Устройство для управления короткозамкнутым асинхронным электродвигателем Советский патент 1981 года по МПК H02P7/42 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТЫМ ACHHXPCMHbtM ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к асинхронному электроприводу с тйристорным управлением, и может быть использовано для электропривода буровых установок Наиболее близким к изобретению является устройство для регулирования скорости асинхронных короткозамк нутых двигателей с использованием функциональных связей по току статора напряжешЮ на тиристорах тиристорного регулятора напряжения, вклют ченного в статорную обмотку этого электродвигателя, содержащее систему управления тйристорным регулятором напряжения, вход которой соединен с выходом узлов задания обратной свя зи по току статора асинхронного элек родвигателя и обратной связи по напряжению, причем первичная обмотка трансформатора напряжения узла обрат ной связи по напряжению включена между анодом и катодом тиристоров тиристорного напряжения. Напряжение на тиристорах тиристорного регулято ра напряжения зависит от скорости двигателя, напряжения сети и других факторов Dl К недостаткам известного устройства следует отнести снижение надежности работы при возникновении виброперегрузок. Цель изобретения - повьппение надежности защиты электробура от виброперегрузок путем снижения скорости двигателя. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее встречно-параллепьно включенные диод и тиристор в одну из фаз статора и блок обратной связи, входом соединенный с указанной фазой статора, уведены датчик виброперегрузки, элемент ИЛИ, RC-цепочка, тиристор, управляющий электрод которого соединен с выходом датчика виброперегрузок, катод введенного тиристора соединен с катодом тиристора, а анод соединен

через RC-цепочку с анодом тиристора и с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющам электродом тиристора, а блок обратной связи вьшоЛнен из последовательно соединенных между собой амплитудного детектора, формирователя опорного напряжения и элемеита сравнения, другой вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а его выход является выходом блока обратиой связи и соединен с другим -ВХОДОМ элемента ИЛИ и с управляющими входамй разрядных ключевых элементов, входы которых соединены с выходами амплитудного детектора и формирователя опорного напряжения.

На чертеже изображена схема устройства.

Асинхронный короткозамкнутый двигатель 1 электробура одним из выводов обмотки статора подсоединен к колонне бурильных труб через вентильный регулятор, содержащий встречнопараллельно включенные диод 2 и тиристор 3,. управляющий электрод которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ 4лОмИН из входов; схемы ИЛИ через последовательно включенные резис ор 5 и конденсатор 6 подключен к аноду и через введенный тиристор 7 - к катоду тиристора 3. Ко входу тиристора 7 подключен датчик 8, управляющий работой тиристорного ключа 7.

В качестве датчика 8 может служит датчик виброперегрузки или датчик, реагирукяций на положение ртклонителя .К вентильному регулятору через переКОД1ШЙ конденсатор 9 пбдключен блок 10 обратной связи, В состав блока 1О входит амплитудный детектор 11, элемент 12 сравнения с источником 13 опорного напряжения (стабилитроиом) и формирователь 14 опорного напряжения. Вход детектора 11 подключен через конденсатор 9 параллельно тиристору 3 вентильного регулятора напряжения, а выход через источник 13 опориого напряжения к однсму из входов элемеита 12 сравнения. Вход формирователя 14 опориого напряжения аиалогично детектору 11 подключен параллельно тиристору 3 через коидеисатсф 9, а выход - к другому входу элемента 12 сравие1шя, выход которого через один из входов логического злемеита ИЛИ 4 соединен с управляющим электродом тиристора 3, Сигиализатор 15 виброперегрузки подключен в устройстве управления электробуром к проводу, идущему через заземленное кольцо токоприемника к колонне бурильньпс труб.

Формирователь 14 содержит ключ 16, КОТО1Я11Й управляется сигнало, с выходов логического элемента И 17. Один ход логического элемеита 17

пoдкJяoчeи параллельно тиристору 3 через конденсатор 6, а яруго - к выходу детектора П. Выход ключа 16 соединен со входом узла 18 запоминания первой полуволны напряжения иа

5 закрытом тиристоре 3, узла

18является одновременно выходе формирователя 14 и no Kjno4eH к узлу 12 сравнения, К выходам детектора 11 и узла 8 подключены разрядные ключи

19и 20, соответс- венио, управляемые сигналом с выхода узла 12 сравнения.

Устройство функционирует следуюп{им образом, .

С включением электробура работа его асинхронного двигателя 1 начинается по естественной характеристике. Тиристор 3 находится в проводящем состоянии которое поддерживается импульсным напряжением, возникающем на тиристоре 3 за время его включения.. Длительность этих импульсов обусловлена углом открывания тиристора 3, а амплитуда - напряжеш ем питания электробура, ЭДС вращения и cos Ч его двигателя, а также импедансамй дпя прямой, обратной и нулевой последовательностей напряжений системы питания электробура,

Импзльсы с анода тиристора 3 через конденсатор 6, резистор 5 и один из входов элемента 4 поступают на управляющий электрод тиристора, переводя его в открытое состояние. Ключ 7 при этом закрыт,

В npoiiecc t бурения при изменении осевой нагрузки на долото могут воз1шкнуть виброперегрузки электробура от возмущающих колебаИий, частота КОТО1ШХ прямо пропорциональна вращения долота. При повьоцеинык вибрациях нащэяжение с датчика 8 виброперегрузки поступает на вход КЛЮЧА 7, переводя его в открытое состояние. Ключ 7 закорачивает вход элемента 4, препятствуя прохождению импульсов 5 управления иа управляющий электрод тиристора 3. Тиристор 3 остается в закрытом состоянии и в заземленную фазу двигателя поступает выпрямиеиный однополупериодный ток, тормозящий вращение вала электробура. Одновременно с этим от постоянной составлякйцей тока в заземл нной фазе токоподвода срабатывает сигнализатор 15, указывая на иброперегрузку электробура и необходимость изменения роевой нагрузки на долото. Напря жение с закрытого тиристора 3 через , переходШ) конденсатор 9 поступает на амплитудшлй детектор 11 и через ключ 16 и узел 18 запоминания аквтлитудногр значения напряжения, В узле 1В запоминается только первая полуволна напряжения, так как последуницие не будут пропущены ключом 16, который закорачивает вход узла 18 после прохождения первой полуволны напряжения. Такое условие обеспечивается логическим элементом 17 И, который пропускает поступающие на один из его входов и открьшаю щие ключ 16, продифференцированные импульсы с RC-цепи (резистор 5 и конденсатор 6) только после пступле ния на второй вход этого элемента И 17 напряжения с амплитудного детекто ра П . Напряжение первой полуволны на закрытом тиристоре 3 соответствует скорости двигателя при работе на естественной характеристике и содержит составлякяцую, которая соотеетств ет падению напряжения в кабеле. Поэтому напряжение первой полз волны запоминается и используется как опор ное при сравнении с напряжением последующих полуволн. По мере уменьшения скорости двигателя электробура при одновременном увеличении осевой нагрузки на долото уменьшаются виброперегрузки и растет амплитуда, на тиристоре 3, При определенном напряжении на ти ристоре 3 скорость двигателя оказы« вается близкой к критической. Двигатель переводится, на естественнзгю характеристику сигналом с выхода элемента 12 сравнения в момент превышения на заданную величину напряжения с выхода амплитудного детектора 11 относительно опорного напряжения с узла 14, Величина этого превышения может быть определена эксперименталь шлм путем на испытательном стенде для каждого типа электробура ив соответствии с ней, например с помоп щью подбора стабилитрона 13 настраивается узел 12 сравнения на срабатывашсе в момент необходимого превшвения напряжения с выхода амплитудного детектора 11 относительно опорного напряжения с узла 14, Напряжением с выхода узла 12 сравнения переводятся в проводящее состояние тиристор 3 и разрядные ключи 19 и 20, которые устанавливаот 9 исходное состояние узлы i1 и lAj разрежая в них накопительные конденсаторы. Предлагаемое устройство выполнено с учетом возможности контроля сопротивления изоляции системы токопровод-электробур в процессе спускоподъемных операций, поэтому блок 10 обратной связи подключен к аноду тиристора 3 через переходный конденсатор 9, а резистор 5 - через конденсатор 6, Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы установки, понижая скорость двигателя электробура, осуществить защиту его от виброперегрузок, поскольку частота возму щаощих колебаний бурильного инструмента прямо пропорциональна частоте вращения долота. Одновременно с передачей сигнала о виброперегрузках электробура с забоя на устье скважины устройство обеспечивает понижение частоты врагения долота и изменение частоты возмущающих колебаний, что одновременно с измене1Я1ем осевой нагрузки на долото снижает виброперегрузки бурового инструмента. Регулирование скорости двигателя электробура с использованием предлагаемого устройства может быть использовано не только для защиты от перегрузок, но и для осуществления изменеш{я угла активной части управляемого отклонителя, что целесообразно производить на пониженных оборотах двигателя. Формула изобретения Устройство для управления короткозамкщпым асинхронным электродвигателем, содержащее встречно-параллельно соединеншле диод и тиристор в одной.из фаз статора и блок обратной .связи, входом соединенный с указ airной фазой статора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыmeffiiS надежности, в него введены датчик виброперегрузки,. элемент ИЛИ, Rr-цепочка, тирлстор, управляющий электрод которого соединен с выходом