Электропривод для непрерывных процессов
Электропривод для непрерывных процессов, включающий вентильно-индукторный электродвигатель с многофазной независимой обмоткой статора, разделенной на независимые каналы, датчик положения ротора, преобразователи частоты, автоматическая система управления технологическим процессом (АСУ ТП), два взаиморезервированных контроллера, соединенных между собой в единую сеть с целью двунаправленной передачи данных, периферийных модулей ввода-вывода сигналов с датчиков и конечных выключателей, соединенных с контроллерами промышленной сетью, а также устройства автоматического включения резерва (АВР), соответствующие вводы которых соединены с выводами силовых трансформаторов напряжения, а выводы соединены между собой и с независимыми вводами устройств распределения силового питания с коммутационной и защитной аппаратурой, расположенной в силовом щите, преобразователи частоты, входы которых соединены с независимыми между собой выводами устройств распределения силового питания, устройства распределения питания и защиты в силовом щите подключены независимыми вводами к соответствующим выводам преобразователей частоты, а выводы соединены с соответствующими статорными обмотками электродвигателя, каждый преобразователь частоты имеет выходы для питания независимой обмотки возбуждения электродвигателя, а также информационные входы, на которые, с помощью блока транслятора сигналов, поступают сигналы от датчика положения ротора, датчиков температуры, встроенных в электродвигатель, при этом все преобразователи связаны между собой промышленной сетью CAN (Controller area network), а контроллеры преобразователей, контроллеры АСУ ТП и модули ввода-вывода запитаны от источника бесперебойного питания (ИБП).
1 п. ф-лы, 2 ил., 2 источ. инф.
Область техники, к которой относится изобретение
Предложение относится к устройствам, в которых используется преобразование переменного напряжения на входе в переменное напряжение, на выходе с промежуточным преобразованием в постоянное напряжение для изменения напряжения и частоты. Предложение может быть использовано в электроприводе мощностью от 315 до 2500 кВт в тех случаях, когда одним из главных критериев нормального протекания технологического процесса является непрерывность работы исполнительных двигателей, например, многофазных вентильно-индукторных электродвигателей.
Уровень техники
Известен электропривод (Пат. RU 2185701, МПК 6 Н02К 29/06, опублик. 20.07.2002 г.), включающий устройство распределения силового питания, коммутационную и защитную аппаратуру, электродвигатель с многофазной обмоткой статора, разделенной на каналы с независимым питанием и датчики координат расположения ротора.
Недостатком известного электропривода является невозможность работы двигателя с регулируемым электромагнитным потоком возбуждения в связи с отсутствием независимой обмотки возбуждения.
Наиболее близким заявленному устройству является электропривод, включающий вентильный электродвигатель с многофазной независимой обмоткой статора, разделенной на независимые каналы, датчик положения ротора, автономный инвертор тока со сглаживающим дросселем (Пат. RU 2116897, МПК6
Н02К 29/06, опублик. 10.08.1998 г.). В известном устройстве информация о значении токов используется для определения углов коммутации в любом режиме работы.
Недостатком известного электропривода является использование удвоенного числа транзисторов, приходящихся на фазу и сложность системы управления коммутацией.
Сущность предложения
Решаемой технической задачей является обеспечение бесперебойности работы электропривода, расширение области его применения, в части использования в качестве электропривода сетевых насосов, приточных или вытяжных вентиляторов тепловых и электрических станций, электроприводов насосов, установленных в системе водоканала населенного пункта или промышленного центра для подачи питьевой воды или откачки сточных вод.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известном электроприводе, включающем вентильно-индукторный электродвигатель с многофазной независимой обмоткой статора, разделенной на независимые каналы, датчик положения ротора, преобразователь частот и микропроцессорный блок управления, согласно предложению, дополнительно введены: автоматическая система управления технологическим процессом (АСУ ТП), два взаиморезервированных контроллера, соединенных между собой в единую сеть с целью двунаправленной передачи данных, периферийных модулей ввода-вывода сигналов с датчиков и конечных выключателей, соединенных с контроллерами промышленной сетью, а также устройства автоматического включения резерва (АВР), соответствующие вводы которых соединены с выводами силовых трансформаторов напряжения, а выводы соединены между собой и с независимыми вводами устройств распределения силового питания с коммутационной и защитной аппаратурой, расположенной в силовом щите, входы которых соединены с независимыми между собой выводами устройств распределения силового питания, устройства распределения питания и защиты в силовом
щите, подключены независимыми вводами к соответствующим выводам преобразователей частоты, а выводы соединены с соответствующими статорными обмотками электродвигателя, каждый преобразователь частоты имеет выходы для питания независимой обмотки возбуждения электродвигателя, а также информационные входы, на которые, с помощью блока транслятора сигналов, поступают сигналы от датчика положения ротора, датчиков температуры, встроенных в электродвигатель и сигналы АСУ ТП, все преобразователи связаны между собой промышленной сетью CAN (Controller area network), а контроллеры преобразователей, контроллеры АСУ ТП и модули ввода-вывода запитаны от источника бесперебойного питания (ИБП).
Сведения, подтверждающие возможность осуществления предложения
Возможность осуществления предложения иллюстрируется электрической схемой и примером описания работы одного из вариантов конструкторского исполнения вентильно-индукторного электропривода.
Фиг.1. Схема электропривода для непрерывных процессов с вентильно-индукторным двигателем.
Фиг.2. Фотография опытного образца электропривода для непрерывных процессов с вентильно-индукторным двигателем.
Описание конструкции электропривода. Электропривод для непрерывных процессов включает вентильно-индукторный электродвигатель (10) с многофазной независимой обмоткой статора (7), разделенной на независимые каналы, датчик положения ротора (9), преобразователи частоты (5) и автоматические интеллектуальные выключатели нагрузки (1), подключенные входами к двум независимым вводам питания (ввод питания 1 и ввод питания 2), а выходы (1) подключены к вводам силовых трансформаторов напряжения (2), выходы трансформаторов соединены с соответствующими входами устройств автоматического включения резерва (3), которые в свою очередь соединены с независимыми силовыми вводами устройства распределения силового питания (4) с коммутационной и защитной аппаратурой.
Входы преобразователей частоты (5) соединены с независимыми между собой выходами устройства распределения силового питания (4). Каждый преобразователь частоты (5) имеет силовые выходы для питания статорных обмоток (7) и выходы для питания независимых обмоток возбуждения (8) электродвигателя, а своими информационными входами подключен к выходу датчика положения ротора с помощью блока периферийных устройств (11). Все преобразователи соединены между собой и периферийными устройствами CAN шиной и промышленной шиной стандарта RS-485. Силовой щит (6) с коммутационной и защитной аппаратурой подключен своими независимыми входами к соответствующим силовым выходам преобразователей частоты (5), а независимыми выходами соединен с соответствующими статорными обмотками (7) электродвигателя (10).
Описание работы электропривода:
Переменное трехфазное напряжение с ввода питания 1 и ввода питания 2 одновременно поступает на силовые вводы интеллектуальных автоматических выключателей (1), затем на силовые входы трансформаторов напряжения (2), выходы которых в свою очередь соединены с входами устройств автоматического включения резерва. С выходов устройств автоматического включения резерва (3) напряжение подается на независимые входы устройства распределения сетевого питания (4). Происходит включение встроенной в устройство коммутационной и защитной аппаратуры, вследствие чего появляется напряжение на независимых выходах этого устройства, а соответственно и на входах преобразователей частоты (5). Получив питание, преобразователи частоты подают на свои соответствующие выходы напряжение для питания обмоток возбуждения (8) электродвигателя (10), с выхода датчика положения ротора (9), пройдя через блок транслятор сигналов (11), начинают поступать сигналы в систему управления каждого преобразователя по информационным входам, происходит срабатывание коммутационной аппаратуры в силовом щите (6) электродвигателя. Электропривод готов к работе. Все преобразователи частоты (5) соединены между собой промышленной сетью CAN (Controller area network), поэтому по команде пуск с пульта оператора любого преобразователя частоты или от контроллера
АСУ ТП (12) формируется напряжение одновременно на силовых выводах каждого преобразователя частоты, которое поступает на независимые входы силового щита (6) и через встроенную коммутационную аппаратуру передается на независимые выходы, подключенные к статорным обмоткам (7) электродвигателя (10). Электродвигатель, получив питание, начинает вращаться. К промышленной сети подключена автоматизированная система управления технологическим процессом, состоящая из непосредственно шкафа АСУ ТП (12) с двумя взаиморезервированными контроллерами, модулей сбора информации (13) и персональных компьютеров (14), которые осуществляют управление приводом, сбор и архивирование параметров работы электропривода. В случае пропадания напряжения на одном из каналов сетевого питания происходит быстрое автоматическое переключение на другой канал. Во время этого переключения задается необходимый режим работы электропривода с кратковременным использованием заложенного резерва по мощности электродвигателя и преобразователей частоты, вследствие чего электропривод продолжает работать без остановки и потери мощности на валу. После переключения на второй ввод питания необходимость использования резерва по мощности исчезает, и электропривод работает в номинальном режиме. При восстановлении напряжения на ранее отключившемся вводе питания происходит переключение обратно на него, и электропривод возвращается в исходный режим работы, таким образом обеспечивается непрерывность работы электропривода и повышение его надежности.
Электропривод для непрерывных процессов, включающий вентильно-индукторный электродвигатель с многофазной независимой обмоткой статора, разделенной на независимые каналы, датчик положения ротора, преобразователь частоты и микропроцессорный блок управления, отличающийся тем, что в электропривод дополнительно введены: автоматическая система управления технологическим процессом (АСУ ТП), два взаиморезервированных контроллера, соединенных между собой в единую сеть с целью двунаправленной передачи данных, периферийных модулей ввода-вывода сигналов с датчиков и конечных выключателей, соединенных с контроллерами промышленной сетью, а также устройства автоматического включения резерва (АВР), соответствующие вводы которых соединены с выводами силовых трансформаторов напряжения, а выводы соединены между собой и с независимыми вводами устройств распределения силового питания с коммутационной и защитной аппаратурой, расположенной в силовом щите, преобразователи частоты, входы которых соединены с независимыми между собой выводами устройств распределения силового питания, устройства распределения питания и защиты в силовом щите подключены независимыми вводами к соответствующим выводам преобразователей частоты, а выводы соединены с соответствующими статорными обмотками электродвигателя, каждый преобразователь частоты имеет выходы для питания независимой обмотки возбуждения электродвигателя, а также информационные входы, на которые, с помощью блока транслятора сигналов, поступают сигналы от датчика положения ротора, датчиков температуры, встроенных в электродвигатель, при этом все преобразователи связаны между собой промышленной сетью CAN (Controller area network), а контроллеры преобразователей, контроллеры АСУ ТП и модули ввода-вывода запитаны от источника бесперебойного питания (ИБП).
