[go: up one dir, main page]

RU2827055C1 - Method of controlling success of direct start of asynchronous motor - Google Patents

Method of controlling success of direct start of asynchronous motor Download PDF

Info

Publication number
RU2827055C1
RU2827055C1 RU2023130474A RU2023130474A RU2827055C1 RU 2827055 C1 RU2827055 C1 RU 2827055C1 RU 2023130474 A RU2023130474 A RU 2023130474A RU 2023130474 A RU2023130474 A RU 2023130474A RU 2827055 C1 RU2827055 C1 RU 2827055C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
motor
voltage
supply network
frequency
engine
Prior art date
Application number
RU2023130474A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Георгиевич Фишов
Илья Вадимович Дулов
Михаил Юрьевич Фролов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2827055C1 publication Critical patent/RU2827055C1/en

Links

Abstract

FIELD: electric power industry.
SUBSTANCE: invention can be used in electric power systems, power supply systems, electric networks of mainly comparable generation power and the largest asynchronous motors to control their direct starts. Method consists in the fact that the induction motor start-up process is divided into five stages, on each of which instantaneous values of motor current and voltage are continuously measured, based on the measurement results, the motor electrical parameters and the critical mode parameters for the motor and the supply network for each stage are determined, at the end of the stages, compliance with the start-up conditions is checked, in case of non-fulfillment of which, emergency shutdown of the motor from the supply mains is performed.
EFFECT: prevention of failures of supply network equipment and asynchronous motor at direct start-up due to step-by-step control of start-up dynamics, speed and value of voltage change, supply mains frequency with emergency interruption.
1 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в электроэнергетических системах, системах электроснабжения, электрических сетях преимущественно соизмеримой мощности генерации и единичного потребления для контроля успешности прямых пусков асинхронных двигателей (АД) общего назначения.The proposed invention relates to the field of electric power engineering and can be used in electric power systems, power supply systems, and electrical networks of predominantly commensurate generation and unit consumption power for monitoring the success of direct starts of general-purpose asynchronous motors (AM).

Известен способ плавного пуска АД с короткозамкнутым ротором (Патент RU 2 625 807 C2), характеризующийся следующей совокупностью признаков: трехфазное напряжение подают на статорные обмотки АД от шин сети через три пары встречно-параллельно включенных тиристоров, управляемых о синхронизированной системы импульсно-фазового управления, на вход которой по команде «Пуск» подают предварительно сформированный сигнал управления, эквивалентный углу открывания тиристоров, причем сигнал управления формируют путем непрерывного измерения остаточного напряжения на шинах сети и сравнения его с предварительно заданным значением этого напряжения, при отключении от которого сигнал управления корректируют, поддерживая постоянным остаточное напряжение на шинах сети в процессе пуска, дополнительно измеряют падение напряжения на тиристорах и сравнивают его с предварительно заданным, при превышении которого, по прошествии предварительно заданного времени, формируют команду «Стоп», обеспечивая отключение двигателя при затяжном или несостоявшемся пуске.A method for the smooth start of an induction motor with a squirrel-cage rotor is known (Patent RU 2 625 807 C2), characterized by the following set of features: a three-phase voltage is supplied to the induction motor stator windings from the network buses through three pairs of anti-parallel connected thyristors controlled by a synchronized pulse-phase control system, to the input of which, upon the "Start" command, a pre-formed control signal equivalent to the thyristor opening angle is supplied, wherein the control signal is formed by continuously measuring the residual voltage on the network buses and comparing it with a pre-set value of this voltage, upon disconnection from which the control signal is adjusted, maintaining the residual voltage on the network buses constant during the start-up process, additionally measuring the voltage drop on the thyristors and comparing it with a pre-set value, upon exceeding which, after a pre-set time, a "Stop" command is formed, ensuring the motor is disconnected during a prolonged or failed start.

Однако указанный способ обладает следующими недостатками: требует дорогостоящего оборудования; не учитывает влияние текущих значений режимных параметров на шинах АД до пуска, частоты питающей сети на процесс пуска, а также не учитывает влияние пускового режима АД на баланс активной мощности в малой энергосистеме, как следствие, на режим работы генерирующих агрегатов; превышение допустимой длительности пуска определяется фактическим превышением заблаговременно заданного значения, что повышает тепловую нагрузку на АД и продолжительность воздействия пускового режима двигателя на питающую сеть.However, this method has the following disadvantages: it requires expensive equipment; it does not take into account the influence of the current values of the operating parameters on the IM buses before starting, the frequency of the power supply network on the starting process, and it also does not take into account the influence of the IM starting mode on the balance of active power in a small power system, and, as a consequence, on the operating mode of generating units; exceeding the permissible starting duration is determined by the actual excess of a predetermined value, which increases the thermal load on the IM and the duration of the effect of the engine starting mode on the power supply network.

Известно устройство оценивания параметров и процессов АД (Патент RU 2 543 495 C1), предназначенное для определения параметров АД по регистрациям переходного процесса, характеризующееся следующей совокупностью признаков: содержит датчики фазных напряжений, датчики фазных токов статора, преобразователь фазных напряжений и фазных токов статора, позволяющие преобразовывать фазные напряжения и токи статора в напряжения и токи в d, q координатную систему обобщенной машины, пять блоков расчета параметров, сумматоры, настраиваемую модель АД, которые позволяют производить расчет параметров, переменных величин и частоты вращения асинхронного двигателя без использования датчиков частоты вращения, углового ускорения и устройств дифференцирования при использовании метода, основанного на генерировании функции чувствительности токов фаз статора обобщенной машины по параметрам АД.A device for estimating the parameters and processes of an induction motor is known (Patent RU 2 543 495 C1), intended for determining the parameters of an induction motor based on recordings of a transient process, characterized by the following set of features: it contains phase voltage sensors, stator phase current sensors, a converter of phase voltages and stator phase currents, allowing the phase voltages and stator currents to be converted into voltages and currents in the d, q coordinate system of a generalized machine, five blocks for calculating parameters, adders, a customizable induction motor model, which allow the calculation of parameters, variables, and the rotation frequency of an asynchronous motor without using rotation frequency sensors, angular acceleration, and differentiation devices when using a method based on generating a sensitivity function of the stator phase currents of a generalized machine based on the induction motor parameters.

Однако указанное устройство не может быть использовано для контроля пуска АД в темпе процесса, т.к. используемый в нем метод идентификации нуждается в предварительно заданных начальных значениях оценок параметров АД, а длительность процесса идентификации параметров, составляющая 40 секунд, не приемлема для контроля процесса в реальном времени.However, the said device cannot be used to control the start-up of the AM at the process rate, since the identification method used in it requires pre-set initial values of the AM parameter estimates, and the duration of the parameter identification process, which is 40 seconds, is not acceptable for real-time process control.

Кроме того, известен способ прямого пуска асинхронного двигателя (Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока: Учебник для вузов. - СПБ: Питер, 2008. - 350 с., стр. 134-140.) являющийся прототипом предлагаемого изобретения и заключающийся в том, что полное трехфазное напряжение на статорные обмотки АД подается после проверки нормальности напряжения питающей сети и, в случае ненормальности напряжения после включения или длительного превышения перегрузочной способности по току, двигатель отключается от питающей сети.In addition, a method of direct starting of an asynchronous motor is known (Voldek A.I., Popov V.V. Electrical machines. AC machines: Textbook for universities. - SPb: Piter, 2008. - 350 p., pp. 134-140.) which is a prototype of the proposed invention and consists in the fact that the full three-phase voltage is supplied to the stator windings of the induction motor after checking the normality of the voltage of the power supply network and, in the event of abnormal voltage after switching on or a prolonged excess of the overload capacity for current, the motor is disconnected from the power supply network.

Однако указанный способ обладает следующими недостатками: при пуске потребляется пусковой ток, превышающий на порядок номинальный, что вызывает снижение напряжения в прилегающей сети с угрозой развития лавины напряжения при опрокидывании других работающих двигателей и критическое термическое воздействие на АД при затяжных пусках; не контролируется и не учитывается влияние частоты питающей сети на процесс пуска и не прогнозируется продолжительность пуска двигателя.However, this method has the following disadvantages: during start-up, the starting current consumed is an order of magnitude higher than the nominal current, which causes a decrease in voltage in the adjacent network with the risk of developing a voltage avalanche when other operating engines overturn and a critical thermal effect on the induction motor during prolonged starts; the influence of the power supply network frequency on the start-up process is not controlled or taken into account, and the duration of the engine start-up is not predicted.

Задачей предлагаемого изобретения является предотвращение повреждения асинхронных двигателей или оборудования питающих сетей, сохранение их ресурса работоспособности в процессах неуспешных прямых пусков двигателей путем их выявления на ранних стадиях и прерывания.The objective of the proposed invention is to prevent damage to asynchronous motors or power supply network equipment, and to preserve their service life in the process of unsuccessful direct motor starts by identifying them at early stages and interrupting them.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, заключающимся в предварительной проверке нормальности напряжения питающей сети, подаче напряжения на статорные обмотки двигателя и, в случае ненормальности напряжения после включения или длительного превышения перегрузочной способности по току, производят отключение двигателя от питающей сети, дополнительно измеряют частоту питающей сети и активную мощность двигателя, контролируют допустимость напряжения, частоты и длительности токовой перегрузки двигателя после его включения на четырех этапах, на которых определяют электрические параметры двигателя, критические параметры режима для двигателя и питающей сети, проводят проверку соблюдения промежуточных условий успешности пуска, при невыполнении которых на любом из этапов, производят отключение двигателя от питающей сети.The stated problem is solved due to the fact that in the known method, which consists of a preliminary check of the normality of the voltage of the power supply network, supplying voltage to the stator windings of the motor and, in the event of abnormal voltage after switching on or a long-term excess of the overload capacity for current, disconnecting the motor from the power supply network, additionally measuring the frequency of the power supply network and the active power of the motor, monitoring the permissibility of the voltage, frequency and duration of the current overload of the motor after switching it on at four stages, at which the electrical parameters of the motor, critical parameters of the mode for the motor and the power supply network are determined, checking the observance of intermediate conditions for the success of the start, if they are not met at any of the stages, disconnecting the motor from the power supply network.

Реализация способа поясняется структурной схемой подключения двигателя к питающей сети с устройством контроля успешности пуска (фиг. 1), обобщенной структурой процесса контроля успешности пуска АД (фиг.2), графиками изменения режимных параметров сети во времени при успешном пуске АД (фиг. 3) и Г-образной схемой замещения АД (фиг 4).The implementation of the method is explained by a structural diagram of the connection of the motor to the power supply network with a device for monitoring the success of the start (Fig. 1), a generalized structure of the process of monitoring the success of the start of the AM (Fig. 2), graphs of the change in the operating parameters of the network over time during the successful start of the AM (Fig. 3) and an L-shaped equivalent circuit of the AM (Fig. 4).

Структурная схема (фиг 1) содержит: 1 - питающая сеть (ПС); 2 - измерительный блок напряжения (ИКН); 3 - коммутационный аппарат (КА); 4 - блок управления (БУ) пуском АД, в который поступает внешняя команда (ВК) на включение или отключение двигателя; 5 - измерительный блок тока (ИКТ); 6 - АД.The structural diagram (Fig. 1) contains: 1 - power supply network (PS); 2 - voltage measuring unit (VMU); 3 - switching apparatus (SA); 4 - control unit (CU) for starting the motor, which receives an external command (EC) to turn the motor on or off; 5 - current measuring unit (CMU); 6 - MO.

Обобщённая структура процесса контроля успешности пуска АД (фиг. 2) и графики изменения режимных параметров питающей сети при успешном пуске АД (фиг. 3) разделены на пять этапов: 1 - блокировка пуска двигателя; 2 - экспресс оценка его допустимости по необходимым условиям; 3 - оценка допустимости по достаточным условиям; 4 - оценка допустимости длительности пуска; 5 - запрет повторного включения.The generalized structure of the process of monitoring the success of the start-up of the motor (Fig. 2) and the graphs of the change in the operating parameters of the power supply network during the successful start-up of the motor (Fig. 3) are divided into five stages: 1 - blocking the start of the motor; 2 - express assessment of its admissibility according to the necessary conditions; 3 - assessment of admissibility according to sufficient conditions; 4 - assessment of the admissibility of the start-up duration; 5 - prohibition of repeated switching on.

Способ осуществляется следующим образом: в момент времени А АД находится в режиме ожидания ВК на включение. После ее получения, на этапе 1 до момента B БУ производится оценка возможности пуска АД по данным ИКН. Напряжение в узле нагрузки и частота питающей сети для выполнения первичного прямого пуска АД должны удовлетворять следующим условиям:The method is implemented as follows: at time A, the IM is in the standby mode for the VK to turn on. After receiving it, at stage 1, up to time B, the BU evaluates the possibility of starting the IM based on the ICN data. The voltage in the load node and the frequency of the power supply network for performing the primary direct start of the IM must satisfy the following conditions:

(1) (1)

(2) (2)

где - напряжение на шинах АД до пуска, - минимально допустимое напряжение в узле нагрузки, - значение частоты до пуска двигателя, - минимально допустимая частота питающей сети.Where - voltage on the AD buses before starting, - minimum permissible voltage in the load node, - frequency value before engine start, - minimum permissible frequency of the power supply network.

Для последующих пусков совместно учитываются следующие условия:For subsequent launches, the following conditions are taken into account together:

где - минимальное напряжение для успешного пуска АД, - предельное значение частоты в сети для успешного пуска АД, - предельно допустимое минимальное значение частоты в сети по условию срабатывания технологической автоматики генерирующих агрегатов.Where - minimum voltage for successful start of the motor, - the maximum value of the network frequency for successful start-up of the motor, - the maximum permissible minimum value of frequency in the network according to the condition of operation of the technological automation of generating units.

При соблюдении условий успешности до пуска, БУ разрешает исполнение команды на включение КА, производится прямой пуск двигателя, На этапе 2 БУ известным методом определяет параметры математической модели АД (фиг 4), и критические значения параметров (напряжения и частоты) режима питающей сети для успешного пуска двигателя, проверяется выход параметров за критические и нормативно допустимые значения, при выходе за нормативно допустимые значения отключает двигатель, а критические параметры используются на 3-м этапе.If the conditions for success before starting are met, the control unit permits the execution of the command to turn on the spacecraft, and the engine is started directly. At stage 2, the control unit determines the parameters of the mathematical model of the induction motor (Fig. 4) using a known method, and the critical values of the parameters (voltage and frequency) of the power supply network mode for a successful engine start, the parameters are checked for going beyond the critical and normatively permissible values, and if they go beyond the normatively permissible values, the engine is turned off, and the critical parameters are used at stage 3.

Определение электрических параметров математической модели АД производится по методу наименьших квадратов по выражениям:The electrical parameters of the mathematical model of the induction motor are determined using the least squares method using the expressions:

где - реактанс статора, - приведенный к статору реактанс ротора, - активное сопротивление статора, - приведенное к статору активное сопротивление ротора, - активная мощность, потребляемая двигателем, - реактивная мощность, потребляемая двигателем, - действующее значение фазного тока двигателя.Where - stator reactance, - the reactance of the rotor reduced to the stator, - active resistance of the stator, - active resistance of the rotor reduced to the stator, - active power consumed by the engine, - reactive power consumed by the engine, - effective value of the phase current of the motor.

Критическое напряжение определяется по выражению:The critical stress is determined by the expression:

где - момент сопротивления приводного механизма на валу АД, - суммарный реактанс ротора и статора, - суммарное активное сопротивление ротора и статора, - угловая скорость магнитного поля статора.Where - the moment of resistance of the drive mechanism on the AD shaft, - total reactance of the rotor and stator, - total active resistance of the rotor and stator, - angular velocity of the stator magnetic field.

При наличии ретроспективных данных момент сопротивления приводного механизма принимается равным электромагнитному моменту в нормальном квазиустановившемся режиме, предшествующем текущему пуску двигателя, в противном случае - номинальному.If retrospective data are available, the moment of resistance of the drive mechanism is taken to be equal to the electromagnetic moment in the normal quasi-steady-state mode preceding the current start of the engine; otherwise, it is taken to be nominal.

Критическая частота для пуска АД определяется по следующему выражению:The critical frequency for starting an induction motor is determined by the following expression:

где, - критическая угловая скорость магнитного поля статора для успешного пуска АД, - величина угловой скорости магнитного поля статора АД на момент пуска.Where, - critical angular velocity of the stator magnetic field for successful starting of the induction motor, - the value of the angular velocity of the magnetic field of the induction motor stator at the moment of starting.

В момент C БУ проверяет соблюдение следующих условий:At time C, the BU checks that the following conditions are met:

где - значение частоты при пуске двигателя, - напряжение на шинах АД при пуске.Where - frequency value when starting the engine, - voltage on the AD buses during start-up.

На этапе 3 БУ производит прогностический расчет квазиустановившегося значения частоты напряжения с учетом работы регуляторов скорости генерирующих агрегатов, путем экстраполяции зависимостей частоты от времени, характер изменения которой (на фиг.3 на интервале от 4 до 4,6 с) описывается аппроксимирующей функций:At stage 3, the control unit makes a prognostic calculation of the quasi-steady-state value of the voltage frequency, taking into account the operation of the speed regulators of the generating units, by extrapolating the frequency dependences on time, the nature of the change of which (in Fig. 3 in the interval from 4 to 4.6 s) is described by the approximating function:

(3) (3)

где - частота ПС на момент пуска, - минимальное значение частоты ПС при пуска АД, - декремент затухания частоты, - время относительно начала определения результирующего значения частоты при пуске АД, - фактическое значение частоты ПСWhere - frequency of the PS at the moment of start-up, - minimum value of the PS frequency when starting the AM, - frequency attenuation decrement, - time relative to the start of determining the resulting frequency value when starting the AM, - actual value of the PS frequency

Минимальное значение частоты сети при пуске АД определяется по выражению (3):The minimum value of the network frequency when starting the motor is determined by expression (3):

гдеWhere

Значение напряжения с учетом действия регуляторов возбуждения, как наименее инерциального режимного параметра, принимается равным фактическому на момент окончания зондирующего интервала. В момент D БУ выполняет проверку соблюдения следующих условий с учетом влияния регуляторов генерирующих агрегатов:The voltage value, taking into account the action of the excitation regulators, as the least inertial mode parameter, is taken to be equal to the actual value at the end of the probing interval. At moment D, the BU checks the compliance with the following conditions, taking into account the influence of the regulators of the generating units:

(4) (4)

(5) (5)

На этапе 4 БУ определяет прогностическую длительность пуска и знак скорости изменения потребляемой активной мощности, при выявлении положительного значения которой по экстраполяции зависимости активной мощности от времени определяет продолжительность разгона до нормальной установившейся скорости. При выявлении устойчивого знака скорости изменения активной мощности производит расчёт продолжительности пуска:At stage 4, the BU determines the predicted start duration and the sign of the rate of change of the consumed active power, upon detection of a positive value of which, by extrapolation of the dependence of the active power on time, it determines the duration of acceleration to the normal steady-state speed. Upon detection of a stable sign of the rate of change of the active power, it calculates the start duration:

где - время, за которое двигатель достигнет нормальных рабочих оборотов, - значение потребляемой активной мощности, соответствующее критическому скольжению, - значение активной мощности на момент выявления устойчивого разгона двигателя, - время от начала пуска до момента выявления устойчивого разгона двигателя.Where - the time it takes for the engine to reach normal operating speed, - the value of the consumed active power corresponding to the critical slip, - the value of active power at the moment of detecting stable engine acceleration, - time from the start until the moment of detection of stable engine acceleration.

В момент E в БУ выполняется проверка допустимости длительности пуска АД по следующему условию:At moment E, the control unit checks the admissibility of the start-up duration of the motor according to the following condition:

где - максимально допустимое время пуска АД по условию допустимости снижения напряжения в смежных нагрузочных узлах или по условию предельного термического воздействия.Where - the maximum permissible start-up time of the asynchronous motor under the condition of permissibility of voltage reduction in adjacent load nodes or under the condition of maximum thermal impact.

На этапе 5 до момента времени F БУ находится в режиме ожидания команды на запрет повторного пуска двигателя для предотвращения бесконечности циклов пуска АД или исключения включения после принудительного основа.At stage 5, until time F, the CU is in the waiting mode for a command to prohibit restarting the engine in order to prevent the infinity of the motor starting cycles or to exclude switching on after a forced start.

При несоблюдении условий успешности пуска АД в представленные моменты, БУ выдает команду на отключение двигателя с последующим запретом повторного включения двигателя без улучшения условий его пуска.If the conditions for successful start-up of the motor are not met at the given moments, the control unit issues a command to turn off the motor, followed by a prohibition on restarting the motor without improving the conditions for its start-up.

Проверка способа осуществлена путем цифрового моделирования процессов пуска АД в системе соизмеримой мощности генерации и АД при вариации их условий в программном комплексе MATLAB/Simulink.The method was verified by digital modeling of the processes of starting an asynchronous motor in a system of comparable generation power and an asynchronous motor with variations in their conditions in the MATLAB/Simulink software package.

Цифровая модель системы соизмеримой мощности генерации и АД (фиг.5) состоит: 6 - АД (номинальная мощность - 75 кВА; номинальное напряжение - 400 В; номинальная частота - 50 Гц; активное сопротивление статора - 0,036 Ом; активное сопротивление ротора - 0,021; индуктивность рассеяния статора, ротора - 0,00034 Гн; инерция - 1,25 кг*м^2; число пар полюсов - 1); 7 - линии связи; 8 - шунтовой нагрузки мощностью 1,11+j0,01 МВА; 9 - синхронного генератора (номинальная мощность - 2 МВА; номинальное напряжение - 400 В; номинальная частота - 50 Гц; индуктивное сопротивление по продольной оси (d) - 2.11 о.е.; переходное индуктивное сопротивление по продольной оси (d) - 0,17 о.е.; сверхпереходное сопротивление по продольной оси (d) - 0,13 о.е.; индуктивное сопротивление по поперечной оси (q) - 1,56 о.е.; сверхпереходное сопротивление по поперечной оси (q) - 0,23 о.е.; переходная постоянная времени ротора при короткозамкнутом статоре - 0,33 с; сверхпереходная постоянная времени ротора при короткозамкнутом статоре по продольной оси (d), по поперечной оси (q) -0,03 c; коэффициент инерции - 0,3072 с; число пар полюсов - 2); 10 - автоматический регулятор скорости (АРС) синхронного генератора; 11 - астатический автоматический регулятор возбуждения (АРВ) синхронного генератора.The digital model of the system of comparable generating power and AM (Fig. 5) consists of: 6 - AM (nominal power - 75 kVA; nominal voltage - 400 V; nominal frequency - 50 Hz; stator active resistance - 0.036 Ohm; rotor active resistance - 0.021; stator and rotor leakage inductance - 0.00034 H; inertia - 1.25 kg*m^2; number of pole pairs - 1); 7 - communication lines; 8 - shunt load with a capacity of 1.11+j0.01 MVA; 9 - synchronous generator (nominal power - 2 MVA; rated voltage - 400 V; rated frequency - 50 Hz; inductive reactance along the longitudinal axis (d) - 2.11 p.u.; transient inductive reactance along the longitudinal axis (d) - 0.17 p.u.; subtransient reactance along the longitudinal axis (d) - 0.13 p.u.; inductive reactance along the transverse axis (q) - 1.56 p.u.; subtransient reactance along the transverse axis (q) - 0.23 p.u.; transient time constant of the rotor with a short-circuited stator - 0.33 s; subtransient time constant of the rotor with a short-circuited stator along the longitudinal axis (d), along the transverse axis (q) -0.03 s; coefficient of inertia - 0.3072 s; number of pole pairs - 2); 10 - automatic speed controller (ASC) of a synchronous generator; 11 - astatic automatic excitation controller (AEC) of a synchronous generator.

Условия пуска АД (вариации: момента сопротивления приводного механизма (M сопрт); напряжения на шинах АД до пуска (U 0); сопротивления связи (Z св) двигателя и генератора; частоты ПС до пуска двигателя (f 0)) и результаты работы способа представлены в табл. 1.The conditions for starting the asynchronous motor (variations: the moment of resistance of the drive mechanism ( M res ); the voltage on the asynchronous motor buses before starting ( U 0 ); the coupling resistance ( Z cv ) of the motor and generator; the frequency of the PS before starting the motor ( f 0 )) and the results of the method are presented in Table 1.

Табл.1Table 1

No. Варьируемый параметр условий пускаVariable start conditions parameter Значение параметраParameter value Цифровая модельDigital model Модель контроля пуска АДModel of control of starting of the AD Этап и время выдачи команды на прерывание АДStage and time of issuing a command to interrupt the AD 11 M сопрт, Н*м M resistance , N*m 0.10.1 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully Не выданаNot issued 22 5050 Успешно Successfully Успешно Successfully 33 101101 Успешно Successfully Успешно Successfully 44 200200 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 55 213213 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 66 215215 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 77 216216 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 88 220220 УспешноSuccessfully НеуспешноUnsuccessful Этап 3, условие (4), 0.24 cStage 3, condition (4), 0.24 s 99 223223 УспешноSuccessfully НеуспешноUnsuccessful 1010 224224 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 1111 225225 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 1212 U 0, о.е.
(M сопрт = 101 Н*м)
U 0 , o.e.
( M resistance = 101 N*m)
0.90.9 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully Не выданаNot issued
1313 0.80.8 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 1414 0.750.75 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 1515 0.7350.735 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 1616 0.730.73 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 1717 0.7250.725 УспешноSuccessfully НеуспешноUnsuccessful Этап 3, условие (4), 0.24 cStage 3, condition (4), 0.24 s 1818 0.720.72 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 1919 0.7150.715 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 2020 0.710.71 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 2121 0.7090.709 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 2222 0.7080.708 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 2323 0.7060.706 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 2424 0.7040.704 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 2525 0.7010.701 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 2626 0.70.7 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful Этап 1, условие (1)Step 1, condition (1) 2727 0.50.5 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 2828 Z св, Ом
(M сопрт = 101 Н*м)
Z sv , Ohm
( M resistance = 101 N*m)
0.1010.101 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully Не выданаNot issued
2929 0.1510.151 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 3030 0.1760.176 УспешноSuccessfully НеуспешноUnsuccessful Этап 3, условие (4),
0.24 с
Step 3, condition (4),
0.24 s
3131 0.1810.181 УспешноSuccessfully НеуспешноUnsuccessful 3232 0.1820.182 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 3333 0.1830.183 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 3434 0.2010.201 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 3535 f 0, Гц
(M сопрт = 200 Н*м)
f 0 , Hz
( M resistance = 200 N*m)
5454 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful Этап 3, условие (5),
0.23 с
Step 3, condition (5),
0.23 s
3636 53.553.5 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 3737 52.952.9 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 3838 52.552.5 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully Не выданаNot issued 3939 5252 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 4040 5151 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 4141 50.550.5 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 4242 5050 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 4343 49.549.5 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 4444 4949 УспешноSuccessfully УспешноSuccessfully 4545 48.548.5 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful Этап 3, условие (5),
0.3 с
Step 3, condition (5),
0.3 s
4646 4848 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful 4747 4646 НеуспешноUnsuccessful НеуспешноUnsuccessful Этап 1, условие (1)Step 1, condition (1)

Результаты подтверждают работоспособность и эффективность предлагаемого способа, т.к. в 89% случаев БУ верно выявлял исход процесса пуска и выдавал/невыдавал команды его прерывания на разных этапах, в 11 % случаев (8, 9, 17, 30, 31 (табл. 1)) прерывание было излишним.The results confirm the efficiency and effectiveness of the proposed method, since in 89% of cases the control unit correctly identified the outcome of the start-up process and issued/did not issue commands to interrupt it at different stages; in 11% of cases (8, 9, 17, 30, 31 (Table 1)) the interruption was unnecessary.

Таким образом техническим результатом является выявление на ранних стадиях процесса пуска АД его неуспешности с последующим отключением АД для предотвращения его повреждения или повреждения оборудования питающих сетей, сохранения их ресурса работоспособности.Thus, the technical result is the detection of failure of the start-up process of the motor at the early stages, followed by the shutdown of the motor to prevent its damage or damage to the equipment of the power supply networks, and to preserve their service life.

Claims (1)

Способ контроля прямого пуска асинхронного двигателя, заключающийся в том, что проверяют нормальность напряжения питающей сети, включают двигатель в сеть, в случае недопустимого снижения напряжения в сети или длительного превышения допустимого тока отключают двигатель, отличающийся тем, что измеряют напряжение и частоту питающей сети, ток и активную мощность двигателя, определяют его электромагнитный момент в течение всего процесса пуска двигателя, пуск двигателя блокируют или прерывают поэтапно, где на первом этапе до включения двигателя проверяют условия допустимости пуска по напряжению и частоте питающей сети и, при их невыполнении, включение двигателя блокируют, на втором этапе после включения двигателя по результатам измерений методом наименьших квадратов рассчитывают электрические параметры математической модели режима двигателя и критические напряжение и частоту для пуска двигателя, принимая при наличии ретроспективных данных момент механической нагрузки двигателя равным его электромагнитному моменту в нормальном предшествующем пуску режиме или номинальному в условиях их отсутствия, проверяют условия допустимости напряжения и частоты питающей сети, при невыполнении условий двигатель отключают, на третьем этапе рассчитывают прогнозные квазиустановившиеся значения частоты и напряжения после действия автоматических регуляторов скорости и возбуждения генерирующих агрегатов питающей сети, проверяют условия их допустимости для генераторных агрегатов питающей сети и двигателя, в случае недопустимых значений напряжения или частоты питающей сети для пуска двигателя или работы генераторных агрегатов двигатель отключают, на четвертом этапе контролируют зависимость активной мощности двигателя от времени, при выявлении положительного знака скорости изменения потребляемой активной мощности рассчитывают прогнозируемую длительность пуска, при недопустимой продолжительности пуска или отсутствии положительного знака изменения потребляемой активной мощности двигатель отключают, на пятом этапе вводят запрет повторного включения двигателя на заданное время.A method for monitoring the direct start of an asynchronous motor, which consists in checking the normality of the supply network voltage, connecting the motor to the network, and in the event of an unacceptable drop in network voltage or a prolonged excess of the permissible current, disconnecting the motor, characterized in that the voltage and frequency of the supply network, the current and active power of the motor are measured, its electromagnetic torque is determined during the entire process of starting the motor, the motor start is blocked or interrupted in stages, where at the first stage, before turning on the motor, the conditions for the admissibility of starting for the voltage and frequency of the supply network are checked and, if they are not met, the motor is blocked, at the second stage, after turning on the motor, based on the results of measurements using the least squares method, the electrical parameters of the mathematical model of the motor mode and the critical voltage and frequency for starting the motor are calculated, taking, in the presence of retrospective data, the moment of the mechanical load of the motor to be equal to its electromagnetic torque in the normal mode preceding the start or nominal in the absence of them, the conditions for the admissibility of the voltage and frequency of the supply network are checked, if the conditions are not met, the motor is disconnected, at the third stage, the predicted quasi-steady-state values of frequency and voltage after the action of automatic speed controllers and excitation of generating units of the power supply network, check the conditions of their admissibility for generating units of the power supply network and the engine, in case of unacceptable values of voltage or frequency of the power supply network for starting the engine or operating the generating units, the engine is switched off, at the fourth stage the dependence of the active power of the engine on time is monitored, if a positive sign of the rate of change of the consumed active power is detected, the predicted duration of the start is calculated, in case of an unacceptable duration of the start or the absence of a positive sign of change in the consumed active power, the engine is switched off, at the fifth stage a prohibition is introduced on repeated switching on of the engine for a specified time.
RU2023130474A 2023-11-23 Method of controlling success of direct start of asynchronous motor RU2827055C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2827055C1 true RU2827055C1 (en) 2024-09-23

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543495C1 (en) * 2013-10-18 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") Device for estimation of asynchronous motor parameters and processes
CN104460503A (en) * 2014-11-11 2015-03-25 武汉钢铁(集团)公司 Alternating-current asynchronous motor excitation control method of strip steel leveling production line
RU2625807C2 (en) * 2016-01-14 2017-07-19 Евгений Борисович Колесников Method of smooth start of asynchronous motor with squirrel-cage rotor
CN108075707A (en) * 2017-11-16 2018-05-25 中冶南方(武汉)自动化有限公司 Based on the asynchronous machine Restart Method and system under V/f control models
RU2737953C1 (en) * 2020-07-28 2020-12-07 Сергей Иванович Малафеев Asynchronous motor starting control device
CN114900074A (en) * 2022-05-20 2022-08-12 北京合康新能变频技术有限公司 Start control method and device of asynchronous motor, frequency converter and storage medium

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2543495C1 (en) * 2013-10-18 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") Device for estimation of asynchronous motor parameters and processes
CN104460503A (en) * 2014-11-11 2015-03-25 武汉钢铁(集团)公司 Alternating-current asynchronous motor excitation control method of strip steel leveling production line
RU2625807C2 (en) * 2016-01-14 2017-07-19 Евгений Борисович Колесников Method of smooth start of asynchronous motor with squirrel-cage rotor
CN108075707A (en) * 2017-11-16 2018-05-25 中冶南方(武汉)自动化有限公司 Based on the asynchronous machine Restart Method and system under V/f control models
RU2737953C1 (en) * 2020-07-28 2020-12-07 Сергей Иванович Малафеев Asynchronous motor starting control device
CN114900074A (en) * 2022-05-20 2022-08-12 北京合康新能变频技术有限公司 Start control method and device of asynchronous motor, frequency converter and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10826349B2 (en) Wind turbine generator including at least two power transmission systems connected in parallel with each other and control method therefor
US9209732B2 (en) Power supply system of marine vessel
RU2263925C2 (en) Method and device for detecting short-circuit ground and calculating its resistance
EP2077613B1 (en) Shorted rotating diode detection and protection
JPWO2008047439A1 (en) Power converter
CN106329474B (en) Protection device and method of operating the same, computer program product and electrical installation
CN115009949B (en) Elevator star-sealing state detection method
US7005833B2 (en) Method of and apparatus for detecting sensor loss in a generator control system
CN108983096B (en) Method for determining power of high-voltage motor and measuring device
CN111044901A (en) Fault early warning method and system for double-mode shield machine
US11342875B2 (en) Electric motors with neutral voltage sensing
JP5774421B2 (en) Power system stabilization system and power system stabilization method
RU2827055C1 (en) Method of controlling success of direct start of asynchronous motor
CN113395017B (en) Pumped-storage system, control method and storage medium
CN106771812A (en) A kind of recognition methods of transformer current transformer disconnection and device
CN110148931B (en) Arc suppression coil parallel low-resistance grounding device and control method
CN112858898B (en) Relay fault detection method
JP2012210084A (en) Excitation controller and excitation control method of synchronous generator
CN113064027B (en) Insulation testing method before unit starting and electronic equipment
CN117296240A (en) Method and controller for controlling active short circuit in permanent magnet exciting motor
KR101376582B1 (en) Motor protection apparatus and method using measuring insulation resistance
KR102064132B1 (en) Apparatus for diagnosis of excitation control system
CN111786425B (en) An excitation control method for generator to suppress commutation failure
JPH07170798A (en) Abnormality diagnositic method for exciting equipment for synchronous machine
JP2007228690A (en) Severe accident detection device