Opublikowano: 10.VII.1968 55306 KI. 21 c, 42/02 MKP -H-03-c Hoa:,' fyot UKD Twórca wynalazku i Czeslaw Sadowski Warszawa (Polska) wlasciciel patentu: UiaLlOTEKA Uklad aparatury sterujacej zespolem trójmaszynowym, sluzacym do zasilania elektrycznego szczególnie waznych eksploatacyjnie obiektów i Przedmiotem wynalazku jest uklad aparatury sterujacej ukladem zasilania elektrycznego szcze¬ gólnie waznych eksploatacyjnie obiektów, doko¬ nywanego w sposób ciagly za pomoca zespolu trójmaszynowego, który to zespól zostal szczególo¬ wo opisany w opisie patentowym nr 50438.Jak to zostalo podane we wspomnianym opisie patentowym, istnieje wiele dziedzin w gospodarce, w których wystepuje koniecznosc stosowania urza¬ dzen do awaryjnego zasilania elektrycznego szcze¬ gólnie waznych eksploatacyjnie obiektów, przy czym urzadzeniom tym stawiane sa duze wymaga¬ nia ich pewnosci dzialania, bez wzgledu na cha¬ rakter oraz czas trwania zaklócen sieci energe¬ tycznej.Znane sa zespoly sluzace do tego celu, które stanowia przetwornice jednotwornikowe o dwóch uzwojeniach pradu stalego i przemiennego, prze¬ twornice dwumaszynowe, zlozone z silnika pradu stalego i pradnicy pradu przemiennego, przetwor¬ nice dwustronnego zasilania ze strony pradu sta¬ lego lub ze strony pradu przemiennego do wy¬ twarzania pradu przemiennego oraz przetwornice dwumaszynowe, zlozone z silnika pradu stalego i pradnicy pradu przemiennego, zasilane zawsze od strony pradu stalego z sieci elektrycznej przy uzyciu ukladu prostowniczego. Zespoly te wypo¬ saza sie w uklady sterujace zlozone ze styczników, przekazników, regulatorów oraz z podobnej apa- 10 15 20 25 30 ratury, dzialajace w chwili zaniku lub spadku na¬ piecia w sieci energetycznej.Zasadnicza niedogodnosc tych znanych zespolów stanowi trudnosc doboru momentu bezwladnosci wirujacych maszyn, który umozliwilby w odpo¬ wiednim czasie przejecie napedu pradnicy pradu przemiennego od strony pradu stalego na skutek zaniku napiecia przemiennego, przy czym dla po¬ prawy wzmiankowanego momentu bezwladnosci stosuje sie czesto kola zamachowe. Te znane urza¬ dzenia nie zabezpieczaja przed przypadkowym po¬ jawieniem sie napiecia sieci energetycznej w cza¬ sie stanu awaryjnego, a przy tym istnieje trudnosc regulacji zarówno napiecia jak i czestotliwosci.Uklad wedlug wynalazku przewyzsza swym roz¬ wiazaniem konstrukcyjnym znane urzadzenia slu¬ zace do awaryjnego zasilania elektrycznego szcze¬ gólnie waznych eksploatacyjnie obiektów zarówno w odniesieniu do zespolu trójmaszynowego, który jak to zostalo uprzednio wspomniane zostal zreali¬ zowany wedlug patentu nr 50438, jak równiez w odniesieniu do grup aparatury automatycznego sterowania zespolem maszynowym, zapewniajacych niezawodne zasilanie odbiorników w przypadku stanu awaryjnego sieci energetycznej oraz grupy aparatury sluzacej do ladowania wlasnej baterii akumulatorów, przeznaczonej do zasilania silnika pradu stalego w czasie awarii tej sieci. Wspom¬ niane grupy aparatury zabudowane, we wspólnej obudowie, których uklad stanowi przedmiot ni- i 553063 niejszego wynalazku, skladaja sie z pieciu wy¬ odrebnionych czlonów, a mianowicie z aparatury silnika pradu przemiennego, aparatury pradnicy pradu przemiennego, aparatury silnika pradu sta¬ lego, aparatury do ladowania akumulatorów oraz aparatury sterowania. Tajsie wydzielani&_poszcz£- góljaych czlonów wjuya^z|e_^paratury^Jest do- 6Q i^podczasj^montu urzadzenia7 " Wynalazek zostanie"15bjHSTiiohy szczególowo na podstawie przykladu wykonania aparatury steru¬ jacej zespolem trójmaszynowym, sluzacym do za¬ silania elektrycznego szczególnie waznych eksploa¬ tacyjnie obiektów, który to przyklad jest zilustro¬ wany na rysunku, przy czym fig. 1 przedstawia schematyczny uklad polaczen aparatury steruja- 15 cej, fig. 2 — widok z przodu tablicy zaopatrzonej w uklad z fig. 1, a fig. 3 — aksonometryczny widok najkorzystniejszego polaczenia zespolu trój- maszynpwego, który jest sterowany za pomoca ukladu aparatury sterujacej wedlug wynalazku. 20 Zespól trójmaszynowy, zestawiony najkorzystniej pioilSwo jak to przedstawia fig. 3, sklada sie z silnika 1 pradu przemiennego, pradnicy 2 pradu przemiennego oraz z silnika 3 pradu stalego. Ze- spf^Cfon jest sterowany za pomoca ukladu aparatu- 25 ry ~sterujacej umieszczonej we wspólnej obudowie 4, który to uklad zawiera piec wyodrebnionych czlonów. Pierwszy czlon silnika 1 pradu przemien¬ nego sklada sie z trzech styczników 5, 6 i T pola¬ czonych w ukladzie rozrusznika gwiazda-trójkat z 30 regulowanym czasem przelaczenia za pomoca prze¬ kaznika czasowego 8. Zasilenie z sieci RSTO silni¬ ka 1 jest zabezpieczone wyzwalaczami termiczny¬ mi 9 oraz dodatkowo bezpiecznikami topikowymi 10, których stan jest sygnalizowany lampkami 35 kontrolnymi 11.Kazda z trzech faz ma zabezpieczenie podna- pieciowe 12 polaczone z przekaznikiem czaso¬ wym 13 o regulowanej zwloce czasowej, które to zabezpieczenie jest przeznaczone do ochrony ukla- *o du przed chwilowym pojawieniem sie napiecia w sieci energetycznej RSTO w czasie zasilania ze strony pradu. stalego, przy czym obwody te sa zabezpieczone bezpiecznikami topikowymi.W sklad tego czlonu wchodza równiez styczniki 45 14, 15 i 16 oraz miernik napiecia 17 z przelacz¬ nikiem 18.Drugi czlon ukladu aparatury sterujacej przy¬ nalezny do pradnicy 2 pradu zmiennego zawiera zabezpieczenie topikowe 19 kontrolowane lampka- 50 mi 20, przekaznik podnapieciowy 21 przekaznik posredniczacy 22, styczniko-przerwnik 23, auto¬ matyczny regulator 24 napiecia i niezalezny regu¬ lator reczny 25. Ponadto w czlonie tym wystepuja prostownik 26, miernik obciazenia 28, miernik na- 55 piecia 29 oraz miernik czestotliwosci 30.Czlon aparatury sterujacej silnika 3 pradu sta¬ lego sklada sie z zabezpieczenia topikówego 31, kontrolowanego lampkami 32, z automatu rozru¬ chowego skladajacego sie z oporu rozruchowego 33 sb zwieranego stycznikiem 34, ze styczników 35 i 36, z automatycznego regulatora obrotów 37 i nieza¬ leznego recznego regulatora obrotów 38, z mier¬ nika natezenia pradu 39 oraz z miernika napie¬ cia 40 zaopatrzonego w przelacznik przyciskowy 41. 65 4 Czlon sluzacy do ladowania akumulatorów za¬ wiera przekaznik 42 sterowany recznie przyciska* mi 43, 44, z przekaznika 45 i 46, stycznika 47, z recznego regulatora napiecia38. "V Ostatni czlon aparatury sterujacej stanowi pola¬ czenie wyzej wymienionych czlonów, w sklad któ¬ rego wchodza prostowniki 27 i 50, przekazniki 51, <" 52, przekaznik 53 o opóznionym dzialaniu* prze¬ kazniki 54, 55, styczniki 56, 57, stycznik posredni¬ czacy 58, z przycisków sterujacych 59, 60, 61 i 62 „Rozruch =", „Rozruch ~", „Start" i „Stop".Ponadto w czlonie tym wystepuje" sygnalizacja swietlna 63 przekazujaca informacje o stanie pra¬ cy urzadzenia a mianowicie „Siec", „Generator", „Bateria" i „Ladowanie" oraz przyciski 64, 65 i 66 (fig. 2) sluzace do ladowania akumulatorów, jak równiez sygnalizacje swietlna 63a zdalnego ste¬ rowania.Dzialanie ukladu aparatury sterujacej wedlug wynalazku jest opisane ponizej.Zalaczenie sieci energetycznej RSTO sygnalizo¬ wane lampkami 11, informujacymi o stanie za¬ bezpieczen topikowych 10, powoduje zasilenie od¬ biorów 67 bezposrednio z sieci energetycznej dzie¬ ki polozeniu styków stycznikp-przerwnika 23 przedstawionemu na fig. 1. Wskaznikiem napie¬ cia sieci jest woltomierz 17 w polozeniu OT prze¬ lacznika 18 i amperomierz 28. Przelacznik 18 po¬ zwala na kontrole napiecia sieci w kazdej fazie, jak równiez miedzy przewodami.Zalaczenie sieci energetycznej RSTO powoduje zadzialanie przekaznika 55 zasilanego poprzez pro¬ stownik 27, który swym rozwartym stykiem unie¬ mozliwia zasilanie przekaznika 54 wobec czego uklad automatyki jest zasilany z sieci. W przy¬ padku zaniku napiecia w sieci energetycznej przy zalaczonej baterii akumulatorów 68 nastepuje na¬ tychmiastowe zadzialanie przekaznika 54, który swym rozwartym stykiem uniemozliwia zadziala¬ nie przekaznika 55. Zasilanie automatyki przej¬ muje wówczas bateria 68.Majac zapewnione zródla zasilania ukladu auto¬ matyki, mozna uruchomic zespól maszynowy za pomoca przycisków sterowniczych. Rozruch zespo¬ lu z dowolnego wybranego zródla nastapi przez na¬ cisniecie i przytrzymanie przycisku 59 „Rozruch =" lub przycisku 61 „Rozruch^" i nacisniecie przy¬ cisku 60 „Start". W tym momencie drugie zródlo zasilajace drugi przekaznik 51 wzglednie prze¬ kaznik 52 zostaje odciete przez styki rozwierne przycisku sterowniczego 59 lub 61..Z kolei styki zwierne tych przycisków spowo¬ duja zadzialanie przekaznika 51 wzglednie prze¬ kaznika 52 co nastepnie w przypadku zadzialania } przekaznika 51 powoduje przerwanie obwodu cew¬ ki stycznika 14 uniemozliwiajac uruchomienie sil¬ nika pradu przemiennego: w przypaaKu zadziala¬ nia przekaznika 52 nastepuje przerwanie obwodu cewki stycznika 58, który jako stycznik posredni¬ czacy, zamyka swymi stykami obwód zasilajacy wzbudzenie silnika 3 pradu stalego, stycznik 57, stycznik 23, stycznik'36, stycznik 15 oraz sygnali¬ zacje swietlna 63 i przekaznik 22.Stan pracy przymusowej z wybranego zrócfla zo¬ stanie przerwany z chwila puszczenia przycisku 59 „Rozruch =", wzglednie przycisku 61 „Roz- I55306 ruch~". Po puszczeniu wyzej wymienionych przy¬ cisków, sterowanie przejmuje samoczynnie auto¬ matyka dzieki zamknieciu obwodu przekaznika 52, przy zamknietych obwodach przekaznika 51 lub odwrotnie.Zaprogramowany rozruch zespolu odbywa sie wiec automatycznie przez nacisniecie tylko przyci¬ sku 60 „Start", wskutek czego przekaznik 53, pod¬ trzymywany wlasnym stykiem, zamyka swe styki, uniemozliwiajac ladowanie akumulatorów (bloka¬ da). Zamkniecie wspomnianych styków powoduje doprowadzenie pradu do styczników 56 i 57, które blokujac sie wzajemnie zasilaja z prostownika 50 lub z baterii 68, obwód cewki styczniko-przerwni- ka 23, obwód cewki przekaznika 22 poprzez styk przekaznika 21 oraz obwody sygnalizacji swietl¬ nej 63. Jednoczesnie nacisniete styki przycisku 60 „Start" uruchamiaja stycznik 35 z wlasnym pod¬ trzymaniem. Stycznik ten przez zamkniety drugi styk pobudza stycznik 36, dzieki czemu nastepuje rozruch silnika 3 pradu stalego.W obwodzie wirnika silnika 3 znajduje sie opór rozruchowy 33, zwierany stycznikiem 34. Obwód wzbudzenia silnika 3 jest zamkniety, poniewaz przekaznik 45 jest w stanie spoczynku.Pobór pradu silnika 3 jest mierzony za pomoca amperomierza 39, zas napiecie baterii akumulato¬ rów 68 za pomoca woltomierza 40 przy dowolnym polozeniu przycisku 41.Natychmiastowe zadzialanie automatycznego sta¬ bilizatora obrotów 37, utrzymuje obroty silnika w granicach znamionowych. Przy niestosowaniu stabilizatora obrotów czynnosc te spelnia reczny regulator obrotów 38, który w momencie rozruchu powinien znajdowac sie w polozeniu odpowiada¬ jacym minimalnym obrotom silnika 3.Ten sam regulator sluzy do recznej regulacji napiecia pradnicy pradu stalego (praca odwrócona silnika pradu stalego) z tym, ze powinien znaj¬ dowac sie w polozeniu przeciwnym (napiecie mi¬ nimalne).W tej samej chwili, w której zachodza wyzej opisane zjawiska, ma miejsce wzbudzenie prad¬ nicy 2 pradu przemiennego wraz z przejeciem przez nia obciazenia i nastepuje przygotowanie do uruchomienia silnika 1.Po uzyskaniu obrotów znamionowych, pradni¬ ca 2 wzbudza sie do napiecia znamionowego dzie¬ ki wspólpracy z automatycznym stabilizatorem napiecia 24, a w przypadku niestosowania takiego regulatora — dzieki regulacji recznej. Zródlem pradu dla wzbudzenia pradnicy 2 jest prostow¬ nik 26.Po uzyskaniu znamionowego napiecia i czesto¬ tliwosci, prad doplywa do styków glównych stycz- niko-przerwnika 23, przy czym do odbiorów 67 prad doplynie jednak po zadzialaniu tego stycz- niko-przerwnika, co nastapi po wzbudzeniu sie przekaznika podnapieciowego 21. Zamkniety styk przekaznika 21 doprowadza prad staly do cewki przekaznika posredniczacego 22, którego zamknie¬ ty styk uruchamia z kolei styczniko-przerwnik 23.Jednoczesnie inne styki przekaznika 22 zapewnia doplyw pradu do stycznika 36, z pominieciem stycznika 35. Jest to konieczne poniewaz ostatni styk przekaznika 22 przerywa doplyw pradu do cewki stycznika 35. Stycznik ten jest stycznikiem o opóznionym stanie spoczynkowym ze wzgledu na konieczny czas przejscia z pracy przekaznika 54 na prace przekaznika 55 lub odwrotnie. Czas ten 5 móglby spowodowac przy stosowaniu zwyklego stycznika jego zwolnienie, a zatem zaklócenie w pracy ukladu automatyki.W podobnych warunkach pracuje przekaznik 53 równiez o opóznionym zwolnieniu. Zamkniete sty- 10 ki tego przekaznika powoduja zadzialanie stycz¬ nika 14 i uruchomienie przekazników ponadnapie- ciowych 12, a nastepnie przekaznika czasowego 13.Po uplywie nastawionego czasu przekaznik ten spowoduje zadzialanie stycznika 6 i z kolei uru¬ chomienie stycznika 36, a zatem rozruch silnika 1 pradu przemiennego w polozeniu „gwiazda" i z ko¬ lei po czasie nastawionym za pomoca przekaz¬ nika czasowego 8 — zadzialanie stycznika 7 i pra¬ ce silnika 1 w polozeniu „trójkat", z jednoczes¬ nym przejeciem napedu pradnicy 2 pradu prze- 15 20 35 40 miennego i odlaczeniem stycznika 36.W przypadku zaniku lub spadku napiecia w sieci energetycznej RSTO zwalniane sa kolejno przekaznik 12, 13 i 8, jak równiez styczniki 14, 25 7. 6 i 5.Stycznik 5 podczas zwalniania wlacza stycznik 36 dzieki czemu w sposób bezprzerwowy zostaje przejety naped pradnicy 2 pradu przemiennego przez silnik 3 pradu stalego. 30 Pojawienie sie napiecia w sieci energetycznej spowoduje przebiegi elektryczne uprzednio opi¬ sane z tym, ze dzieki stycznikowi 15 silnik 1 przej¬ mie prace z pominieciem pracy w „gwiazde" (prze¬ kaznik 8 i stycznik 6 sa pominiete).W przypadku niewlasciwej pracy pradnicy 2 pra¬ du przemiennego uklad zasilania przelacza od¬ biory na prace z sieci energetycznej, zespól zas zostanie automatycznie zatrzymany, poniewaz przekaznik podnapieciowy 21 powoduje zwolnienie przekaznika 22, wskutek czego zostanie przerwany doplyw pradu do styczniiko^przerywnika 23 i stycz¬ nika 36 dzieki stycznikowi 35.Wszystkie wyzej opisane stany sa sygnalizowa- 45 ne lampami kontrolnymi 63, a wiec praca od¬ biorców z sieci energetycznej „siec", praca zespolu baterii „bateria", praca pradnicy pradu przemien¬ nego pod obciazeniem „generator" oraz ladowa¬ nie baterii „ladowanie". 50 Przekaznik 53 w stanie spoczynku doprowadza przez zabezpieczenie topikowe prad do obwodów umozliwiajacych ladowanie akumulatorów 68.Uruchomienie silnika 1 pradu przemiennego na¬ stapi po zamknieciu styków blokady regulatora 55 recznego, po doprowadzeniu pokretla w polozenie krancowe prawe oraz nacisniecie przycisku 43.W wyniku tego zostanie pobudzony przekaznik 46, którego styki odcinaja doplyw pradu do stycz¬ nika 34, zabezpieczajac go przed zbyt wysokim 60 napieciem (ladowanie). Ponadto zamkniete jego inne styki powoduja natychmiastowe uruchomienie silnika 1 pradu przemiennego bez kontroli sieci.Jeden ze styków przekaznika 46 dzieki przekaz¬ nikowi 45 powoduje pominiecie stabilizatora elek- w tronowego 37 w ukladzie wzbudzenia silnika 3,55306 7 rozwarcie styków przekaznika 46 zasilania sta¬ bilizatorów 24, 37 prostownika 26 i styczników obwodu wzbudzenia pradnicy 2.Od tej chwili silnik 3 pradu stalego pracuje jako samowzbudna pradnica pradu stalego, której 5 napiecie nalezy wyregulowac recznie regulatorem 38, dobierajac je do warunków ladowania baterii akumulatorów 68. Woltomierz 40 pozwala na po¬ miar napiecia baterii i pomiar napiecia pradnicy pradu stalego dzieki przyciskowi 41 „napiecie ba¬ terii". 2 chwila osiagniecia napiecia odpowiadaja¬ cego warunkom ladowania, naciskajac przycisk 42, pobudzamy przekaznik 46, który swymi stykami laczy sygnalizacje swietlna „ladowanie", urucha¬ mia stycznik 47, doprowadzajac prad z pradnicy pradu stalego do baterii akumulatorów 68, przy 15 czym ostatnik styk podtrzymuje wlasna cewke.Pomiaru natezenia pradu ladowania dokonuje sie za pomoca amperomierza 39.Styk pomocniczy 47 pozwala na dodatkowa sy¬ gnalizacje „ladowanie z obcego zródla". 20 Dodatkowa sygnalizacja przy pracy awaryjnej zostala przewidziana dzieki stykom pomocniczym styczników 23 i 36.Wszystkie obwody zwiazane z ladowaniem sa automatycznie odlaczane za pomoca styku prze- 25 kaznika 53.Uklad przewiduje równiez mozliwosc sterowania automatyki z odleglosci przy pomocy przycisków w obwodach 59, 60, 61 i 62 co jest kontrolowane w miejscu zdalnego sterowania za pomoca sygna- 30 lizacji dodatkowej 63a.Przewidziane sa równiez przyciski, których za- 2* daniem jest kasowanie rozruchu od dowolnej strony. Celem ich jest wyeliminowanie trzymania wybranego przycisku „Rozruch =" lub „Roz- 35 ruch ~", przy wymaganej pracy przymusowej z dowolnie wybranego zródla przez dluzszy okres czas. 3- PL