Устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей
Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, и служит для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, работающих при мощностях, меньших номинальных значений. Величина потребляемого тока, определяемая блоком 2 измерителя тока, сравнивается в узле 3 сравнения со значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемым блоком 1 задатчика тока. В случае превышения значения потребляемого тока разность поступает на блок 4 промежуточных реле 5, 6, 7, ток срабатывания которых регулируется шунтирующими резисторами 8, 9, 10. При срабатывании, например, соответствующего реле блока 4 замыкаются соответствующие замыкающие контакты 30, 31, 32, подключая необходимое число конденсаторов 20, 21, 22 блока конденсаторов 19. При этом шунтирующие резисторы 8, 9, 10 подбираются таким образом, чтобы включение последующего реле не изменяло состояние всех остальных реле блока 4. Это обеспечивает параллельное включение конденсаторов 20, 21, 22 блока конденсаторов 19 для обеспечения необходимой компенсации сдвига фаз посредством снижения реактивной составляющей потребляемого тока, то есть компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей. Этот алгоритм работы обеспечивает общее снижение потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижение энергоемкости технологического процесса обработки для машиностроительного оборудования. Резисторы 33, 34, 35 обеспечивают согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи электродвигателя. Число промежуточных реле 5, 6, 7 блока 4 и конденсаторов 20, 21, 22 блока 19 определяют число ступеней компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя.
Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, работающих при мощностях, меньших номинальных значений, с целью обеспечения общего снижения потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижения энергоемкости технологического процесса в целом с точки зрения энерго- и ресурсосбережения при реализации технологических процессов обработки для машиностроительного оборудования.
Известно устройство для симметрирования и компенсации реактивной мощности, содержащее первый трехфазный выключатель, три трехфазные батареи конденсаторов с соединением конденсаторов каждой батареи треугольником с тремя внешними зажимами, третьи из которых подключены к фазам питающей сети через второй трехфазный выключатель, выполненный с пофазным независимым управлением, отличающееся тем, что в него введены дополнительный трехфазный выключатель и три нормально замкнутых однополюсных выключателя, при этом трехфазные батареи конденсаторов первыми внешними зажимами напрямую, а вторыми внешними зажимами через нормально замкнутые однополюсные выключатели соединены в три общие точки, которые подключены к входам контактов первого и дополнительного трехфазных выключателей, сблокированных от одновременного включения и через контакты первого трехфазного выключателя могут быть подключены к фазам питающей сети, а через контакты дополнительного трехфазного выключателя, замкнутые между собой на выходе, - к нулевому проводу питающей сети (Патент РФ 
2229766, H02J 3/18, 2002 г.).
К недостаткам известного устройства относится невозможность автоматической компенсации реактивной мощности, возникающей за счет реализации технологических процессов обработки с мощностями существенно меньшими номинальной мощности двигателя.
Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для пуска и компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя, содержащее трехфазный выключатель, зажимы которого подключены к началам статорных обмоток, конденсаторы, первые зажимы которых подключены к концам статорных обмоток, а вторые зажимы конденсаторов подключены к началам статорных обмоток и к зажимам выключателя, коммутационный аппарат, предназначенный для переключения схемы соединения обмоток статора и конденсаторов, выполненный в виде магнитного пускателя, катушка которого вместе с последовательно включенным резистором подключена параллельно одной из статорных обмоток, а резистор зашунтирован контактом магнитного пускателя, другие контакты магнитного пускателя, подключенные между точками соединения концов статорных обмоток и конденсаторов. (Патент РФ 2288534, Н02Р1/42, 2005 г.).
Известное устройство обеспечивает ограничение пускового тока и компенсацию реактивной мощности асинхронного двигателя, однако к его недостаткам также относится невозможность автоматической компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя при различных величинах нагрузок в рабочем режиме.
Поставленной технической задачей заявленной полезной модели является обеспечение создания компенсационных токов в блоке конденсаторов устройства для автоматической компенсации, что в конечном итоге приводит к снижению потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя и обеспечивает автоматическую компенсацию реактивной мощности асинхронного двигателя при различных величинах нагрузок в рабочем режиме, то есть снижение энергоемкости технологических процессов обработки для машиностроительного оборудования.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, организованное в виде коммутационно связанных средств для создания компенсационного тока и средства коммутации для подключения к каждой из фаз обмоток статора асинхронного двигателя, согласно полезной модели, снабжено блоком задатчика тока, блоком измерителя тока, узлом сравнения и резисторами, при этом каждое из средств для создания компенсационного тока выполнено в виде блока параллельно соединенных конденсаторов, а средство коммутации выполнено в виде блока промежуточных реле, причем, одни из внешних зажимов конденсаторов подключены к началу статорной обмотки асинхронного двигателя, а другие - к концам обмоток блока промежуточных реле, обмотки которого шунтированы резисторами, обеспечивающие регулировку тока срабатывания промежуточных реле, и замыкающие контакты обмоток промежуточных реле соединены с блоком конденсаторов и резисторами, которые обеспечивают согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи асинхронного двигателя, кроме того, концы обмоток блока промежуточных реле соединены с концом статорной обмотки асинхронного двигателя, а начала обмоток подключены к узлу сравнения, обеспечивающим возможность определения разности между величиной потребляемого тока и значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемьм блоком задатчика тока.
Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где представлена блок-схема устройства для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей.
Устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей содержит блок 1 задатчика тока, блок 2 измерителя тока, узел 3 сравнения, средство коммутации, выполненное в виде блока 4 промежуточных реле 5, 6 и 7, которые шунтированы соответственно резисторами 8, 9, 10, при этом концы 11, 12, 13 обмоток блока 4 промежуточных реле 5, 6, 7 соединены с концом 14 статорной обмотки 15 асинхронного двигателя, а начала 16, 17, 18 обмоток промежуточных реле 4, 5, 6 подключены к узлу 3 сравнения, обеспечивающим возможность определения разности между величиной тока, потребляемого статорной обмоткой 15, и значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемым блоком 1 задатчика тока, средство для создания компенсационного тока выполнено в виде блока 19 параллельно соединенных конденсаторов 20, 21, 22, одни из внешних зажимов 23, 24, 25 подключены к началу 26 статорной обмотки асинхронного двигателя 15, а вторые внешние зажимы 27, 28, 29 - к концам 11, 12, 13 обмоток блока 4 промежуточных реле 5, 6, 7. Замыкающие контакты 30, 31, 32 обмоток блока 4 соединены с блоком 19 конденсаторов 20, 21, 22, и резисторами 33, 34, 35, обеспечивающими согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи асинхронного двигателя.
Устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей работает следующим образом.
Величина потребляемого тока, определяемая блоком 2 измерителя тока, сравнивается в узле 3 сравнения со значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемым блоком 1 задатчика тока. В случае превышения значения потребляемого тока разность поступает на блок 4 промежуточных реле 5, 6, 7, ток срабатывания которых регулируется шунтирующими резисторами 8, 9, 10. При срабатывании, например, соответствующего реле блока 4 замыкаются соответствующие замыкающие контакты 30, 31, 32, подключая необходимое число конденсаторов 20, 21, 22 блока конденсаторов 19. При этом шунтирующие резисторы 8, 9, 10 подбираются таким образом, чтобы включение последующего реле не изменяло состояние всех остальных реле блока 4. Это обеспечивает параллельное включение конденсаторов 20, 21, 22 блока конденсаторов 19 для обеспечения необходимой компенсации сдвига фаз посредством снижения реактивной составляющей потребляемого тока, то есть компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей. Этот алгоритм работы обеспечивает общее снижение потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижение энергоемкости технологического процесса обработки для машиностроительного оборудования. Резисторы 33, 34, 35 обеспечивают согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи электродвигателя. Число промежуточных реле 5, 6, 7 блока 4 и конденсаторов 20, 21, 22 блока 19 определяют число ступеней компенсации реактивной мощности асинхронного двигателя.
Экспериментальные исследования полезной модели показали, что снижение величины потребляемого тока при реализации технологических процессов достигает 3-4 кратной величины, а значит и в 3-4 раза уменьшается энергоемкость этих процессов.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает автоматическую компенсацию реактивной мощности асинхронных двигателей, что способствует общему снижению потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижению энергоемкости технологического процесса, то есть реализацию заявленного в формуле полезной модели результата.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, работающих при мощностях, меньших номинальных значений с целью обеспечения общего снижения потребляемого тока каждой фазы асинхронного двигателя, а значит и снижения энергоемкости технологических процессов обработки для машиностроительного оборудования;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условию патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Устройство для автоматической компенсации реактивной мощности асинхронных двигателей, организованное в виде коммутационно связанных средств для создания компенсационного тока и средства коммутации для подключения к каждой из фаз обмоток статора асинхронного двигателя, отличающееся тем, что оно снабжено блоком задатчика тока, блоком измерителя тока, узлом сравнения, при этом каждое из средств для создания компенсационного тока выполнено в виде блока параллельно соединенных конденсаторов, а средство коммутации выполнено в виде блока промежуточных реле, причем первые внешние зажимы конденсаторов подключены к началу статорной обмотки асинхронного двигателя, а вторые внешние зажимы - к концам обмоток блока промежуточных реле, обмотки которого шунтированы резисторами и замыкающие контакты которого предназначены для подключения необходимого числа блока конденсаторов и резисторов, обеспечивающих согласование номинального напряжения конденсаторов с фазным напряжением силовой цепи асинхронного двигателя, кроме того, концы обмоток блока промежуточных реле соединены с концом статорной обмотки асинхронного двигателя, а начала обмоток подключены к устройству сравнения, обеспечивающему возможность определения разности между величиной потребляемого тока и значением тока, определяемого мощностью процесса обработки, устанавливаемым блоком задатчика тока.
