RU30224U1 - Силовая часть насосной станции управления - Google Patents

Description

2003107 15

«ИРИИШИРШ ::: МПК кл. Н 02 М 5/12

Силовая часть насосной станции управления

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве силовой части насосной станции с управляемыми электроприводами.

Известна силовая часть насосной станции управления, содержащая плату, закрепленную в корпусе, на которой установлены линейные контакторы, контакторы ускорения рубильники, предохранители, реле ускорения реле максимальные, реле напряжения, реле направления тока, реле тормозное и реле промежуточное 1. Данная станция нашла широкое применение ввиду простоты схемы, однако применяемые электрические аппараты не позволяют регулировать напряжение и частоту на зажимах потребителей, так как силовая часть станции выполнена на электромагнитных элементах.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является силовая часть насосной станции управления электроприводом с асинхронным двигателем, содержащая трехфазный мостовой выпрямитель, емкостной сглаживающий фильтр, обратный выпрямитель, инвертор с щиротно-импульсной модуляцией и трехфазный асинхронный двигатель, момент на валу и частота вращения которого контролируются в процессе работы 2. В данной силовой части насосной станции все основные элементы выполнены полупроводниковыми, поэтому в ней просто решаются вопросы регулирования частоты и напряжения в необходимых диапазонах, что обеспечивает требуемый уровень момента и частоты вращения двигателя, однако в данной схеме отсутствует устройство согласования сети и силовой части по напряжению, отсутствует быстродействующая защита инвертора от коротких замыканий, отсутствует защита двигателей от перегрева, не синхронизирована работа схемы с положением ротора в момент пуска и не предусмотрена защита инвертора от

перегрузки, что не позволяет использовать данную силовую часть в насосных станциях управления.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение защиты инвертора и двигателя от коротких замыканий.

Поставленный технический результат достигается тем, что в силовую часть насосной станции зшравления, содержащую последовательно соединенные зажимы для подключения сети, трехфазный выпрямитель, сглаживающий фильтр, инвертор с широтно-импульсной модуляцией, ключи которого зашзштированы во встречном направлении диодами, и трехфазный асинхронный двигатель с регулируемым моментом на валу и регулируемой частотой вращения вала, введен транзисторный защитный ключ, включенный последовательно в силовую цепь между выходом сглаживающего фильтра и входом упомянутого инвертора.

Кроме того, введен трехфазный датчик тока, входы которого включены последовательно в силовую цепь каждой фазы между выходом инвертора и входом трехфазного асинхронного двигателя.

Кроме того, введены датчик положения ротора и датчик температуры обмотки статора.

Кроме того, между зажимами для подключения сети и трехфазным выпрямителем включен блок ввода, снабженный коммутационной аппаратурой и согласующим трансформатором.

На чертеже изображена структурная схема силовой части насосной станции управления.

Силовая часть насосной станции управления содержит последовательно соединенные блок ввода 1 с коммутационной аппаратурой (не показана) и с трехфазным согласующим трансформатором (не показан), трехфазный выпрямитель 2, сглаживающий фильтр 3, транзисторный защитный ключ 4, инвертор 5 с широтно-импульсной модуляцией, ключи которого зашунтированы во встречном направлении диодами, трехфазный датчик тока 6, трехфазный асинхронный двигатель 7, на роторе которого

установлен датчик положения 8, а на обмотке статора - датчик температуры 9. Вход блока ввода соединен с зажимами для подключения сети 10. Транзисторный защитный ключ 4, инвертор с широтно-импульсной модуляцией 5, трехфазный датчик тока 6, датчик положения 8 и датчик температуры 9 соединены со схемой управления (не показана). Блок ввода 1 предназначен для подключения силовой части к сети и представляет собой набор автоматических выключателей. Также в нем установлен согласующий трехфазный трансформатор, предназначенный для гальванической развязки сети и силовой части и согласования их по напряжению. В качестве трехфазного выпрямителя 2 используется обычно трехфазная мостовая схема выпрямления. Транзисторный защитный ключ 4 выполнен на быстродействующих силовых транзисторах и является обычным силовым полупроводниковым коммутатором, одним из тех, что применяются в бесконтактных аппаратах защиты и коммутации. Он предназначен для защиты транзисторов инвертора 5 с широко-импульсной модуляцией от аварий режимов. Диоды, шунтирующие ключи инвертора 5 предназначены для защиты транзисторов инвертора 5с широко-импульсной модуляцией во всех режимах работы от противо-эдс. Трехфазный датчик тока 6 предназначен для защиты инвертора 5 от несимметричных перегрузок по току и представляет собой схему, составленную из трех трансформаторов тока, установленных в каждую фазу выходного напряжения инвертора 5 и снабженных ускоряющими цепочками, позволяющими контролировать как изменение токов фаз, так и производные значения от этих изменений. Трехфазный асинхронный двигатель 7 является двигателем с короткозамкнутым ротором, нашедшим применение в глубинных насосах. Угловое положение ротора двигателя 7 фиксируется датчиком положения 8, который предназначен для синхронизации состояния двигателя с началом работы устройств схемы управления электроприводом, при этом в качестве датчика положения 8 может быть использован обычный фазовращатель. Датчик температуры 9, установленный в статоре, предназначен для защиты

двигателя 7 от перегрева и представляет собой в общем случае термозависимое сопротивление.

Силовая часть насоспой станции управления работает следующим образом. В статическом состоянии при отсутствии напряжения сети все элементы схемы: блок ввода 1, выпрямитель 2, сглаживающий фильтр 3, транзисторный защитный ключ 4, инвертор с широтно-импульсной модуляцией 5 и трехфазный датчик тока 6 обесточены, и двигатель неподвижен. Сигналы с датчика положения 8 и с датчика температуры 9 отсутствуют. В динамическом состоянии при наличии трехфазного напряжения сети и включенных автоматических выключателях блока ввода 1 напряжение сети согласуется по величине с помощью трехфазного трансформатора названного блока и поступает на выпрямитель 2. Выпрямленное напряжение фильтруется в сглаживающем фильтре 3 от высших гармоник переменной составляющей и поступает в инвертор 5, при этом выходное напряжение инвертора и его частота изменяются по заранее введенному закону регулирования, реализуемому с помощью устройств широтно-импульсной модуляции, и на статорную обмотку двигателя 7 поступает синусоидальное регулируемое по амплитуде и частоте трехфазное напряжение. Электронасос, основную часть которого составляют названные элементы, начинает вращаться, при этом положение ротора двигателя 7 контролируется датчиком положения 8, а тепловое состояние обмотки статора - датчиком температуры 9. При расчетных токах цепи силовой части работа двигателя не прерывается, однако при увеличении потребляемых двигателем токов фаз срабатывает трехфазный датчик тока 6 и выдает сигнал в схему управления, которая отключает силовую часть с помощью блока ввода 1. Если температура обмотки статора двигателя 7 находится в заданном диапазоне, то сигнал, снимаемый с датчика температуры мал, и двигатель продолжает работать. Если же токи транзисторов инвертора 5 с широтноимпульсной модуляцией превышают заданное значение, то схема управления выдает сигнал в транзисторный защитный ключ 4 от инвертора 5.

Таким образом, введение блока ввода 1 с набором автоматических выключателей и согласующим трансформатором, установка транзисторного защитного ключа 4, включение трехфазного датчика тока 6, фиксация положения ротора посредством датчика положения 8 и контроль теплового состояния двигателя 7 с помощью датчика температуры 9 позволяют обеспечить защиту насосной станции управления от неполнофазных режимов, от токов коротких замыканий, от токов перегрузок и от перегрева, что обеспечивает длительную и надежную работу устройства.

Источники, принятые во внимание:

1 Родштейн Л.А., Электрические аппараты. Л., энергоатомиздат, 1989. С.261, рис 21-1.

2 Ладыгин А.Н. и др. Регулируемый массовый электропривод переменного тока, М., МЭИ., с. 16, рис.9-1.

. Авторы:«г Щукин М.Н.

Корчагина Е.Н. Малинина Е.В.

Claims (4)

1. Силовая часть насосной станции управления, содержащая последовательно соединенные зажимы для подключения сети, трехфазный выпрямитель, сглаживающий фильтр, инвертор с широтно-импульсной модуляцией, ключи которого зашунтированы во встречном направлении диодами, и трехфазный асинхронный двигатель с регулируемым моментом на валу и регулируемой частотой вращения вала, отличающаяся тем, что введен транзисторный защитный ключ, включенный последовательно в силовую цепь между выходом сглаживающего фильтра и входом упомянутого инвертора.

2. Силовая часть по п.1, отличающаяся тем, что введен трехфазный датчик тока, входы которого включены последовательно в силовую цепь каждой фазы между выходом инвертора и входом трехфазного асинхронного двигателя.

3. Силовая часть по п.1 или 2, отличающаяся тем, что введены датчик положения ротора и датчик температуры обмотки статора.

4. Силовая часть по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что между зажимами для подключения сети и трехфазным выпрямителем включен блок ввода, снабженный коммутационной аппаратурой и согласующим трансформатором.