Способ пуска мощной индуктивной нагрузки от автономных инверторов напряжения
Владельцы патента RU 2693835:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калмыцкий государственный университет имени Б.Б. Городовикова" (RU)
Изобретение относится к способам и может быть использовано для пуска асинхронных двигателей переменного тока. Техническим результатом является обеспечение холодного запуска и питания (при необходимости) от автономных источников тока (ИН и ИБП) - таких бытовых электроприборов, как холодильники, циркуляционные насосы, мощные вентиляторы, кондиционеры и т.п., т.е. имеющие в своем составе вышеназванный асинхронный двигатель. Способ, позволяющий осуществить автономный холодный запуск и электропитание мощной индуктивной нагрузки, в частности, содержащей асинхронный двигатель, от автономных источников питания (инверторов напряжения), отличается тем, что решение достигается методом резисторного ограничения по задаваемому времени амплитуды стартового тока двигателя нагрузки ниже значения срабатывания защиты ИН(ИБП), но не ниже значения, при котором двигатель еще может стартовать и раскрутиться, и который в виде простого схемотехнического решения может использоваться с инверторами напряжения и источниками бесперебойного питания средней и большой мощности. 1 ил.
Изобретение относится к способам, используемых для пуска асинхронных двигателей переменного тока, вызывающие сложности, а то и невозможность их запуска и питания от автономных источников питания, таких как инверторы напряжения (ИН) или источники бесперебойного питания (ИБП).
Способы, аналогичные по своим функциям и назначению осуществляются в многочисленных устройствах плавного пуска (УПП), использующих в своей работе различные принципиальные методы и схемы. Например, один из них - фазовый, наиболее уже давно известный и часто применяемый из-за своей умеренной стоимости в готовых промышленных устройствах и технически реализуемый тиристорной схемой управления. (Шубенко В.А., Браславский И.Я. Асинхронный электропривод с фазовым управлением. М.: Энергия. 1972.)
Однако у тиристорных УПП есть значимый фундаментальный недостаток, в виде большего снижения крутящего момента при пуске. Крутящий момент на валу асинхронного двигателя прямо-пропорционален квадрату приложенного к его обмоткам напряжения, поэтому если в момент пуска подать на двигатель напряжение U=0,5*Uн, то крутящий момент составит М=(0,5*0,5)*Мп=0,25*Мп, где Uн - номинальное напряжение, Мп - пусковой крутящий момент двигателя при питании номинальным напряжением. Поэтому сфера применения тиристорного пуска - механизмы, слабо нагруженные в момент пуска, например, - вентиляторы, насосы, приводы станков, запускаемые в холостую и т.п.Для механизмов с моментом сопротивления, мало меняющимся от скорости, применение УППД возможно при моменте сопротивления Мс не более 0,5..0,6 Мп. При значениях Мс=0,6..0,8 Мп можно добиться лишь частичного эффекта плавного пуска, поскольку пусковые токи в этом случае несильно отличаются от токов, возникающих при прямом пуске. При моментах сопротивления Мс > 0,8 Мп т.е. при тяжелых пусках, применение тиристорного УПП неэффективно. Как и в других, так и в тиристорных УПП, кроме этого, также используются относительно дорогие электронные компоненты, а отсюда соответственно большей ценой и меньшей ремонтопригодностью.
Другим примером аналога по своим функциям и назначению являются устройства осуществляющие их методом частотного преобразования питающего тока нагрузки, (патент RU №: 2422977, МПК: Н02Р дата публикации 14.01.2010) Однако такой метод гораздо более сложен схемотехнически, затратен и устройства работающие на таком способе -дорогостоящие.
Задачей изобретения является обеспечение холодного запуска и питания (при необходимости) от автономных источников тока (ИН и ИБП) - таких бытовых электроприборов, как холодильники, циркуляционные насосы, мощные вентиляторы, кондиционеры и т.п., т.е., имеющие в своем составе вышеназванный асинхронный двигатель.
Данная задача достигается за счет ограничения по амплитуде стартового тока двигателя ниже значения срабатывания защиты ИН(ИБП), но не ниже значения, при котором двигатель нагрузки еще может стартовать и раскрутиться. Для этого предлагается следующий способ, состоящий в использовании для достижения задачи - резисторы достаточной мощности и подбираемых по значению своего электрического сопротивления до необходимого вышеназванного ограничения пускового тока двигателя. При этом также облегчается "стартерный" режим работы аккумуляторов ИН(ИБП) и достигается уменьшение падения напряжения на них при пуске нагрузки.
На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема способа и устройства, его использующего.
В корпусе устройства, обведенным штрих-контуром, содержатся: (1) - задающее реле времени (ЗРВ), (2) - резисторный блок (РБ), (3) - шунт, (4, 5) - вход и выход по питанию. Все эти элементы, конструктивно представляющие собой отдельные функциональные блоки, относительно друг друга могут произвольно располагаться в корпусе устройства. Своими входами и выходами же, они соединяются проводниками между собой, согласно стрелкам на приведенной фиг. 1. Само устройство располагается и подключается последовательно между ИН(ИБП) и индуктивной нагрузкой Rинд (6) содержащей асинхронный двигатель.
Способ и устройство работают следующим образом.
Выходное напряжение ИН(ИБП) Uвых. инв с входа (4) через токоограничительный резисторный блок (РБ) (2), подается на нагрузку Rинд (6) и одновременно с этим подается на задающее реле времени (ЗРВ) (1), которое сразу же начинает отсчет периода времени Трв. Этот период времени у ЗРВ регулируется и подбирается таким, чтобы Трв=Тпн, т.е. его времени выдержки хватило на время Тпн достаточной раскрутки двигателя нагрузки Яинд (6), и которая, в свою очередь, регулируется подбором номиналов резисторного блока (РБ).
По истечении этого времени, т.е. наступлении условия Трв>Тпн., реле времени (ЗРВ) срабатывает и шунтом (3) отключает токоограничительный резисторный блок (РБ) и само себя из цепи питания нагрузки Rинд (6), и на которую, когда ее двигатель раскручен уже тем самым подается полное напряжение питания от ИН(ИБП).
Такой способ позволяет решить техническую проблему запуска и питания, при необходимости, какого-либо бытового электроагрегата с асинхронным двигателем от автономного аккумуляторного источника питания.
Способ, позволяющий осуществить автономный холодный запуск и электропитание мощной индуктивной нагрузки, в частности, содержащей асинхронный двигатель, от автономных источников питания (инверторов напряжения), отличающийся тем, что решение достигается методом резисторного ограничения по задаваемому времени амплитуды стартового тока двигателя нагрузки ниже значения срабатывания защиты ИН(ИБП), но не ниже значения, при котором двигатель еще может стартовать и раскрутиться, и который в виде простого схемотехнического решения может использоваться с инверторами напряжения и источниками бесперебойного питания средней и большой мощности.
