СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОГРУЖНОГО НАСОСА И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОГРУЖНОГО НАСОСА Российский патент 2007 года по МПК H02P1/30 H02H7/08 H02H7/10 

Изобретение относится к управлению трехфазными асинхронными электродвигателями погружных насосов, применяемых преимущественно для нефтедобычи.

Широко применяется способ управления трехфазными асинхронными электродвигателями погружных насосов, заключающийся в управлении трехфазным асинхронным электродвигателем с использованием частотного регулятора и позволяющий регулировать частоту вращения ротора электродвигателя.

Описанный способ управления реализован в станции управления трехфазными асинхронными электродвигателями серии "Электон-05" (см. фиг.1, 2 изготовитель ЗАО "Электон", г.Радужный, Владимирская обл., ЦТКД 065 РЭ), содержащей частотный регулятор и систему управления. Частотный регулятор позволяет регулировать частоту вращения ротора электродвигателя. Система управления позволяет задавать режимы работы и управлять работой частотного регулятора.

Ближайший аналог, изображенный на фиг.2, содержит входные клеммы ВхК для подключения трехфазной электрической сети, автоматический выключатель К, управляющий подачей электропитания на частотный регулятор ЧР и обеспечивающий защиту от короткого замыкания в цепи ЧР. Включенный в схему контроллер Контр1 обеспечивает управление работой частотного регулятора ЧР, а также контроль таких параметров, как напряжение трехфазной электрической сети Uc и ток силовой цепи частотного регулятора. Контроллер Контр2 предназначен для осуществления взаимодействия с пользователем; выходные клеммы ВыхК предназначены для соединения устройства с повышающим трансформатором и далее с трехфазным асинхронным электродвигателем.

Недостатком описанного способа и устройства для его осуществления является невозможность управления электродвигателем при отказе частотного регулятора или при невозможности запуска электродвигателя с использованием частотного регулятора, например, при заклинивании ротора электродвигателя.

Целью заявляемого технического решения является обеспечение возможности управления трехфазным асинхронным электродвигателем как с использованием частотного регулятора, так и напрямую от электрической сети с сохранением возможности управления при отказе частотного регулятора или невозможности запуска электродвигателя с использованием частотного регулятора, при одновременной простоте реализации данного способа в устройстве.

Указанная цель достигается введением дополнительного режима управления электродвигателем - режима прямого пуска, непосредственно от электрической сети.

В устройстве описанный режим реализован путем включения в схему дополнительной цепи прямого пуска, состоящей из проводников, передающих электроэнергию минуя частотный регулятор и переключателя режимов управления трехфазным асинхронным электродвигателем, при помощи которого задается либо режим управления с использованием частотного регулятора, либо режим прямого пуска.

Способ управления асинхронным электродвигателем проиллюстрирован фиг.3. В нормальном режиме работы при помощи переключателя режимов управления задают режим управления электродвигателем с использованием частотного регулятора. В этом режиме передача электроэнергии на электродвигатель происходит по цепи: трехфазная электрическая сеть, частотный регулятор 1, повышающий трансформатор напряжения 2, трехфазный асинхронный электродвигатель 3. При возникновении аварийного режима, например, при отказе частотного регулятора 1 или заклинивании ротора электродвигателя 3, при помощи переключателя режимов управления 4 задают режим прямого пуска от электрической сети. В этом режиме передача электроэнергии на электродвигатель происходит минуя частотный регулятор по цепи: трехфазная электрическая сеть, повышающий трансформатор напряжения 2, трехфазный асинхронный электродвигатель 3.

Устройство для реализации выше описанного способа управления трехфазным асинхронным электродвигателем - система управления электродвигателем погружных насосов - проиллюстрировано Фиг.4.

Устройство содержит входные клеммы 5 для подключения трехфазной электрической сети, ключ 6, управляющий подачей электропитания на частотный регулятор 1; входной фильтр 7, служащий для уменьшения влияния частотного регулятора 1 на трехфазную электрическую сеть; выходной фильтр 8, служащий для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя 3 от повышенных выбросов напряжения, возникающих при работе частотного регулятора; переключатель цепей - ключ 4, служащий для переключения режимов управления трехфазным асинхронным электродвигателем; ключ 9, управляемый контроллером 10 и предназначенный для отключения электродвигателя при возникновении аварийной ситуации; выходные клеммы 11, предназначенные для соединения устройства с повышающим трансформатором 2, предназначенным для повышения напряжения питания электродвигателя до 2,5 кВ, и далее с трехфазным асинхронным электродвигателем.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме ключ 4 устанавливается в положение "Частотное регулирование", при этом происходит замыкание ключа 6. В этом режиме управление электродвигателем происходит через частотный регулятор. Контроллер задает режим работы частотного регулятора, контролирует электрические параметры - напряжение трехфазной электрической сети (Uc) и посредством датчиков тока - ток потребления электродвигателя (Iд), а также управляет ключом 9.

При отказе частотного регулятора или при невозможности запуска электродвигателя через частотный регулятор ключ 4 устанавливается в положение "Прямой пуск", при этом происходит размыкание ключа 6 и отключение электропитания частотного регулятора. В этом режиме контроллер контролирует электрические параметры - напряжение электрической сети (Uc) и ток потребления электродвигателя (Iд), а также управляет ключом 9.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазными асинхронными электродвигателями погружных насосов, применяемых преимущественно для нефтедобычи. В способе управления трехфазным асинхронным электродвигателем погружного насоса и системе управления электродвигателем погружного насоса в случаях отказа частотного регулятора или заклинивании ротора электродвигателя при помощи переключателя режимов задают режим прямого пуска от электрической сети. В этом режиме передача электроэнергии на электродвигатель происходит по цепи: трехфазная электрическая сеть - повышающий трансформатор напряжения - трехфазный асинхронный электродвигатель. Система управления содержит цепь частотного регулирования и цепь прямого пуска, первый ключ, соединенный с частотным регулятором и управляющий подачей на него питания; входной и выходной фильтры, второй ключ, посредством которого осуществляется переключение режимов управления, третий ключ, управляемый контроллером, и трансформатор, повышающий напряжение питания электродвигателя. 2 н.п. ф-лы; 4 ил.

1. Способ управления трехфазным асинхронным электродвигателем погружного насоса, включающий регулирование частоты вращения электродвигателя в нормальном режиме работы регулятора частоты, отличающийся тем, что при возникновении аварийного режима посредством переключателя режима управления устанавливают положение «прямой пуск», при этом отключают электропитание частотного регулятора и задают режим прямого пуска трехфазного асинхронного электродвигателя от электрической сети.2. Система управления электродвигателем погружного насоса, содержащая частотный регулятор, ключ, управляющий подачей электропитания на частотный регулятор от трехфазной электрической сети, повышающий трансформатор напряжения питания трехфазного асинхронного электродвигателя, отличающаяся тем, что введен ключ для переключения режимов управления трехфазным асинхронным электродвигателем, который в нормальном режиме работы обеспечивает передачу электроэнергии по цепи: трехфазная электрическая сеть, частотный регулятор, повышающий трансформатор напряжения, трехфазный асинхронный электродвигатель, а в аварийном режиме - по цепи: трехфазная электрическая сеть, повышающий трансформатор напряжения, трехфазный асинхронный электродвигатель, контроллер для размыкания ключа, управляющего подачей электропитания на частотный регулятор, и отключения трехфазного асинхронного электродвигателя в аварийном режиме посредством ключа, предназначенного для отключения электродвигателя.