Двухагрегатный асинхронный вентильный каскад для буровых установок Советский патент 1991 года по МПК H02P7/74 H02P1/54 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в буровых установках, имеющих не менее двух буровых насосов, а также в дру- гих производственных механизмах.

Цель изобретения - повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже приведена функциональная схема двухагрегатного асинхронного вентильного каскада для буровых установок.

Двухагрегатный асинхронный вентильный каскад содержит асинхронные

двигатели 1,2с фазными роторами, статорные обмотки которых через выключатели 3, 4 соответственно подключены к сети. Роторные обмотки двигателей 1, 2 соединены с выводами переменного тока (входами) неуправляемых мостовых выпрямителей 5, 6, соединенных между собой на стороне постоянного тока последовательно. Свободные выводы постоянного тока выпрямителей соединены с выводами постоянного тока регулятора 7 ЭДС, выводы переменного тока которого через выключатель 8 соединены с сетью. Управел

00 00 3

ляющий вход регулятора ЭДС 7 подключен к выходу системы 9 управления. К фазным выводам роторной обмотки асинх- роннбго двигателя 1 подключен вход безинерционного датчика 10 параметра, выполненного, например, в виде датчика напряжений. Выключатели 3, 4 снабжены пусковыми элементами 11, 12.

Двухагрегатный асинхронный вентиль-Q ный каскад снабжен вторым безинерцион- ным датчиком 13 параметров (датчиком напряжения), вход которого подключен к Лазным выводам роторной обмотки второго двигателя 2, нуль-органом 14 и двухвходовым элементом 1ШИ 15. Одни выходные выводы датчиков 10, 13 соединены между собой, а их вторые выходные выводы соединены с входными зажимами нуль-органа 14. Каждый из 2Q пусковых элементов 11, 12 включен соответственно между выходом нуль-органа 14 и одним из входов элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с входом системы 9 управления.25

Регулятор ЭДС выполнен в виде двух последовательно соединенных трехфазных мостовых инвертора 16, 17 и двух согласующих трансформатора 18, 19. Первичные обмотки трансформаторов 18, 19 пофазно соединены между собой и образуют выводы переменного тока регулятора 7 ЭДС. Вторичная обмотка трехфазного трансформатора 18 соединена с выводами переменного тока инвертора 16, а вторичная обмотка тран-35 сформатора 19 - с выводами переменного тока инвертора 17. Инверторы 16, 17 соединены со стороны постоянного тока последовательно с выпрямителями 5, 6. Управляющие входы инверторов 4 образуют управляющий вход регулятора 7 ЭДС.

Двухагрегатный асинхронный вентильный каскад работает следующим образом.45

Система 9 управления представляет собой систему импульсно-Фазового управления.

В исходном состоянии асинхронные двигатели 1 и 2 отключены. Напряжение SO в их роторных цепях равно нулю, следовательно, и напряжение на выходе датчиков напряжения 10 и 13 также равно нулю. На вход нуль-органа 14 подается сумма напряжений роторных 55 цепей асинхронных двигателей, снимаемых датчиками напряжений 10 и 13. При нулевом значении напряжения на входе нуль-органа 14 он срабатывает, и на

30

Q 5

5

5

O 5

0

его выходе появляется напряжение, которое подается на пусковые элементы 11 и 12 выключателей 3, 4. При включении пускового элемента 11 через логический элемент ИЛИ 15 в систему 9 импульсно-фазопого управления подаетг ся сигнал на введение максимальной противоЭДС инверторов 16 и 17 и формируется сигнал на включение выключателя 3 асинхронного двигателя 1. С включением статора двигателя 1 на выходе датчика 10 напряжения ротора появляется максимальное напряжение. При этом напряжение на выходе нуль- органа уменьшается до нуля, и включение второго асинхронного двигателя 2 становится невозможным при включении пускового элемента 12.

Разгон двигателя производится уменьшением противоЭДС инверторов 16 и 17 путем изменения напряжения управления системы 9 импульсно-фазового управления. По мере разгона двигателя 1 напряжение в его роторной цепи уменьшается и при номинальной частоте вращения близко к нулю. При этом противоЭДС инверторов 16 и 17 близка к нулю, и инверторы могут использоваться для запуска второго двигателя 2. Напряжение на выходе датчиков 10, 13 напряжения уменьшается до нуля, нуль-орган 14 срабатывает, и становится возможным запуск второго асинхронного двигателя 2, при включении пускового элемента 12. Одновременно с включением двигателя 2 через логическую схему ИЛИ 15 подается сигнал на введение максимальной противоЭДС инверторов 16 и 17.

При одновременной работе двух двигателей происходит выравнивание нагрузки машин, так как их роторные цепи соединены последовательно.

В каскаде отсутствуют пусковые сопротивления и схемы их шунтирования, так как два инвертора в цепи двигателей обеспечивают регулирование частоты вращения двигателей в полном диапазоне при их поочередном включении и разгоне до максимальной частоты вращения. Устранение пускйвых сопротивлений значительно повышает коэффициент полезного действия электропривода.. Отсутствие коммутационной аппаратуры шунтирования пусковых сопротивлений значительно повышает надежность электропривода. Плавный пуск- буровых насосов позволяет сократить время восстановления циркуляции в

51

скважине, уменьшить (или даже полностью исключить) количество аварийных осложнений при проводке скважины повысить безопасность труда, так как отпадает необходимость манипулировать пусковыми задвижками.

Кроме того, обеспечивается устранение уравнительных токов за счет поочередного управления двумя инверто- рами, что дает возможность отказатьс от применения для этой цели сглаживающих дросселей. При этом уменьшается потребление реактивной мощности при поочередном управлении двумя ин- верторами.

Отсутствие тахогенераторов, которые использовались ранее в качестве датчиков параметров двигателей, приводит к снижению массы и габаритов, так как нет необходимости удлинять валы двигателей, приводит к повышению надежности работы из-за отсутствия длинных кабелей для соединения элементов.

Поэтому же принципу могут быть созданы многоагрегатные приводы, обепечивающие плавное регулирование частоты вращения в полном диапазоне. Пр этом суммарная мощность инверторов равна мощности одного двигателя.

Формула изобретения Двухагрегатный- асинхронный вентиль

ный каскад для буровых установок, со держащий асинхронные двигатели с фазными роторами, два выключателя с пус

ковыми элементами для подключения статорных обмоток асинхронных двигателей к сети, два неуправляемых выпрямителя, соединенных на стороне постоянного тока последовательно, а выводы переменного тока каждого неуправляемого выпрямителя подключены к выводам роторной обмотки соответствующего асинхронного двигателя, а свободные выводы постоянного тока указанных выпрямителей соединены с выводами постоянного тока регулятора ЭДС, снабженного выводами переменного тока для подключения к сети, управJQ (

20

30

35

ляющий вход регулятора ЭДС подключен к выходу системы управления, датчик параметров одного из указанных асинхронных двигателей, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения массогаба- рнтных показателей, датчик параметров первого асинхронного двигателя выполнен безннерционным, входы которого 25 подключены к фазным выводам асинхронного двигателя, и введены второй без- инерцнонный датчик параметров, входом подключенный к фазным выводам роторной обмотки второго асинхронного двигателя, нуль-орган и элемент ИЛИ, одни выходные выводы датчиков пара- метров соединены между собой, а другие их выходные выводы подключены к входным зажимам нуль-органа, пусковой элемент каддого выключателя включен между выходом нуль-органа и одним из входов элемента ПЛИ, выход которого соединен с входом системы управления.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в буровых насосах. Целью изобретения является повышение надежности в работе и улучшение массогабаритных показдтелен. С этой целью двухагрегатный1 асинхронный вентильный каскад для буровых насосов снабжен вторым датчиком 13 параметров,подключенным к роторной обмотке асинхронного двигателя 2, нуль-органом 14 и двухвходовым элементом ИЛИ 15. Датчики 10 и 13 соединены последовательно и подключены к входу нуль-органа 14. Между выходом нуль-органа 14 и входами элемента ИЛИ 15 включены пусковые элементы 11, 12 выключателей 3, 4 ста- торных обмоток двигателей 1, 2. Выход элемента ИЛИ 15 подключен к входу системы 9 управления инверторами 16, 17 в роторных цепях двигателей 1, 2. В агрегате сначала запускается один двигатель и путем регулирования с помощью инверторов 16, 17 роторный ЭДС плавно увеличивается частота вращения до заданной величины, после чего можно производить запуск второго двигателя аналогичным образом. 1 ил. ш (Л