NL8201950A

NL8201950A - Werkwijze voor het optimaal maken van het op te nemen vermogen van een aantal parallel geschakelde hysteresismotoren.

Info

Publication number: NL8201950A
Application number: NL8201950A
Authority: NL
Original assignee: Uranit Gmbh
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1982-05-12
Publication date: 1983-07-18
Also published as: AU9013682A; JPS623677B2; GB2116337A; NL191376C; DE3151904A1; JPS58119799A; BR8205621A; GB2116337B; FR2519208B1; NL191376B; US4447788A; DE3151904C2; FR2519208A1; AU554430B2

Description

4 -¾ 50 618 -1- ι

Werkwijze voor het optimaal maken van het op te nemen vermogen van een aantal parallel geschakelde hysteresismotoren.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het optimaal malen van het op te nemen; vermogencvan een aantal'-parallel;:geschakélde\ hysteresismotoren, waarbij: a) de hysteresismotoren gemeenschappelijk worden gevoed vanuit een voedingsbron met een draai- 5 spanning (U), waarvan.de waarde binnen tevoren bepaalde grenzen via :.n een stuurspanning U t instelbaar is, b) aan elk van de parallel geschakelde hysteresismotoren bij het in bedrijf zijn a) de hoek ψ 10 van-de faseverschuiving van de draaispanning ü ten opzichte van de motorstroom I wordt gemeten en hieruit de arbeidsfactor cos^> wordt gevormd, β) de momentele waarde van de motorstroom I wordt gemeten en de werkcomponent ïw= I . cos^> 15 hiervan wordt bepaald, en c) voor elk van de hysteresismotoren de grenswaarde I___ van de werkcomponent I in de motorstroom grens w I, die de motor bij de overgang van synchroon naar asynchroon lopen opneemt, eenmalig voor het 20 begin van doorlopend synchtoonbedrijf wordt ge meten en geregistreerd.

In uraniumverrijkingsinstallaties worden de centrifuges aangedreven door hysteresismotoren, waarvan de voeding plaatsvindt met een'middenfrekwent draaispanning, 25 bijvoorbeeld uit een statische frekwentie-omzetter. Hierbij is het niveau van de draaispanning zodanig gekozen, dat het maximum af te geven motor draaimoment (kipmoment) met duidelijke veiligheidsmarge boven het vanuit de werkwijze vereiste draaimoment bij synchroon lopen ligt. De verhou-30 ding van het kip- of maximum moment tot het nomale last-draaimoment bedraagt gewoonlijk als gemiddelde voor alle motoren 1,5 en in het uiterste geval 2. Deze veiligheidsmarge is vereist, daar vele honderden centrifugemotoren vanuit één frekwentie-omzetter worden gevoed en ondanks de 35 van de fabricage afhankelijke spreiding en synchroon bedrijf voor alle centrifuges gewaarborgd moet zijn. Anderzijds kun- 8201950 ί ' ΐ • -2- nen bij het in bedrijf zijn van de installatie als gevolg van storingen kortstondige lastverhogingen optreden, waarbij de centrifuges voor zover mogelijk in synchronisatie moeten blijven. Verder is na het uitvallen van de netvoe-5 ding, waarbij de centrifuges wegens de ontbrekende aandrijf-energie uitlopen,een automatisch weer in de synchronisatie komen vereist teneinde de bedrijfsonderbreking zo kort mogelijk te houden.

Uit het Duitse Offenlegungsschrift 24 02 423 10 en het Duitse Offenlegungsschrift 24 28 053 is het bekend om elk van een aantal parallel geschakelde hysteresismoto-ren met betrekking tot hun synchroon lopen te controleren door middel van een loopmeldsysteem.

Hierbij wordt gebruik gemaakt van het effect, 15 dat de faseverschuiving tussen de motorstroom en motor-spanning verandert in afhankelijkheid van de belasting.

De faseverschuiving wordt door het bepalen en interpreteren van de nuldoorgangen van stroom en spanning voor elke afzonderlijke motor vastgesteld en vergeleken met een referen-20 tiewaarde, die overeenkomt met die van het geval van gestoord bedrijf. Hiertoe worden de vanuit de stroomomzetters komende analoge stroomsignalen eerst in tijdsgelijke blok-golfsignalen omgezet en vervolgens via digitale multiplex-ketens toegevoerd aan een centrale logische interpretatie 25 eenheid. Bij een storing wordt een signaal, dat het adres van de gestuurdemotor aangeeft, gevoerd naar de centrale bedieningsinrichting.

Deze werkwijze maakt het evenwel noodzakelijk om de uitgangsspanning van het te voeden net, die door 30 een statische frekwentie-omzetter wordt geleverd, binnen zeer nauwe toleranties konstant te houden. Wanneer echter voor de energiebesparing de uitgangsspanning van de frekwentie-omzetter moet worden aangepast aan de betreffende belastingstoestand van de motoren, blijft deze werkwijze 35 in gebreke, daar zowel bij normaal, alsook bij gestoord bedrijf dezelfde fasestanden tussen stroom en spanning optreden, zodat de logische interpretatie-eenheid tussen deze toestanden geen onderscheid meer kan maken.

De uitvinding heeft ten doel in een uranium-40 verrijkingsinstallatie met een aantal centrifuges de vermo- 8201950 « i * -3- gensopname van de· deze centrifuges aandrijvende hysteresis-motoren te reduceren tot op een optimale waarde zonder het werkzaam vermogen van de verrijkingsinstallatie of de bedrijfsbetrouwbaarheid hiervan te verminderen.

5 Volgens de uitvinding wordt dit oogmerk bereikt door te voorzien in een werkwijze van de bovengenoemde aard, die hierdoor wordt gekenmerkt, dat d) de draaispanning ü uitgaande van de in het werkpunt B aan de hysteresismotor 1 aangelegde 10 nominale spanning zover wordt verlaagd, dat onder in standhouding van het synchrone toerental een dicht bij de overgang van het synchrone, in het asynchrone toerentalgebied liggend optimaal werkpunt C nagenoeg wordt bereikt, waarin de 15 opname van het werkzaam vermogen en blindvermogen zijn verlaagd tot op een minimum waarde, e) voor elk van een groot aantal parallel geschakelde hysteresismotoren 1 de momentele waarde van de werkstroom Iw wordt vergeleken met de geregi- 20 streerde grenswaarde ïgj-gng van 3e werkcomponent I , in de motorstroom I en w a) bij werkstromen beneden de grensstróom I2 ^ I bij een niet-gestoord synchroon lopen dicht- bij het optimale werkpunt C wordt vastgesteld of 25 3) bij werkstromen, die de grensstroom overschrij den of hieraan gelijk zijn Iw P» ^-grens kij een gestoord bedrijf met asynchroon lopen in het werkpunt D wordt vastgesteld, f) de stuurspanning U ^ is samengesteld uit een te- 20 voren bepaalde referentiespanning Ure£ en een regelspanning U , die van de grootte van de gemeten werkstroom I , en de grenswaarde I___ 3 w grens is afgeleid, en

g) met de stuurspanning U t de gelijkspanning U

25 a) in het geval van niet-gestoord bedrijf I

I wordt verlaagd tot een tevoren bepaalde grens waarde dichtbij het optimale werkpunt C, of β) in het geval van een storing I Λ w — grens wordt verhoogd tot op haar nominale waarde ü^, zodat elk van de motoren haar nominale draaimoment 8201950 »· » -4- levert en via het werkpunt A weer het werkpunt B wordt bereikt.

De met de werkwijze volgens de uitvinding bereikte voordelen bestaan in het bijzonder hierin, dat de opname 5 van het werkzame vermogen van een installatie met circa 15% wordt verlaagd en hierdoor een aanzienlijke energiebesparing wordt bereikt.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van 10 voorbeeld een gunstige uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze volgens de uitvinding is voorgesteld.

Hierin toont: fig.1 het werkzame vermogen als funktie van de motorspanning, 15 fig.2 de werkstroom of Wattstroom als funktie van de motorspanning, en fig.3 een blokschema van een loopmeldinrichting met een de motorspanning instellende regelinrichting.

In fig.1 is het door een hysteresismotor opge-

20 nómen elektrische relatieve werkzame vermogen Pw/PwN

voorgesteld als funktie van vie relatieve motorspanning ü/üjj. In het pxint A bereikt -de motor bij de nominale spanning UN haar nominale toerental en neemt hierbij het werkzame vermogen PN op. In synchronisatie valt het werkzame vermogen 25 P met circa 50% terug van het punt PwN tot het punt B.

Dit punt B komt overeen met het thans gebruikelijke werkpunt

bij nominaal bedrijf, dit is bij nominale belasting PwN

van de motor. Wanneer de motorspanning U kontinu daalt,

blijft de motor in synchronisatie en wordt het werkpunt C

30 bereikt. Hierbij daalt het opgenomen werkzame vermogen Pw verder met circa 15%.· Dit is in hoofdzaak terug te voeren tot het feit, dat - de opname van het blindvermogen eveneens teruggaat en hierdoor de statorverliezen worden gereduceerd. De werkpunten van de hysteresismotor liggen 35 derhalve - al naar gelang de motorspanning ü - op de kromme B-C, waarbij de optimale waarde dicht bij het punt G ligt. Wanneer nu om de één of andere reden het belastings- moment van de motor terwijl deze dicht bij of in het optimale punt C werkt, wordt verhoogd, zal ook het door deze motor 40 opgenomen werkzame vermogen P groter worden, zodat bij het w 8201950 -5- J 4 uitblijven van tegenmaatregelen tenslotte de motor in het punt D asynchroon zou worden en zou beginnen uit te lopen.

Door het meten van de motorwerkstroom I kan met een w regelproces aan deze ontwikkeling tijdig tegemoet gekomen 5 worden door de motorspanning ü te verhogen.

Voordat het werkpunt van de hysteresismotor het punt D bereikt, is de door de motor opgenomen werkstroom I duidelijk toegenomen zoals blijkt uit de in fig.2 weer-w gegeven grafiek, waarin de relatieve werkstroom I^/I^ 10 is uitgezet als funktie van de relatieve motorspanning

"'V

De vergelijking met een grenswaarde I van grens de grensstroom van de motorstroom, die dichtbij het punt D kan liggen, levert een direkt kriterium voor het 15 verhoogde belastingsgeval. Door een geschikte voorinstel-ling van een stuurspanning U t door het loopmeldsysteem wordt de uitgangsspanning U van de frekwentieomvormer verhoogd tot op haar nominale waarde UN· Hiermee verplaatst het motorwerkpunt zich in de richting van het punt A, waar 20 de motor weer een vol draaimoment afgeeft. Na het elimineren van de storing en het weer herstellen van het normaal lastbedrijf neemt de motor eerst het werkpunt B in. Het loopmeldsysteem herkent de nu verminderde werkstroomopname Iw<Igrens en stuurt de uitgangsspanning ü van de frekwen-25 tie-omvormer terug, zodat de motor in het punt C haar normale bedrijfstoestand met.het optimale werkvermogensopname bereikt .

De voorgestelde werkwijze volgens de uitvinding gebruikt derhalve als kriterium voor de bedrijfstoestand 30 van elk van het aantal parallel geschakelde motoren niet de fasestand tussen de motorstroom I en de motorspanning ü zoals dit het geval is bij de uit de genoemde Duitse Offen-legungsschriften 24 02 423 en 24 28 053 bekende inrichtingen, doch de werkcomponenten I van de motorstromen I. Deze 35 werkcomponenten I worden gevormd uit de betrekking I.cos en zijn bij hysteresismotoren in synchroon bedrijf nagenoeg onafhankelijk van de aangelegde spanning U en veranderen alleen in afhankelijkheid van de belasting van de motor.

Met de gegevens van het loopmeldsysteem volgens 40 de voorgestelde werkwijze wordt via een regelinrichting de 8201950 -6- draaispanning ü van de frekwentie-omzetter voor alle aangesloten motoren gemeenschappelijk zodanig verhoogd of ver-- laagd, dat ook voor de motoren met het door strooiing veroorzaakte kleinste draaimoment en voor alle bedrijfs-5 toestanden van de installatie het draaimoment optimaal is aangepast aan de optredende belasting. Hierdoor verkrijgt ook de in het tolerantiegebied het ongunstigst gelegen motor de motorspanning U en hierdoor het elektrische vermogen Pw, dat noodzakelijk is om haar centrifuge juist nog synchroon te laten lopen. Hierdoor wordt ook aan het totaal 10 van de aangesloten motoren het vermogen toegevoerd, dat voor een betrouwbaar bedrijf minimaal vereist is.

Fig.3 toont als uitvoeringsvoorbeeld een blok-schema van een loopmeldinrichting met een de motorspanning U instellende regelinrichting.

15 Een groot aantal hysteresismotoren 1 is aange sloten op een statische frekwentieomzetter 2 met een uit-gangsspanning U. Elk van de hysteresismotoren 1 bevat in één van haar faseleidingen van draaistroomaansluitnet een stroomomzetter 3. Elk van de stroomomzetters 3 is geschakeld 20 op ëén van de ingangen van een analoog-multiplexeenheid 4, die de stroomomzettersignalën -gestuurd door de rekenketen-kiókpulsen - in tijd na elkaar schakelt op de analoog-ingang van een microcomputer 5, die uit het telkens verschijnende 25 stroomsignaal I de effectieve waarde Ieff bepaalt en uit de tijdsvergelijking van de nuldoorgangen van de motorspanning U met de motorstroom I de fasehoek ψ bepaalt en met behulp van de in een permanent geheugen opgeborgen korresponderende vermogensfactor cos¢7 de werkstroom *w=^eff 30 . cos ({> berekent.

In aansluiting wordt de werkstroomwaarde I van elk van de hysteresismotoren 1 vergeleken met een individuele, in het geheugen opgeborgen grenswaarde ^Γβη3·/ die voor elk van de hysteresismotoren in een afzonderlijke 35 leescyclus in het overgangsgebied van asynchroon naar synchroon wordt bepaald. Uit de vergelijking tussen de momentele waarde I met de grenswaarde I wordt door de micro- w 3 grens processor 5 een regelspanning U afgeleid, die in een som-meerorgaan 7 wordt opgeteld bij een spanningsreferentie-40 voorinstelwaarde Ure£ en dan als stuurspanning Ugt wordt 8201950 -7- toegevoerd aan de frekwentie-omzetter 2. In antwoord op de verandering van de stuurspanning Ugt wordt de uitgangsspan-ning ü van de frekwentie-omzetter 2 verhoogd of verlaagd.

In het geval van een storing van de microprocessor 5 wordt 5 door een onafhankelijk werkend subprogramma er voor zorg gedragen, dat de frekwentie-omzetter 2 haar uitgangsspanning ü instelt op de nominale waarde U^.

Aan een melduitgang 6 van de microcomputer 5 wordt bij het bereiken of overschrijden van de grenswaarde Igrens 10 door de werkstroom I een stoormelding met het adres van de hysteresismotor geleverd.

-Conclusie- 15 8201950

Claims

-8- -Conclusie- Werkwijze voor het optimaal maken van het op te nemen ver-5 mogen van een aantal parallel geschakelde hysteresismotoren, waarbij: a) de hysteresismotoren gemeenschappelijk worden gevoed vanuit een voedingsbron met een draai-spanning (U), waarvan de waarde binnen tevoren IQ· bepaalde grenzen „via.:: een stuur spanning (U t) instelbaar is, b) aan elk van de parallel geschakelde hysteresismotoren bij het in bedrijf zijn a) de hoek ip) van de faseverschuiving van de draaispanning (ü) 15 ten opzichte van de motorstroom (I) wordt geme ten en hieruit de arbeidsfactor (cos^j) wordt gevormd, β ) de momentele waarde van'de motorstroom (I) wordt gemeten en de werkcomponent (1^=1 · cos ψ) hiervan wordt bepaald, en 20 c) voor elk van de hysteresismotoren de grenswaarde (I ) van de werkcomponent (I ) in de motor-grens r w stroom (I), die de motor bij de overgang van synchroon naar asynchroon lopen opneemt, eenmalig v6ór het begin van doorlopend synchroonbedrijf 25 wordt gemeten en geregistreerd, met het kenmerk, dat d) de draaispanning (U) uitgaande van de in het werkpunt B aan de hysteresismotor (1) aangelegde nominale spanning (Ujj) zover wordt verlaagd, dat 30 onder in standhouding van het synchrone toerental een dicht bij de overgang van het synchrone, in het asynchrone toerentalgebied liggend optimaal werkpunt C nagenoeg wordt bereikt, waarin de opname van het werkzaam vermogen en blindvermogen 35 zijn verlaagd tot op een minimum waarde, e) voor elk van een groot aantal parallel geschakelde hysteresismotoren (1) de momentele waarde van de 8201950 +ï -e* -9- werkstroom (1^) wordt vergeleken met de geregistreerde grenswaarde (Igrens) van werkcompo- nent (I ) in de motorstroom (I) en w a) bij werkstromen beneden de grensstroom (I2 5 "^grens^ ^een niet-gestoord synchroon lopen dichtbij het optimale werkpunt C wordt vastgesteld of 3. bij werkstromen, die de grensstroom overschrijden of hieraan gelijk zijn (I 2. I___ ) bij een 10 gestoord bedrijf met asynchroon lopen in het werk punt D wordt vastgesteld, f) de stuurspanning (U ) is samengesteld uit een tevoren bepaalde referentiespanning (ü en een regelspanning (UR), die van de grootte van de 15 gemeten werks troom (IJ en de grenswaarde (I Λ ) w grens is afgeleid, en g) met de stuurspanning (Ugt) de gelijkspanning (U) a) in het geval van niet-gestoord bedrijf (I < w Igrens^ wor<^t verlaagd tot een tevoren bepaalde 20 waarde dichtbij het optimale werkpunt C, of 3. in het geval van een storing (I ^ ï „ ) w grens wordt verhoogd tot op haar nominale waarde (ü^), zodat elk van de motoren haar nominale draaimoment levert en via het werkpunt A weer het werkpunt 25 B wordt bereikt. 3201950