RU2654631C1 - Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами (варианты) - Google Patents
Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654631C1 RU2654631C1 RU2017113209A RU2017113209A RU2654631C1 RU 2654631 C1 RU2654631 C1 RU 2654631C1 RU 2017113209 A RU2017113209 A RU 2017113209A RU 2017113209 A RU2017113209 A RU 2017113209A RU 2654631 C1 RU2654631 C1 RU 2654631C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- permanent magnets
- synchronous
- incorporated
- starting
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035051 Malignant migrating focal seizures of infancy Diseases 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 208000012054 malignant migrating partial seizures of infancy Diseases 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/46—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/46—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
- H02P1/50—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor by changing over from asynchronous to synchronous operation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и энергомашиностроения и может быть использовано при прямом асинхронном пуске синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами. Техническим результатом является достижение максимально возможного пускового момента, повышение надежности и прямой, безрывковый разгон синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами. Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными постоянными магнитами по первому варианту заключается в том, что пуск осуществляют путем непосредственного включения обмотки статора в сеть, затем под действием асинхронного момента ротор разгоняют до подсинхронной скорости, а переход от подсинхронной скорости к синхронной происходит за счет действия синхронизирующего момента, согласно изобретению перед пуском ротор синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами кратковременно стопорят, вводят в режим короткого замыкания, повышают плотность тока в обмотках статора и короткозамкнутых стержнях ротора, тем самым нагревают статор и ротор, из-за чего постоянные магниты размагничивают и их магнитное поле снижают, в этот момент ротор выводят из стопорения и осуществляют прямой асинхронный пуск с максимально возможным пусковым моментом, при этом по мере разгона ротора температура постоянных магнитов снижается, магнитное поле постоянного магнита восстанавливается и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами входит в синхронизм. Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными постоянными магнитами по второму варианту заключается в том, что пуск осуществляют путем непосредственного включения обмотки статора в сеть, под действием асинхронного момента ротор разгоняют до скорости, близкой к синхронной, а переход от подсинхронной скорости к синхронной происходит за счет действия синхронизирующего момента, согласно изобретению перед пуском синхронный двигатель с инкорпорированными постоянными магнитами кратковременно подвергают внешнему тепловому воздействию, тем самым нагревают статор и ротор, за счет нагрева постоянные магниты размагничивают и магнитное поле магнитов снижают, в этот момент отводят внешнее тепловое воздействие и производят прямой асинхронный пуск с максимально возможным пусковым моментом, при этом по мере разгона ротора температура постоянных магнитов снижается, магнитное поле постоянного магнита восстанавливается и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами входит в синхронизм. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при прямом асинхронном пуске синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами.
Известен способ плавного пуска электродвигателя переменного тока (патент на изобретение RU №2422977, МПК Н02Р 1/30, 27.06.2011), в котором электродвигатель подключают к преобразователю частоты, осуществляют частотный пуск электродвигателя до заранее заданного значения частоты выходного напряжения преобразователя частоты, которое меньше номинального значения частоты питания электродвигателя, после чего электродвигатель отключают от указанного преобразователя частоты и подключают непосредственно к электросети.
Недостатком данного способа является сложность его технической реализации, обусловленная наличием системы управления, а также невысокая надежность, вызванная тем, что в данной системе применяются дополнительные элементы.
Известен способ плавного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (патент на изобретение RU №2497267, МПК Н02Р 1/26, Н02Р 1/28, 27.10.2013), в котором сигнал управления для системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя формируют путем непрерывного измерения остаточного напряжения на шинах сети и сравнения его с предварительно заданным значением этого напряжения, при отклонении от которого сигнал управления корректируют, поддерживая постоянным остаточное напряжение на шинах сети в процессе пуска.
Недостатком данного способа является сложность его технической реализации, обусловленная наличием системы управления, а также невысокая надежность, вызванная применением в данной системе дополнительных элементов.
Наиболее близким к предлагаемому способу является прямой (асинхронный) способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными постоянными магнитами [Синхронные электрические двигатели малой мощности: учеб. пособие для вузов / И.Л. Осин. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 216 с.: ил., стр. 95-98], заключающийся в том, что пуск осуществляют путем непосредственного включения обмотки статора в сеть. Под действием асинхронного момента ротор разгоняют до скорости, близкой к синхронной, а переход от подсинхронной скорости к синхронной происходит за счет действия синхронизирующего момента.
Недостатками данного способа являются ограниченные функциональные возможности, а также то, что при прямом (асинхронном) пуске проявляются такие негативные явления как тормозящий момент, исходящий от магнитных полей постоянных магнитов, которые препятствуют полям статора. Также в качестве недостатка можно выделить скачкообразный разгон ротора таких двигателей (происходит вибрация), что вызвано взаимодействием магнитных полей постоянных магнитов, короткозамкнутых стержней и статора.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, благодаря кратковременному нагреву и стопорению ротора, т.е. введению синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами в режим короткого замыкания перед пуском или кратковременному внешнему тепловому воздействию.
Техническим результатом является достижение максимально возможного пускового момента, повышение надежности и прямой, безрывковый разгон синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами.
Указанный результат достигается по первому варианту тем, что в прямом асинхронном способе пуска синхронных двигателей с инкорпорированными постоянными магнитами пуск осуществляют путем непосредственного включения обмотки статора в сеть, затем под действием асинхронного момента ротор разгоняют до подсинхронной скорости, а переход от подсинхронной скорости к синхронной происходит за счет действия синхронизирующего момента, согласно изобретению перед пуском ротор синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами кратковременно стопорят, вводят в режим короткого замыкания, повышают плотность тока в обмотках статора и короткозамкнутых стержнях ротора, тем самым нагревают статор и ротор, из-за чего постоянные магниты размагничивают и их магнитное поле снижают, в этот момент ротор выводят из стопорения и осуществляют прямой асинхронный пуск с максимально возможным пусковым моментом, при этом по мере разгона ротора температура постоянных магнитов снижается, магнитное поле постоянного магнита восстанавливается и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами входит в синхронизм.
Указанный результат достигается по второму варианту тем, что в прямом асинхронном способе пуска синхронных двигателей с инкорпорированными постоянными магнитами пуск осуществляют путем непосредственного включения обмотки статора в сеть, под действием асинхронного момента ротор разгоняют до подсинхронной скорости, а переход от подсинхронной скорости к синхронной происходит за счет действия синхронизирующего момента, согласно изобретению перед пуском синхронный двигатель с инкорпорированными постоянными магнитами кратковременно подвергают внешнему тепловому воздействию, тем самым нагревают статор и ротор, за счет нагрева постоянные магниты размагничивают и магнитное поле магнитов снижают, в этот момент отводят внешнее тепловое воздействие и производят прямой асинхронный пуск с максимально возможным пусковым моментом, при этом по мере разгона ротора температура постоянных магнитов снижается, магнитное поле постоянного магнита восстанавливается и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами входит в синхронизм.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображены функции асинхронного, синхронного и результирующего момента от времени для случая без стопорения ротора без введения синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами в режим короткого замыкания или без внешнего теплового воздействия. На фиг. 2 изображены функции момента асинхронного, синхронного и результирующего момента от времени для случая стопорения ротора, т.е. введение синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами в режим короткого замыкания. Функции асинхронного, синхронного и результирующего момента от времени для случая кратковременного внешнего воздействия будут идентичны для случая стопорения ротора фиг. 2.
Пример конкретной реализации способа.
Варианты способов реализуются на примере синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами мощностью 1,1 кВт, частотой вращения ротора 12000 об/мин, частотой сети 400 Гц, линейном напряжении сети 200 В, номинальном токе 3,5 А. Магнитная система ротора представляет собой четыре полюса с четырьмя постоянными магнитами марки Sm2Co17, активная длина ротора составляет 52 мм, внешний диаметр 40 мм, материал ротора шихтованная электротехническая сталь 2421. Короткозамкнутые стержни расположены по внешней стороне ротора количеством 19 штук, материал - медь. Материал статора - шихтованная электротехническая сталь 2421, внешний диаметр 68 мм, внутренний 42 мм, количество пазов 36.
Пуск синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами для первого варианта осуществляют следующим образом: перед пуском ротор синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами кратковременно стопорят, тем самым вводят в режим короткого замыкания, в результате повышают плотность тока в обмотках статора и короткозамкнутых стержнях ротора. При этом из теории асинхронных двигателей известно, что в режиме короткого замыкания, когда скольжение асинхронного двигателя равно 1, ток в обмотках статора возрастает в 6,5 раз номинального тока, ток в короткозамкнутых стержнях ротора возрастает в 20 раз номинального. Следовательно, ток в обмотках статора в режиме короткого замыкания составляет 23 А, а ток в короткозамкнутых стержнях - 550 А. В результате в статоре и роторе выделяется 15 кВт. Это приводит к нагреву статора и ротора, за счет нагрева постоянные магниты размагничивают и магнитное поле магнитов снижают, в этот момент ротор выводят из стопорения и производят прямой асинхронный пуск с максимально возможным пусковым моментом, по мере разгона ротора температура постоянных магнитов снижается, тем самым магнитное поле постоянного магнита восстанавливается и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами входит в синхронизм.
Пуск синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами для второго варианта осуществляют следующим образом: перед пуском синхронный двигатель с инкорпорированными постоянными магнитами кратковременно подвергают внешнему тепловому воздействию, к примеру, промышленным феном, тепловой пушкой. Это приводит к нагреву статора и ротора до 120°С, за счет нагрева постоянные магниты размагничивают и магнитное поле магнитов снижают. В этот момент отводят внешнее тепловое воздействие и производят прямой асинхронный пуск с максимально возможным пусковым моментом, по мере разгона ротора температура постоянных магнитов снижается, магнитное поле постоянного магнита восстанавливается и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами входит в синхронизм.
Итак, заявляемые варианты способов позволят расширить функциональные возможности, достигнуть максимально возможного пускового момента, повысить надежность и достигнуть прямого, безрывкового разгона синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами.
Claims (2)
1. Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными постоянными магнитами, заключающийся в том, что пуск осуществляют путем непосредственного включения обмотки статора в сеть, затем под действием асинхронного момента ротор разгоняют до подсинхронной скорости, а переход от подсинхронной скорости к синхронной происходит за счет действия синхронизирующего момента, отличающийся тем, что перед пуском ротор синхронного двигателя с инкорпорированными постоянными магнитами кратковременно стопорят, вводят в режим короткого замыкания, повышают плотность тока в обмотках статора и короткозамкнутых стержнях ротора, тем самым нагревают статор и ротор, из-за чего постоянные магниты размагничивают и их магнитное поле снижают, в этот момент ротор выводят из стопорения и осуществляют прямой асинхронный пуск с максимально возможным пусковым моментом, при этом по мере разгона ротора температура постоянных магнитов снижается, магнитное поле постоянного магнита восстанавливается и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами входит в синхронизм.
2. Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными постоянными магнитами, заключающийся в том, что пуск осуществляют путем непосредственного включения обмотки статора в сеть, под действием асинхронного момента ротор разгоняют до подсинхронной скорости, а переход от подсинхронной скорости к синхронной происходит за счет действия синхронизирующего момента, отличающийся тем, что перед пуском синхронный двигатель с инкорпорированными постоянными магнитами кратковременно подвергают внешнему тепловому воздействию, тем самым нагревают статор и ротор, за счет нагрева постоянные магниты размагничивают и магнитное поле магнитов снижают, в этот момент отводят внешнее тепловое воздействие и производят прямой асинхронный пуск с максимально возможным пусковым моментом, при этом по мере разгона ротора температура постоянных магнитов снижается, магнитное поле постоянного магнита восстанавливается и синхронный двигатель с инкорпорированными магнитами входит в синхронизм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017113209A RU2654631C1 (ru) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017113209A RU2654631C1 (ru) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654631C1 true RU2654631C1 (ru) | 2018-05-21 |
Family
ID=62202529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017113209A RU2654631C1 (ru) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654631C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2059635A (en) * | 1979-10-04 | 1981-04-23 | Sperry Corp | Control apparatus particularly for driving gyroscope rotors |
JPS59188383A (ja) * | 1983-04-06 | 1984-10-25 | Fumito Komatsu | 同期モ−タの起動方法 |
US4565957A (en) * | 1983-06-30 | 1986-01-21 | Borg-Warner Corporation | Method and system for starting a motor-commutated SCR inverter |
RU64831U1 (ru) * | 2006-09-25 | 2007-07-10 | Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации (Оа Вс Рф) | Устройство для пуска синхронных двигателей большой мощности |
RU2422977C1 (ru) * | 2009-12-03 | 2011-06-27 | Виктор Алексеевич Барский | Способ плавного пуска электродвигателя переменного тока |
RU2532532C2 (ru) * | 2010-06-17 | 2014-11-10 | Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх | Способ и устройство для запуска электродвигателя |
WO2016057934A1 (en) * | 2014-10-09 | 2016-04-14 | Direct Drive Systems, Inc. | Permanent magnet motor control for electric subsea pump |
-
2017
- 2017-04-17 RU RU2017113209A patent/RU2654631C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2059635A (en) * | 1979-10-04 | 1981-04-23 | Sperry Corp | Control apparatus particularly for driving gyroscope rotors |
JPS59188383A (ja) * | 1983-04-06 | 1984-10-25 | Fumito Komatsu | 同期モ−タの起動方法 |
US4565957A (en) * | 1983-06-30 | 1986-01-21 | Borg-Warner Corporation | Method and system for starting a motor-commutated SCR inverter |
RU64831U1 (ru) * | 2006-09-25 | 2007-07-10 | Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации (Оа Вс Рф) | Устройство для пуска синхронных двигателей большой мощности |
RU2422977C1 (ru) * | 2009-12-03 | 2011-06-27 | Виктор Алексеевич Барский | Способ плавного пуска электродвигателя переменного тока |
RU2532532C2 (ru) * | 2010-06-17 | 2014-11-10 | Бсх Бош Унд Сименс Хаусгерете Гмбх | Способ и устройство для запуска электродвигателя |
WO2016057934A1 (en) * | 2014-10-09 | 2016-04-14 | Direct Drive Systems, Inc. | Permanent magnet motor control for electric subsea pump |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4830412A (en) | Starting system and method using a hybrid permanent magnet/induction machine | |
Miller | Synchronization of line-start permanent-magnet ac motors | |
Rahman et al. | Synchronization process of line-start permanent magnet synchronous motors | |
Stoia et al. | The behaviour of the LSPMSM in asynchronous operation | |
Zhang et al. | Simulation and experimental analysis of a brushless electrically excited synchronous machine with a hybrid rotor | |
RU2654631C1 (ru) | Способ пуска синхронных двигателей с инкорпорированными магнитами (варианты) | |
Pérez-Loya et al. | Demonstration of synchronous motor start by rotor polarity inversion | |
JPWO2018037470A1 (ja) | ブラシレス同期発電装置 | |
US3381195A (en) | Excitation control system for synchronous motors | |
Rabbi et al. | Analysis of starting and synchronization process for line start IPM motors | |
RU2739874C2 (ru) | Двигатель с постоянными магнитами и прямым пуском от сети и способ его включения | |
Lin et al. | Analysis and control of a dual-stator hybrid excitation synchronous wind generator | |
Muteba | Comparison of dynamic behaviors between a synchronous reluctance motor with brass rotor bars and a squirrel cage induction motor | |
Popescu et al. | A line-fed permanent-magnet motor solution for drum-motor and conveyor-roller applications | |
US1617092A (en) | Induction synchronous motor | |
US2255923A (en) | Starting means for synchronous motors | |
JP2004187487A (ja) | 永久磁石内蔵形同期電動機の駆動システム | |
US1551529A (en) | Dynamic braking op ship-propulsion motors | |
Dabija et al. | Study of a skewed rotor cage synchronous reluctance motor using finite element analysis | |
Rais et al. | Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM). Parameters influence on the synchronization process of a PMSM | |
US1259295A (en) | Starting synchronous machines. | |
SU126944A1 (ru) | Электрическа машина | |
Mokwana et al. | Transient and Dynamic Analysis of a Sinusoidal Rotor Shape Synchronous Reluctance Motor with Rotor Brass Bars | |
SU1534652A1 (ru) | Способ сушки изол ции обмоток электрических двигателей | |
SU452904A1 (ru) | Способ синхронизации синхронного двигател |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190418 |