Устройство для программного автоматического повторного включения электродвигателей Советский патент 1986 года по МПК H02H3/06 

риант последовательности включения двигателей в зависимости от изг енив- шихся начальных условий,, а время подачи очередной команды на включение находится в зависимости от нагрузочИзобретение относится к автоматике систем электроснабжения промьшшенных предприятий а именно к устройствам автоматического повторного включения (АПВ) электродвигателей установок с непрерывным технологическим процессом,

Цель изобретения - уменьшение суммарного времени восстановления пред- шествукмцего режима и повышение эффек- тивности повторного включения электро двигателей путем учета требований технологического процесса к очередности АПВ..

На чертеже приведена блок-схама предлагаемого устройства.

Взаимосвязь между двигателями одной группы может определяться технологией производства. Если имеется несколько групп электродвигателей, по- лучающих питание от одного узла электрической сети, ТО устройства снабжаются межгрупповыми связями.

Подробно изображена блок-схема одного канала управления двигателем, а остальные каналы аналогичные,

Устройство содержит в канале управления каждым двигателем блок 1 фиксации отключения двигателя защитой от потери питания, блок 2 вьщержек времени, ячейки 3 и 4 сброса, датчик 5 наличия напряжения на питающих шинах, элемент 6 Задержка, логический элемент И 7, выходной орган 8, а также общие на группу взаимосвязанных двигателей блок 9 выбора очередности включения и блок 10 отсутствия пускового тока в питающих вводах. Блок 9 состоит из первых элементов ЙЛИ-НЕ 11-13, логического 14 порога, логиче- ского 15 порога, э,: емента ИЛИ-НЕ 16, где величины уставки порогов 14 и 15 пит определяются нагрузочной способностью узла логических элементов ИЛИ 17-20.

ной способности узла электрической сети, которая в свою очередь зависит от режима работы питающей энергосистемы. 1 ил.

5

5

0

30 35 40 5

.Устройство работает следующим образом.

Блок 1 фиксации срабатывает и самоудерживается в сработанном состоянии только в том случае, если срабатывает защита от потери питания электродвигателя и одновременно с этим двигатель отключается.

Блок 2 вьщержек времени на выходе формирует разрешающий импульс, фронт которого отстает во времени от момента срабатывания блока 1 на величи- У минимально допустимой выдержки времени АПВ. Конец этого импульса (срез) определяет Т , максимально допустимое время АПВ. Для каждого электродвигателя заранее рассчитывается как Т„„„ , так и Т„„ ,

Минимальное время АПВ для синхронного электродвигателя определяется временем гашения поля статора до значения, -при котором допускается несинхронное включение двигателя. Для асинхронных электродвигателей Т может быть равно нулю. Максимальное врейя АПВ ограничивается либо технологическими особенностями производства, либо условиями по технике безопасности. При одинаковых электродвигателях блок 2 выдержек времени может v быть общим.

Ячейка 3 сброса, также как и одно-, именная ей ячейка 4 формирует на выходе короткий импульс, снимающий блок 1 фиксации с самоудерживания. Импульс сброса формируется в момент окончания (на срезе) управляющего импульса, поданного на вход ячейки сброса. Датчик 5 срабатывает и выдает разрешающий сигнал при появлении рабочего напряжения на шинах, питающих .данный электродвигатель. Если от одних шин получают питание несколько двигателей, то датчик 5 может быть ободам.

Элемент 6 осзпцествляет временную задержку в передаче разрешающего сигнала от датчика 5.

Выходной орган 8 при срабатывании включает электродвигатель своего кана- да управления и одновременно подает импульс на .вход ячейки 4 сброса. На срезе этого импульса с помощью ячейки 4 формируется короткий импульс сброса.

Блок 9 выбора очередности включения регулирует очередность и количество одновременно включаемых электродвигателей с учетом технологии и в зависимости от общего числа аварийно отключившихся двигателей данного узла электрической сети.

Назначение блока выбора очередности следующее.

Нагрузочная способность узла элек-20 Комбинация работающих и резервных

трической сети часто не позволяет одновременно развернуться сразу нескольким мощным электродвигателям. В таких случаях целесообразно включать двигатели очередями, не превышая макси- 25 мально допустимое число одновременно включаемых двигателей в каждой оче- реди. При этом необходимо учитывать технологические особенности производства при выборе приоритета очередно- ЗО сти включения двигателей данной технологической линии.

В общем случае первым должен включиться предыдущий, а вторым и третьим - последующие по номеру электро-. двигатели, считая их от конца технологической линии к началу. При наличии двух и более технологических ли- НИИ соблюдать такзпо последователь- ность включения необходимо во всех Q линиях.

При кратковременных нарушениях внешнего электроснабжения питание может потерять либо весь узел сети, либо только часть его. Следовательно,45 количество аварийно отключенных элек- тродвигателей носит вероятностный . характер. Кроме того, часть двигателей одной технологической линии может находиться в резерве и при восстанов-дд ;лении схемы доаварийного режима резервные двигатели не должны оказывать влияния на последовательность и время подачи команды на очередное включение рабочих двигателей. 55

На чертеже в контуре, обведенном пунктиром, показана функциональная схема блока 9 выбора очередности.

Слева и справа на схеме показаны входы и выходы блока выбора очередности, число которых может быть любым, равным п группе взаимосвязанных электродвигателей одной технологической линии. Число групп электродвигателей (число технологических линий) также может быть любым, но все они соединяются между собой межгрупповыми связями.

Рассмотрим принцип работы блока выбора очередности на следующем кон-- кретном примере.

Имеется две технологических линии, в каждой из которых по четьфе электродвигателя. Одновременно могут находиться в работе по два или три электродвигателя в каждой линии, остальные электродвигатели в резерве.

двигателей может быть любой. Все электродвигатели получают питание от общего узла электрической сети. Для успешного самозапуска узел сети позволяет одновременно включать не более двух электродвигателей. При этом предполагается, что кроме дан ных электродвигателей от общего узла сети питаются и другие ответственные электродвигатели, которые не отключаются от сети при кратковременном исчезновении питания, а идут на самозапуск. Для данного случая логический порог 15 принимается равным 3 из 4, т. е. m 3, п 4. Это значит, если на выходе порога 15 появляется логическая единица только в том случае, если логические единицы будут поданы на любые три или больше входа. Логический порог 14 применяется 1 из 4 и в частном случае действует как

элемент ИЛИ. I

В исходном состоянии на всех входах 1.1-1.П блока выбора очередности сигналы отсутствуют, т. е. подаются логические нули (я 4). На выходах порогов 14 и 15 появляются нули. Если на второй технологической линии также отсутствуют входные сигналы, то по межгрупповой связи на второй вход элемента 16 подается нуль. На выходе элемента 16 появляется логическая единица. Так как элементы 17-20 пропускают на выход единищл со своих входов, то на всех выходах .7.1-7.п блока 9 появляются единицы.

Если на любых двух входах 1.1-l.n первой технологической линии появятся

10

15

20

единицы, то на этой же линии на выходе элемента 16 сигнал не изменится, .следовательно блокирующего действия блок 9 оказывать не будет и произой- дет одновременное АПВ сразу двух отключившихся электродвигателей, что не противоречит заданному условию. Если на первой линии отключилось больше двух двигателей, то на выходе логического порога 15 появится единица, а на выходе элемента 16 - нуль.

Теперь уже сигналы на выходах блока 9 будут зависеть от вторых информационных входов элементов ИЛИ 17-20. Логика на элементах ИЛИ-НЕ 11-13 построена таким образом, что приоритет на первоочередное включение 1-1меет двигатель с младшим порядковым номером, т. е, предыдущий. Если при этом среди отключенных имеется и первый двигатель, то на выходе элемента 17 появится логическая единица, а на выходах элементов 18-20 - логические нули, так как элементы 11-13 будут закрыты от сигнала (логическая единица) на входе 1,1 блока 9. После включения первого двигателя на входе 1.1 появится логический нуль, на выходе элемента 16 - единица и во вторую очередь включается одновременно два оставшихся двигателя.

Если при нарушении электроснабжения отключились, например, два двигателя на первой технологической лИтши и хотя бы один -двигатель на второй 5 технологической линии, то:на выходе логического порога 14 второй технологической линии появится единица. Этот сигнал по межгрупповой связи будет воздействовать на элемент 16 первой линии и на его выходе появится нуль, В результате на первой линии сигналы на включение будут подаваться в зависимости от порядкового номера двигателя. При этом предположим, что на первой линии аварийно отключились, например, двигатели W 2 н № () Тогда логические единицы в первую очередь появятся на выходах 7,1 и

№ 2) может включаться в первую очередь, во вторую очередь, а также одновременно с любым из двигателей в :первую или во вторую очереди в зависимости от ситуации и аварийного режима. Заданные технологические условия при этом соблюдаются.

Аналогично работает и схема АПВ второй технологической линии,

В общем случае при аварийном отключении п-ого числа электродвигателей в каждой технологической линии, в первую очередь с минимальным временем АПВ включаются по одному младшему двигателю в каждой линии, во вторую очередь включаются также два двигателя, либо по одному в каждой линии, . либо сразу по два в одной линии. При этом исключается возможность одновременного включения сразу трех и более электродвигателей, самозапуск которых невозможен по условию нагрузочной способности узла электрической сети, тем самым повышается надежность работы технологических линий по сравнению с известными устройствами группового АПВ электродвигателей,

Блок 10 отсутствия пускового тока в питающих вводах предназначен для регулирования вьщержки времени АПБ между очередями. На всех выходах блока 10 появляется разрешающий сигнал (логическая единица) только в том случае, если пусковых токов, вызванных самозапуском электродвигателей, нет ни в одном из питающих вводов.

Пусковой ток электродвигателя легко отличить от номинального по величине его кратности. При этом в качест ве измерительных органов блока 10 используются токовые пороговые органы, включенные в цепи трансформатора тока питающих вводов. Датчики-контакты этих органов соединяются между собой По схеме ИЛИ и управляют работой блока 10, Применять для этих же целей измерительные органы напряжения, реагирующие на понижения напряжения на пшнах при пуске, неэффективно, по30

40

45

7,2. Следовательно, сначала и вклю- скольку минимальное рабочее напряжечится двигатель № 2, после этого на входе 1.2 сигнал исчезнет и соберется схема для включения двигателя № 4 во вторую очередь. При отключении, например, двигателей № 1 и № 2 снача- ла включится двигатель № 1, а затем - № 2, Таким образом, один и тот же двигатель (в наших примерах двигатель

10

15

20

5

7736-6

№ 2) может включаться в первую очередь, во вторую очередь, а также одновременно с любым из двигателей в :первую или во вторую очереди в зависимости от ситуации и аварийного режима. Заданные технологические условия при этом соблюдаются.

Аналогично работает и схема АПВ второй технологической линии,

В общем случае при аварийном отключении п-ого числа электродвигателей в каждой технологической линии, в первую очередь с минимальным временем АПВ включаются по одному младшему двигателю в каждой линии, во вторую очередь включаются также два двигателя, либо по одному в каждой линии, . либо сразу по два в одной линии. При этом исключается возможность одновременного включения сразу трех и более электродвигателей, самозапуск которых невозможен по условию нагрузочной способности узла электрической сети, тем самым повышается надежность работы технологических линий по сравнению с известными устройствами группового АПВ электродвигателей,

Блок 10 отсутствия пускового тока в питающих вводах предназначен для регулирования вьщержки времени АПБ между очередями. На всех выходах блока 10 появляется разрешающий сигнал (логическая единица) только в том случае, если пусковых токов, вызванных самозапуском электродвигателей, нет ни в одном из питающих вводов.

Пусковой ток электродвигателя легко отличить от номинального по величине его кратности. При этом в качестве измерительных органов блока 10 используются токовые пороговые органы, включенные в цепи трансформатора тока питающих вводов. Датчики-контакты этих органов соединяются между собой По схеме ИЛИ и управляют работой блока 10, Применять для этих же целей измерительные органы напряжения, реагирующие на понижения напряжения на пшнах при пуске, неэффективно, по30

40

45

скольку минимальное рабочее напряжение часто бьшает соизмеримо с напряжением посадки во время пуска в режиме, когда рабочее напряжение на шинах максимальное.

Рассмотрим работу устройства для программного АПВ группы электродвигателей при кратковременной потере питания.

Часть двигателей при потере питания на время действия АПВ рабочего источника или автоматического включения резерва (АВР) резервного источника, не отключаются. Это преимущест- венно асинхронные электродвигатели наиболее ответственных механизмов. Такие двигатели не подключаются к устройству программного АПВ, а идут на рамозапуск при появлении напряжения. Отключаются от защиты мгчимального напряжения электродвигатели синхронные, недопускающие несинхронного включения, а также асинхронные, одновременный самозапуск которых невозможен.

Питание может исчезнуть на одной секции шин подстанции, либо сразу на двух секциях. Так как число одновременно работающих электродвигателей на разных секциях может быть различным, то и число аварийно отключаемых двигателей носит случайный характер. При наличии четьфех секций шин диапаг зон количества возможных отключений расширяется.

В каналах управления аварийно отключенных двигателей срабатывают блоки 1 фиксаций и через вьщержку времени Т , которая создается блоком 2, на первый вход четырехвходового элемента 7 подается логическая единица. Одновременно с этим блок 9 подает ло- гические единицы на третьи входы элементов 7 всех каналов управления, кроме тех двигателей, которые в данной ситуации должны включаться во вторую и последующие очереди.

После появления напряжения на питающих секциях шин срабатывают соот- ветствующие датчики 5, но логическая единица на второй вход элемента 7 подается с некоторой задержкой t, , осуществленной элементом 6. Такая задержка необходима для того, чтобы не произошло АПВ одновременно с самозапуском неотключаемых электродвигателей. За время данной задержки появится пусковой ток от самозапускающихся двигателей и блок 10 запретит работу всем каналам управления на время их самозапуска.

При отсутствии на данных шинах неотключаемых двигателей АПВ первой очереди произойдет через время tj пос- ле подачи напряжения или по истечению времени Т„„ . При этом в разрешенных для АПВ каналах управления срабатыва0

5

5

ют выходные органы 8 и включаются электродвигатели первой очереди. От пускового тока этих двигателей сработает блок Ю и вернет в исходное состояние все выходные органы. В момент возврата вьрсодных органов (на срезе) с помощью ячеек 4 сформируются короткие импульсы сброса, которые - произведут сброс блока 1 фиксации уже включенных двигателей. При этом информация на входах блока 9 изменится, и на выходе блока 9 соберется схема второй очереди АПВ. Однако включение двигателей второй очереди произойдет после того, как появится логическая единица на выходе блока 10, т. е. после выхода на Номинальный режим электродвигателей первой очереди АПВ. И так последовательно будут подаваться команды на поочередное включение всякий раз, как только закончится пуск электродвигателей предьщу- щей очереди.

Если по каким-либо причинам произойдет затяжной пуск электродвигателя, напряжение на шинах длительное время не появляется, то через время помощью ячввк 3 произойдет сброс всех блоков 1 фиксации и схема устройства вернется в исходное состояние .

Применение новых элементов блока выбора очередности, блока отсутствия - пускового тока и ячеек сброса выгодно отличает предлагаемое устройство для программного АПВ от известных устройств АПВ электродвигателей, так как предлагаемое устройство автоматически выбирает оптимальный, заранее рассчитанный вариант последовательности включения двигателей в зависимости от изменившихся начальных условий, и время подачи очередной команды на включение находится в зависимости от нагрузочной способности узла электрической сети, которая в свою очередь зависит от режима работы питающей энергосистемы.

Формула изобретения

Устройство для программного автоматического повторного включения электродвигателей, содержащее в канале управления каждым двигателем блок фиксации отключения двигателя защитой от потери питания, входы которого служат для подключения к датчику ера

батывания защиты от потери питания и к датчику положения выключателя у а выход через блок вьщержек времени подключен к первому входу четырехвхо- дового логического элемента И и к входу ячейки сброса, выход которой подключен к входу блока фиксации отключения двигателя защитой от потери питания, датчик наличия напряжения на питающих шинах, выход которого через элемент ЗАДЕРЖКА подключен к второму входу логического элемента И, и выходной орган, вход которого подключен к вьЬсоду логического элемента И, отличающееся тем, что, с целью уменьшения суммарного времени восстановления предшествующего режима и повьт ения эффективности автоматического повторного включения (АКБ) двигателей путем учета требований технологического процесса и очередности AII-Bj в него введены общие на группу двигателей блок выбора очередности включения, имеющий п входов и выходов равное числу управляемых двигателей данной группы, а также вход и выход связи с блоками выбора очередности включения других групп двигателей,, блок отсутствия пускового тока питающего ввода и вторая ячейка сброса, вход которой подключен к выходу выходного органа, а выход - к входу блока фиксации отключения двигателя защитой от потери питания, п входов блока выбора очередности подключены к ti выходам блоков фиксации отключения двигателя защитой от потери питания каждого двигателя в данной группе, а его вход связи подключен к выходам связи блоков очередности включения других ш двигателей других группs где m

Редактор Ю.Середа Заказ 5033/52

Составитель Н„Пантелеева

Техред Л.Олейник Корректор А.Обручар

Тираж 612Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственное-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5 0 0

5

число двигателей других групп, выходы блока выбора очередности подключены к третьим входам логических элементов И в канале управления каждым двигателем в группе, а выход блока отсутствия пускового тока подключен к четвертым входам логических элементов И в канале управления каждым двигателем в группе, причем блок выбора очеред- включения содержит п логических элементов ИЛИ, выходы которых являются соответствующими по номеру выходами блока выбора очередности включения, (п-1) первых элементов ИПИ-НЕ, первый и второй логические пороги, разрешающие одновременное подключение двигателей, число которых определено-условиями самозапуска, входы которых подсоединены ко всем входам блока очередности включения, второй элемент ИПИ-НЕ первый вход которого соединен с выходом первого логического порога, а другой вход соединен с выходами вторых логических порогов блоков очередности включения других групп двигателей, а выход соединен с первыми входами логических элементов ИЛИ, входы первых элементов ИЛИ-НБ, число которых равно их номеру, присоединены к соответствунлчим по номеру входам блока выбора очередности, а выходы - к вторым входам элементов ИЛИ, номера которых на единицу больше номеров соответствующих первых элементов ИЛИ- НЕ, при этом к первому входу первого элемента ИЛИ присоединен первый вход блока очередности включения, выход второго логического порога подключен к входам вторых элементов ИЛИ-НЕ блоков очередности включения других групп двигателей.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматизации систем электроснабжения промышленных предприятий. Цель изобретения - уменьшение суммарного, времени восстановления предшествующего режима и повышение эффективности повторного включения электродвигателей путем учета требований технологического процесса к очередности автоматического повторного включения (АЙВ). Это достигается благодаря введению блока выбора очередности включения 9, блока 10 отсутствия пускового тока в питакицих вводах и ячеек сброса 3 и 4. При этом блок 9 состоит из элементов ИЛИ-НЕ 11-13, логического 14 порога, логического 15 порога, элемента 16 ИЛИ-НЕ, где величины пит уставки порогов 14 и 15 определяются нагрузочной способностью узла логических элементов ИЛИ 17-20. Это позволяет автоматически выбрать оптимальный, заранее рассчитанный ва§ (Л NO сл О9 Од