УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПООЧЕРЕДНОГО ПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ГРУППЫ Российский патент 2006 года по МПК H02P1/58 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам пуска электродвигателей, и может быть использовано для пуска агрегатов большой мощности, в частности электропривода газоперекачивающих агрегатов.

Известно устройство для пуска и самозапуска синхронного электродвигателя (А.с. СССР № 928572, кл. Н 02 Р 1/50, БИ № 18, 1982), содержащее питающую сеть, первый пусковой коммутационный аппарат, входы которого соединены с соответствующими фазами питающей сети, синхронный электродвигатель, входные выводы обмоток которого со стороны источника питания подключены к выходам первого пускового коммутационного аппарата, первый шунтирующий коммутационный аппарат, который соединен с обмотками статора со стороны нейтрали, силовой двухобмоточный трансформатор, первая обмотка которого подключена к обмоткам статора электродвигателя со стороны нейтрали, а вторая обмотка силового двухобмоточного трансформатора шунтирована вторым шунтирующим коммутационным аппаратом и подключена через второй пусковой коммутирующий аппарат к питающей сети.

Данное устройство для пуска и самозапуска синхронного электродвигателя также, как и заявляемое устройство для поочередного пуска электродвигателей группы, содержит трехфазную питающую сеть, первый трехфазный коммутационный аппарат, первый, второй и третий вход которого подключен к одной из фаз питающей сети, трехфазный электродвигатель, входы первой, второй и третьей фазных обмоток статора которого соединены соответстственно с первым, вторым и третьим выходами первого коммутационного аппарата, вторые трехфазные коммутационные аппараты, третьи трехфазные коммутационные аппараты. Однако отсутствие пусковой шины и ограничителя пускового тока резко сужает функциональные возможности известного устройства, так как оно не позволяет одним устройством производить поочередный пуск каждого электродвигателя группы.

Наиболее близким по технической сущности является устройство первичной коммутации (П.Ж.Озол. Автоматизация компрессорных станций с электроприводными газоперекачивающими агрегатами. Ленинград, Недра, 1981, с.20, рис. 1.7), содержащее питающую сеть, первые трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий вход каждого из которых подключен к одной из фаз питающей сети, трехфазные электродвигатели, выходы фазных обмоток статора каждого из которых соединены между собой, вторые трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий входы каждого из которых подключены соответственно к входу первой, второй и третьей фазных обмоток статора соответствующего трехфазного электродвигателя и к первому, второму и третьему выходам соответствующего первого коммутационного аппарата, отключающий трехфазный коммутационный аппарат, первый, второй и третий вход которого подключен к одной из фаз питающей сети, ограничитель пускового тока, выполненный в виде трехфазного реактора, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам отключающего трехфазного коммутационного аппарата, трехфазную пусковую шину, к первой, второй и третьей фазе которой подключены соответственно первые, вторые и третьи выходы вторых трехфазных коммутационных аппаратов и первый, второй и третий выходы ограничителя пускового тока.

Данное устройство первичной коммутации также, как и заявляемое устройство для поочередного пуска электродвигателей группы, содержит трехфазную питающую сеть, первые трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий вход каждого из которых подключен к одной из фаз питающей сети, трехфазные электродвигатели, вход первой, второй и третьей фазных обмоток статора каждого из которых соединен соответственно с первым, вторым и третьим выходом соответствующего первого коммутационного аппарата, вторые трехфазные коммутационные аппараты, трехфазную пусковую шину, ограничитель пускового тока, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первой, второй и третьей фазой пусковой шины и с первыми, вторыми и третьими выходами каждого второго трехфазного коммутационного аппарата. Однако отсутствие третьих трехфазных коммутационных аппаратов и их связей с другими элементами устройства ограничивает область применения известного устройства, так оно не может быть использовано для поочередного пуска электродвигателей, питающихся от различных секций питающей сети, выходные напряжения которых не равны между собой. Так, например, допустим, что ограничитель пускового тока питается от секции с напряжением U₁, а запускается электродвигатель, питающийся от секции с напряжением U₂, тогда ток электродвигателя - I_дв при пуске электродвигателя через ограничитель пускового тока будет равен

I_дв=(U₀-Е_дв):(Z_дв+Z_о),

где Е_дв, Z_дв - соответственно электродвижущая сила и полное сопротивление двигателя;

Z_o - полное сопротивление ограничителя пускового тока.

По мере разгона электродвигателя его электродвижущая сила увеличивается и к моменту окончания разгона Е_дв≈U₁, тогда при включении первого коммутационного аппарата для переключения электродвигателя на питание от своей секции возникнет бросок тока электродвигателя, величина которого, как следует из формулы

I_дв=(U₂-Е_дв): Z_дв≈(U₂-U₁):Z_дв,

определяется разностью напряжений секций питающей сети, от которых питаются электродвигатель и цепь ограничения тока ограничителя тока. Кроме того, в этом случае к ограничителю тока оказывается подключено с одной стороны напряжение U₁, а с другой - напряжение U₂, поэтому через него начинать протекать уравнительный межсекционный ток - I_о

I_o=(U₂-U₁):Z_o.

Если ограничитель пускового тока выполнен управляемым - в виде тиристорного регулятора напряжения, то, так как в момент окончания разгона он полностью открыт, его сопротивление очень мало Z_o≈0 и величина тока через ограничитель пускового тока достигает аварийного значения, что ведет к выходу его из строя.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для поочередного пуска электродвигателей группы за счет расширения области его применения путем введения в устройство третьих коммутационных аппаратов и новых связей.

Поставленная задача решается тем, что в известное устройство для поочередного пуска электродвигателей группы, содержащее трехфазную питающую сеть, разделенную на секции, первые трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий вход каждого из которых подключен к одной из фаз соответствующей секции питающей сети, трехфазные электродвигатели, вход первой, второй и третьей фазных обмоток статора каждого из которых соединен соответственно с первым, вторым и третьим выходом соответствующего первого коммутационного аппарата, вторые трехфазные коммутационные аппараты, трехфазную пусковую шину, ограничитель пускового тока, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первой, второй и третьей фазой пусковой шины и с первым, вторым и третьим выходами каждого второго трехфазного коммутационного аппарата, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ введены третьи трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий вход каждого из которых подключен соответственно к первому, второму и третьему входам соответствующего второго трехфазного коммутационного аппарата, которые подключены к выходам соответственно первой, второй и третьей фазной обмотки соответствующего трехфазного двигателя, первый, второй и третий выходы каждого третьего трехфазного коммутационного аппарата соединены между собой.

Введение в устройство для поочередного пуска электродвигателей группы третьих коммутационных аппаратов, каждый из которых предназначен для одного соответствующего ему электродвигателя, и новых связей позволяет расширить область его применения и использовать данное устройство для пуска мощных электродвигателей, которые питаются от разных секций питающей сети, и, кроме того, применить управляемые ограничителя пускового тока, например, выполненные на основе тиристорного регулятора напряжения, которые можно использовать в схемах управления величиной пускового тока по заданному алгоритму.

На чертежах приведены:

фиг.1 - схема устройства для поочередного пуска электродвигателей группы;

фиг.2 - первый вариант выполнения ограничителя пускового тока;

фиг.3 - второй вариант выполнения ограничителя пускового тока.

Устройство для поочередного пуска электродвигателей группы (фиг.1) содержит трехфазную питающую сеть 1, разделенную на секции 1-1, 1-2, ..., 1-i, первые трехфазные коммутационные аппараты 2-1, 2-2, ..., 2-n, первый, второй и третий вход каждого из которых подключены к одной из фаз соответствующей секции питающей сети 1, трехфазные двигатели 3-1, 3-2, ..., 3-n, вход первой, второй и третьей фазных обмоток статора каждого из которых соединен соответственно с первым, вторым и третьим выходом соответствующего коммутационного аппарата 2-1, 2-2, ..., 2-n, вторые трехфазные коммутационные аппараты 4-1, 4-2, ..., 4-n, третьи трехфазные коммутационные аппараты 5-1, 5-2, ..., 5-n, первый, второй и третий вход каждого из которых подключен соответственно к первому, второму и третьему входам соответствующего второго трехфазного коммутационного аппарата 4-1, 4-2, ..., 4-n, которые подключены к выходам соответственно первой, второй и третьей фазной обмотки соответствующего трехфазного двигателя 3-1, 3-2, ..., 3-n, первый, второй и третий выходы каждого третьего трехфазного коммутационного аппарата 5-1, 5-2, ..., 5-n соединены между собой, трехфазную пусковую шину 6, к первой, второй и третьей фазе которой подключены соответственно первый, второй и третий выходы каждого второго трехфазного коммутационного аппарата 4-1, 4-2, ..., 4-n, ограничитель пускового тока 7, первый, второй и третий входы которого соединены с первой, второй и третье фазой пусковой шины 6. На фиг.1 показана также шина 8, подключенная к четвертым входам коммутационных аппаратов 2-1, 2-2, ..., 2-n, 4-1, 4-2, ..., 4-n, 5-1, 5-2, ..., 5-n, и предназначенная для подачи сигналов переключения коммутационных аппаратов 2-1, 2-2, ..., 2-n, 4-1, 4-2, ..., 4-n, 5-1, 5-2, ..., 5-n при наличии блока управления электродвигателем.

Ограничитель пускового тока 7 может быть выполнен неуправляемым - фиг.2 или управляемым - фиг.3. Неуправляемый ограничитель пускового тока - фиг.2 содержит реактор 9 с фазными обмотками 9-1, 9-2 и 9-3, входную шину 10, которая соединена с первыми выводами фазных обмоток 9-1, 9-2 и 9-3, при этом вторые выводы фазных обмоток 9-1, 9-2 и 9-3 соединены между собой. Управляемый ограничитель тока - фиг.3 содержит тиристорный регулятор напряжения 11, блок управления 12, первые выходы которого подключены ко вторым (управляющим) входам тиристорного регулятора напряжения 11, входные шины 13, которые соединены с первыми входами тиристорного регулятора напряжения 11, выходы которого соединены между собой, информационные шины 14, которые соединены с входами блока управления 12. Кроме того, на фиг.3 показаны выходные шины 15, которые соединены со вторыми выходами блока управления 12 и которые используются для выдачи управляющих сигналов, например для автоматического включения или выключения соответствующих коммутационных аппаратов одного из 2-1, 2-2, ..., 2-n, 4-1, 4-2, ..., 4-n, 5-1, 5-2, ..., 5-n, а также в том случае, если блок управления 12 используется еще и для управления при пуске электродвигателя другими элементами электродвигателя, например блоком возбуждения.

Устройство для поочередного пуска электродвигателей группы работает следующим образом.

Устройство для поочередного пуска электродвигателей группы производит пуск только одного электродвигателя группы, так как одновременный пуск более, чем одного электродвигателя большой мощности недопустим как по технологическим ограничениям, так и по ограничениям питающей сети из-за большой величины пусковых токов, а пуск электродвигателя группы, если в группе есть уже работающие электродвигатели, разрешен, так как ток, потребляемый работающими в номинальном режиме электродвигателями, существенно меньше пускового. Исходное состояние устройства для поочередного пуска электродвигателей группы зависит от состояния электродвигателей, если все двигатели не работают, то все коммутационные аппараты 2-1, 2-2, ..., 2-n, 4-1, 4-2, ..., 4-n, 5-1, 5-2, ..., 5-n разомкнуты, если какие-либо электродвигатели включены и находятся в работе, например 3-k и 3-m (k≤n, m≤n), то соответствующие им первые 2-k и 2-m и третьи 5-k и 5-m коммутационные аппараты замкнуты, а вторые 4-k и 4-m коммутационные аппараты разомкнуты, то есть у работающих электродвигателей замкнуты соответствующие им первые и третьи коммутационные аппараты и разомкнуты соответствующие им вторые коммутационные аппараты.

Для пуска электродвигателя, например 3-j, необходимо последовательно замкнуть второй 4-j коммутационный аппарат, а потом - первый 2-j коммутационный аппарат. При этом выходы электродвигателя 3-j через второй 4-j коммутационный аппарат подключаются к пусковой шине 6, а через нее - к ограничителю пускового тока 7, потом входы электродвигателя 3-j через первый 2-j коммутационный аппарат подключаются к соответствующей секции питающей сети 1-h (h≤i). Начинается пуск электродвигателя 3-j, во время которого пусковой ток ограничен ограничителем пускового тока 7. При использовании варианта неуправляемого ограничителя тока 7, выполненного на трехфазном реакторе, пусковой ток не управляется, его величина при пуске зависит только от суммарного полного сопротивления электродвигателя 3-j и ограничителя пускового тока 7 и от ЭДС электродвигателя 3-j. При использовании варианта управляемого ограничителя тока 7, выполненного на тиристорном регуляторе напряжения 11, на его управляющие входы подаются с первых выходов блока управления 12 импульсы, обеспечивающие заданный закон изменения пускового тока. По окончании пуска, когда электродвигатель 3-j разгонится до установившейся скорости, близкой к номинальной, и пусковой ток также снизится до установившегося значения, соответствующего этой скорости, замыкают третий 5-j коммутационный аппарат, который шунтирует пусковую шину 6 и ограничитель пускового тока 7. После этого размыкают второй 4-j коммутационный аппарат. Устройство для поочередного пуска электродвигателей группы готово к пуску следующего двигателя.

В заявляемом устройстве обеспечивается пуск любого электродвигателя группы независимо от того, к какой секции питающей сети он подключен, с помощью одного ограничителя тока. Протекание межсекционного уравнительного тока исключено за счет того, что ограничитель пускового тока подключен к пусковой шине, которая по окончании пуска отключается как от электродвигателя, так и от той секции питающей сети, к которой подключен электродвигатель.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в любых отраслях народного хозяйства для пуска агрегатов большой мощности, например, в газовой или нефтяной промышленности. Техническим результатом является расширение области применения и обеспечение пуска мощных электродвигателей, которые питаются от разных секций питающей сети. Устройство для поочередного пуска электродвигателей группы содержит трехфазную питающую сеть, разделенную на секции, первые трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий вход каждого из которых подключены к одной из фаз соответствующей секции питающей сети, трехфазные двигатели, вход первой, второй и третьей фазных обмоток статора каждого из которых соединен соответственно с первым, вторым и третьим выходом соответствующего первого коммутационного аппарата, вторые трехфазные коммутационные аппараты, третьи трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий вход каждого из которых подключен соответственно к первому, второму и третьему входам соответствующего второго трехфазного коммутационного аппарата, которые подключены к выходам соответственно первой, второй и третьей фазной обмотки соответствующего трехфазного двигателя, первый, второй и третий выходы каждого третьего трехфазного коммутационного аппарата соединены между собой, трехфазную пусковую шину, к первой, второй и третьей фазе которой подключены соответственно первой, второй и третий выходы каждого второго трехфазного коммутационного аппарата, ограничитель пускового тока, первый, второй и третий входы которого соединены с первой, второй и третьей фазой пусковой шины. 3 ил.

Устройство для поочередного пуска электродвигателей группы, содержащее трехфазную питающую сеть, разделенную на секции, первые трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий вход каждого из которых подключен к одной из фаз соответствующей секции питающей сети, трехфазные электродвигатели, вход первой, второй и третьей фазных обмоток статора каждого из которых соединен соответственно с первым, вторым и третьим выходом соответствующего первого коммутационного аппарата, вторые трехфазные коммутационные аппараты, трехфазную пусковую шину, ограничитель пускового тока, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первой, второй и третьей фазой пусковой шины и с первым, вторым и третьим выходами каждого второго трехфазного коммутационного аппарата, отличающееся тем, что в него введены третьи трехфазные коммутационные аппараты, первый, второй и третий вход каждого из которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам соответствующего второго трехфазного коммутационного аппарата, которые подключены к выходам соответственно первой, второй и третьей фазной обмотки соответствующего трехфазного двигателя, первый, второй и третий выходы каждого третьего трехфазного коммутационного аппарата соединены между собой.