[发明专利]重新连接三相交流电动机的方法及实现该方法的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在将驱动作功机械(例如齿轮汽轮压缩机：Getriebe-Turboverdichter)的三相交流电动机(感应电动机或同步电动机)与电源电压断开之后以及在存在由转子剩余磁场(Laeuferrestfeld)感应的剩余磁场电压(Restfeldspannung)的情况下重新连接该三相交流电动机的方法以及一种用于实现该方法的电路。

背景技术

不同应用中的多种驱动装置要求在供电网故障以及三相交流电动机与电源电压断开之后尽可能快地并且导致很小转速损失地重新连接驱动的三相交流电动机，其中必须防止三相交流电动机、电动机所驱动的机械以及机械和电动机之间轴系(Wellenstrang)中所有其他构件(联轴器、传动齿轮箱等)的损坏。其中应该注意，电动机在与电源电压断开之后继续运转，其中由存在的转子剩余磁场感应出转速频率(Drehzahlfrequenz)的剩余磁场电压。电动机由于被驱动机械的反作用力矩以及通过摩擦而减速停止。对于三相交流电动机，在发生电源故障之后，与剩余磁场电压反相的电源电压的恢复对于出现的脉冲电流和冲击力矩(Stossmomente)是非常大的负荷。特别是在作功机械的转动惯量很高时，该电动机侧引入的冲击力矩导致整个驱动线路(Antriebsstrang)中非常大的扭转振动负载(Drehschwingungsbelastung)，从而驱动线路的所有部件、诸如电动机、联轴器和作功机械必须被相应鲁棒地并因此对于正常运行超差设计(ueberdimensioniert)地构造。在论文“Archiv fuerElektrotechnik 71，1988，第399至411页”中公开了一种用于确定在系统切换时出现的转矩负荷(Drehmomentbeanspruchung)的计算方法。

从实践中已知，为了避免驱动线路的部件的超差设计(Ueberdimensionierung)或为了防止使用附加的摩擦联轴器，通过打开开关而断开电源网络的故障，然后受控地与备用网络或在消除故障之后通过闭合开关而重新与电源网络连接。如在论文“ELEKTRIE，柏林46，1992，第456至460页”中所示，在实践中已知一种用于在存在由转子剩余磁场所感应的剩余电压时短时和长时转换以重新对三相交流电动机施加电压的方法。为了在短时转换的情况下防止在通常几毫秒内在驱动线路中出现过度的转矩负荷，在工作期间始终监视电源网络和备用网络的幅度、频率和相移之间的差异。只在总差异遵守受限制的(eng)的范围的限制时，才可以在电源网络出现故障时在几毫秒内转换到备用网络。如果不满足短时转换的条件，则进行长时转换，其中等待直到三相交流电动机被制动以至于在施加电压时可以与电源电压和剩余磁场电压的相位差无关地排除过度的转矩负荷。虽然长时转换方法保证了适度的冲击力矩，但是其缺点在于转速降低如此剧烈，使得由此实际上中断了工作过程。最后，对于长时转换还存在这样的危险，即在驱动线路的扭转或弯曲关键的转速时进行重新连接，并且由于开关过程产生危及轴系中构件的很大的交变转矩，或甚至启动自动安全断路。

发明内容

在这样的背景下，本发明的任务在于提供一种用于在三相交流电动机与电源电压断开之后在存在由转子剩余磁场所感应的剩余磁场电压的情况下重新连接三相交流电动机的方法，该方法使得可以在转矩负荷最小的情况下在任意高的剩余磁场电压下进行重新连接。

发明目标和任务解决方案是一种用于在三相交流电动机与电源电压断开之后在存在由转子剩余磁场所感应的剩余磁场电压的情况下重新连接该三相交流电动机的方法，其中记录剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲线，其中从剩余磁场电压和电源电压的时间变化曲线中预测电压之间的相位差，并确定该相位差不超过预定的最大值的时间点t_s，并且其中在到达时间点t_s之前对应于预先确定的开关时间延迟τ_s的时间距离处触发(ausloesen)重新连接的开关指令，从而电动机大约在时间点t_s处连接到电源电压。通过根据本发明的方法，可以在与电源网络断开之后几乎无冲击地接通电动机，其中通常转速下降可以被保持得非常小。