Устройство управления индукторным электроприводом механизма непрерывного действия

Устройство предназначено для управления индукторным электродвигателем (12), имеющим на статоре несколько отдельных трехфазных обмоток (8-11) и одну обмотку (14) возбуждения. Технический результат состоит в повышении надежности функционирования индукторного электропривода при перерывах подачи электроэнергии на силовые вводы отдельных преобразователей частоты, а также в сокращении времени переходных процессов. Устройство содержит несколько преобразователей частоты (1-4), каждый из которых снабжен управляющим контроллером (5), силовым вводом (6), первым выходом (7) для питания одной из трехфазных обмоток и вторым выходом (13) для питания обмотки (14) возбуждения. В устройство введен общий для всех контроллеров источник (15) бесперебойного питания, снабженный аккумулятором (16). Контроллеры (5) связаны двунаправленным интерфейсом (17), предназначенным для сопряжения с системой (18) технологического управления. Дополнительно введен периферийный контроллер (19), который связан с управляющими контроллерами (5) всех преобразователей частоты (1-4) другим двунаправленным интерфейсом (20), предназначенным для сопряжения устройства с датчиком (21) положения ротора и датчиками (22-26) температуры узлов электродвигателя (12). Периферийный контроллер (19) подключен к источнику (15) бесперебойного питания. Возможность непрерывного контроля температуры узлов (обмоток и подшипников) индукторного электродвигателя дополнительно повышает надежность.

Область техники

Полезная модель относится к частотно-регулируемым электроприводам переменного тока, и может найти применение для управления индукторными электродвигателями механизмов, неплановый перерыв в работе которых недопустим (например, сетевых насосов теплоэлектростанций, насосов водоснабжения и откачки сточных вод и т.п.).

Уровень техники

Известны устройства управления электроприводом на базе индукторного электродвигателя, имеющего обмотку возбуждения и несколько независимых трехфазных обмоток, размещенных на его статоре [патенты RU 47147 U1, Н02Р 1/00, 2005 г. и RU 53515 U1, Н02М 5/40, 2006 г.]. Известные устройства содержат преобразователи частоты (по числу трехфазных обмоток двигателя), каждый из которых снабжен управляющим контроллером, силовым вводом, первым выходом, предназначенным для питания одной из трехфазных обмоток индукторного электродвигателя, вторым выходом, предназначенным для питания обмотки возбуждения индукторного электродвигателя, и входом для подключения датчика положения ротора, при этом управляющие контроллеры преобразователей частоты связаны между собой по двунаправленному интерфейсу (локальной сетью). Устройство по патенту RU 47147 U1 питается трехфазным напряжением от одного фидера, а устройство по RU 53515 U1, принятое за прототип, от двух независимых фидеров через устройство распределения силового питания, при этом в обоих устройствах управляющие контроллеры снабжаются электроэнергией от силового ввода соответствующего преобразователя частоты.

Устройство-прототип позволяет поддерживать работу электропривода при перерывах в подаче электроэнергии на одном из фидеров за счет увеличения мощности, отдаваемой преобразователями частоты, питающими другие трехфазные обмотки электродвигателя, а также благодаря резервированию фидеров (устройство распределения силового питания переключает силовые вводы соответствующих преобразователей частоты, потерявших силовое питание, к другому фидеру).

Недостаток прототипа состоит в том, что на время переключения силовых вводов, от которых в устройстве-прототипе получают электроэнергию управляющие контроллеры, теряется управляемость контроллеров и преобразователей частоты. Это снижает надежность и увеличивает длительность переходных процессов при пропадании или снижении напряжения на одном из питающих фидеров.

Задача полезной модели - устранить указанный недостаток, обеспечив управляемость каждого преобразователя частоты независимо от напряжения на его силовом вводе.

Раскрытие полезной модели

Технический результат полезной модели состоит в повышении надежности функционирования электропривода при перерывах подачи электроэнергии на силовые вводы отдельных преобразователей частоты, а также в сокращении времени переходных процессов.

Предметом полезной модели является устройство управления индукторным электроприводом механизма непрерывного действия, содержащее преобразователи частоты, каждый из которых снабжен управляющим контроллером, силовым вводом, первым и вторым выходами, предназначенными для питания одной из трехфазных обмоток и обмотки возбуждения индукторного электродвигателя соответственно, при этом управляющие контроллеры преобразователей частоты

подключены к общему источнику бесперебойного питания, снабженному аккумулятором, и связаны двунаправленным интерфейсом, предназначенным для сопряжения с системой технологического управления.

Развитие полезной модели состоит в том, что введен периферийный контроллер, который подключен к общему источнику бесперебойного питания, связан с управляющими контроллерами всех преобразователей частоты дополнительным двунаправленным интерфейсом и предназначен для сопряжения с датчиками положения ротора и температуры узлов индукторного электродвигателя.

Это позволяет дополнительно повысить надежность за счет непрерывного контроля температуры узлов (обмоток и подшипников) индукторного электродвигателя.

Осуществление полезной модели

Осуществление полезной модели с учетом ее развития иллюстрирует фиг.1.

На ней показаны преобразователи частоты 1-4, каждый из которых снабжен управляющим контроллером 5, силовым вводом 6, первым выходом 7, предназначенным для питания одной из трехфазных обмоток 8-11 индукторного электродвигателя 12 и вторым выходом 13, предназначенным для питания обмотки 14 возбуждения электродвигателя 12. В состав полезной модели входит общий источник 15 бесперебойного питания, снабженный аккумулятором 16. К источнику 15 подключены управляющие контроллеры 5 преобразователей 1-4. Контроллеры 5 всех преобразователей 1-4 связаны двунаправленным интерфейсом 17, который предназначен для сопряжения с системой 18 технологического управления приводимым механизмом.

В состав устройства входит периферийный контроллер 19, также подключенный к источнику бесперебойного питания 15. Контроллер 19

связан с управляющими контроллерами 5 всех преобразователей 1-4 дополнительным двунаправленным интерфейсом 20 и предназначен для сопряжения устройства с датчиками, которые на фиг.1 подключены к его входам: датчик 21 положения ротора и датчики 22-26 температуры узлов (обмоток и подшипников) индукторного электродвигателя 12.

Для иллюстрации работы устройства на фиг.1 также показаны силовые элементы 27 и 28 в составе преобразователя 4.

Устройство работает следующим образом.

Трехфазное напряжение поступает на силовые вводы 6 преобразователей 1-4 с одного или нескольких фидеров. Из напряжения, поступившего на вход 6 преобразователя 4, силовой элемент 27 под управлением контроллера 5 формирует на выводе 7 трехфазное напряжение регулируемой частоты и величины, которое поступает (через коммутирующую аппаратуру, непоказанную на фиг.1) на обмотку 11 электродвигателя 12. Одновременно из переменного напряжения на вводе 6 силовой элемент 28 под управлением контроллера 5 формирует постоянное напряжение, которое с выхода 13 питает обмотку 14 возбуждения электродвигателя 12. Аналогичным образом работают преобразователи 1-3.

Скорость вращения электродвигателя 12 задается (в цифровом виде) системой 18 через интерфейс 17 на контроллеры 5, которые соответствующим образом воздействуют на силовые элементы 27 и 28. При регулировании скорости вращения с использованием обратной связи она обеспечивается с помощью датчика 21 положения ротора. Сигналы с датчиков 22-26 температуры обмоток и подшипников электродвигателя 12 поступают через периферийный контроллер 19 и интерфейс 20 в контроллеры 5.

В случае пропадания напряжения на одном или нескольких вводах 6 перестают получать питание и соответствующие трехфазные обмотки

8-11. Контроллеры 5, обмениваясь информацией по интерфейсу 17 (и/или интерфейсу 20), обеспечивают перераспределение недостающей мощности между оставшимися в работе трехфазными обмотками на время восстановления напряжения на всех вводах 6.

Как видно из описания работы, для обеспечения полной управляемости силовых элементов 27 и 28 в составе каждого преобразователя 1-4 контроллеры 5 должны функционировать независимо от наличия напряжения на вводах 6. Это обеспечивается за счет введения в устройство источника 15, снабженного аккумулятором 16. Источник 15 бесперебойно поддерживает питающее напряжение на контроллерах 5 всех преобразователей 1-4 и на контроллере 19 независимо от напряжения на силовых вводах 6.

Вся необходимая информация о работе электродвигателя 12 и преобразователей 1-4 передается через интерфейс 17 в систему управления 18, которая получает возможность учитывать информацию о температуре узлов электродвигателя 12, поступающей с датчиков 22-26, через дополнительно введенный контроллер 19. Это позволяет дополнительно повысить надежность и продлить эксплуатационный ресурс электропривода.

1. Устройство управления индукторным электроприводом механизма непрерывного действия, содержащее преобразователи частоты, каждый из которых снабжен управляющим контроллером, силовым вводом, первым и вторым выходами, предназначенными для питания одной из трехфазных обмоток и обмотки возбуждения индукторного электродвигателя соответственно, при этом управляющие контроллеры преобразователей частоты подключены к общему источнику бесперебойного питания, снабженному аккумулятором, и связаны двунаправленным интерфейсом, предназначенным для сопряжения с системой технологического управления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен периферийный контроллер, который подключен к общему источнику бесперебойного питания, связан с управляющими контроллерами всех преобразователей частоты дополнительным двунаправленным интерфейсом и предназначен для сопряжения с датчиками положения ротора и температуры узлов индукторного электродвигателя.