (en) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | Device for smooth start of induction motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007145261A RU2007145261A (en) | 2009-06-10 |
| RU2369002C2 true RU2369002C2 (en) | 2009-09-27 |
Family
ID=41024335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007145261/09A RU2369002C2 (en) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | Device for smooth start of induction motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369002C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497267C1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method of smooth start of asynchronous motor with squirrel-cage rotor |
| RU2695795C1 (en) * | 2018-10-17 | 2019-07-30 | Дмитрий Иванович Панфилов | Connection method of asynchronous motor to ac sinusoidal voltage network by means of ac voltage regulator |
-
2007
- 2007-12-05 RU RU2007145261/09A patent/RU2369002C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497267C1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-10-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method of smooth start of asynchronous motor with squirrel-cage rotor |
| RU2695795C1 (en) * | 2018-10-17 | 2019-07-30 | Дмитрий Иванович Панфилов | Connection method of asynchronous motor to ac sinusoidal voltage network by means of ac voltage regulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007145261A (en) | 2009-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7298105B1 (en) | Motor speed estimation system and method using hybrid model reference adaptive system | |
| CA2635442C (en) | Engine start system with regulated permanent magnet machine | |
| CN100586003C (en) | A vector control method without speed sensor for AC asynchronous motor | |
| CN101627532B (en) | A control method and motor starter device | |
| JP2011236056A5 (en) | ||
| NO20130248A1 (en) | Method and apparatus for controlling a synchronous permanent magnet motor, especially over a long cable in a well | |
| RU2011151281A (en) | RESTRICTION OF OVERLOAD CURRENT WHEN REGULATING THREE-PHASE MOTORS OF RECTIFIED CURRENT | |
| JP2013110961A (en) | Method of controlling brushless motor | |
| CN110063015A (en) | Start the method and permanent magnet synchronous motor of permanent magnet synchronous motor | |
| WO2009142264A1 (en) | Electric pump device | |
| RU2369002C2 (en) | Device for smooth start of induction motor | |
| CN105656382B (en) | A kind of motor speed constant speed control method and device | |
| CN1701504A (en) | Method of Controlling Dual Conveyors | |
| EP0196846B1 (en) | Method and apparatus for controlling an electric a.c. motor | |
| WO1995019065A1 (en) | Device and method for controlling motor | |
| KR20120107481A (en) | Motor control system for a hoist drive | |
| Youssef | A new open-loop volts/hertz control method for induction motors | |
| RU2251204C1 (en) | Ac drive | |
| RU2745149C1 (en) | Method of controlling a diesel generator set when an asynchronous motor is turned on | |
| RU2389127C2 (en) | Ac electric drive | |
| RU2380821C2 (en) | Ac electric drive | |
| JP2011526233A (en) | How to set the speed loop of a variable speed drive | |
| RU136939U1 (en) | CONTROL DEVICE FOR SYNCHRONOUS FREQUENCY-REGULATED ELECTRIC DRIVE OF MAIN PUMPS | |
| RU2821417C1 (en) | Device for starting asynchronous motor from diesel generator plant | |
| CN103956944A (en) | System and method for controlling start with speed and stop with speed of permanent magnet synchronous motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091206 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141206 |