Устройство управления высоковольтным двигателем с помощью низковольтного контура регулирования

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в металлургии, горно-обогатительной отрасли и других отраслях промышленности, где применяются регулируемые электродвигатели переменного тока большой мощности на напряжение выше 1 кВ, в частности в компрессорных установках, нагнетателях, воздуходувках. Техническим результатом является обеспечение питания регулирующей части низким напряжением, снятие которого приводит к отключению рабочего механизма от приводного двигателя. Устройство управления высоковольтным двигателем содержит статический преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, рабочий механизм, датчик частоты вращения вала рабочего механизма, датчик давления в рабочей магистрали, сумматоры, аналоговый преобразователь давления в магистрали, задающее микропроцессорное устройство, зубчатую дифференциальную передачу. Перовое звено зубчатой передачи механически соединено с валом высоковольтного приводного синхронного двигателя, его второе звено - с валом рабочего механизма, а третье звено - с регулируемым асинхронным низковольтным двигателем. Статорная обмотка асинхронного двигателя подключена к выходу статического преобразователя с промежуточным звеном постоянного тока, подключенного на низкое напряжение, на входы которого поступают сигналы рассогласования с двух сумматоров. 1 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, горно-обогатительной отрасли и другим отраслям промышленности, где применяются регулируемые электродвигатели переменного тока большой мощности на напряжение выше 1 кВ, в частности к компрессорным установкам, нагнетателям, воздуходувкам.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство, содержащее статический преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока [1]. Преобразователь состоит из двух силовых элементов - управляемого выпрямителя и инвертора. На вход управляемого выпрямителя подается высокое напряжение переменного тока промышленной частоты, с выхода выпрямителя постоянное регулируемое напряжение подается на инвертор, который преобразует постоянное напряжение в переменное регулируемой амплитуды и частоты, подаваемое на клеммы регулируемого высоковольтного асинхронного двигателя, вал которого соединен с валом рабочего механизма. Преобразователь содержит систему управления, состоящую из блока управления выпрямителем и блока управления инвертором. В такой схеме осуществляется раздельное регулирование амплитуды и частоты выходного напряжения, что позволяет осуществлять при помощи блока задания скорости требуемое соотношение между действующим значением напряжения и частотой на зажимах асинхронного двигателя.

Недостатками прототипа являются: подключение статического преобразователя частоты на высокое напряжение, выбор его мощности по мощности рабочего механизма, искажения формы кривой напряжения питающей сети, зависящие от мощности преобразователя.

Задачей изобретения является создание установки, в которой питание регулирующей части осуществляется низким напряжением, снятие которого приводит к отключению рабочего механизма от приводного двигателя (выполнение функции муфты).

Поставленная задача достигается тем, что устройство содержит статический преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, рабочий механизм, датчик частоты вращения вала рабочего механизма, датчик давления в рабочей магистрали, сумматоры, вход первого соединен с выходом датчика частоты вращения вала рабочего механизма, а вход второго - с аналоговым преобразователем давления в магистрали, на вход которого подается сигнал с датчика давления в рабочей магистрали, вторые входы сумматоров подключены к задающему микропроцессорному устройству, зубчатую дифференциальную передачу, первое звено которой механически соединено с валом высоковольтного приводного синхронного двигателя, второе звено - с валом рабочего механизма, а третье звено - с регулируемым асинхронным низковольтным двигателем, статорная обмотка которого подключена к выходу статического преобразователя с промежуточным звеном постоянного тока, подключенного к сети низкого напряжения, на входы которого поступают сигналы рассогласования с двух сумматоров.

Новым, по сравнению с прототипом, является то, что устройство содержит зубчатую дифференциальную передачу, первое звено которой механически соединено с валом высоковольтного приводного синхронного двигателя, второе звено - с валом рабочего механизма, а третье звено - с регулируемым асинхронным низковольтным двигателем, статорная обмотка которого подключена к выходу статического преобразователя с промежуточным звеном постоянного тока, подключенного к сети низкого напряжения, на входы которого поступают управляющие сигналы рассогласования с двух сумматоров, вход первого сумматора соединен с выходом датчика частоты вращения вала рабочего механизма, а вход второго - с аналоговым преобразователем давления в магистрали, на вход которого поступает сигнал с датчика давления в рабочей магистрали, вторые входы сумматоров подключены к задающему микропроцессорному устройству.

Новая совокупность указанных признаков необходима и достаточна для получения технического результата, т.к. осуществляется разделение сети высокого напряжения, питающей приводной двигатель, от сети низкого напряжения, содержащей систему регулирования частоты вращения вала рабочего механизма и его нагрузки, а снятие напряжения с регулирующей части устройства приводит к отключению приводного двигателя 0от рабочего механизма, т.е. выполняется функция муфты устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит приводной синхронный двигатель высокого напряжения (6-10 кВ) 1, подключенный к питающей сети 2 высокого напряжения, зубчатую дифференциальную передачу 3, одно из звеньев которой присоединено к приводному синхронному двигателю 1, второе звено - к рабочему механизму 4, а третье звено - к регулируемому асинхронному двигателю 5. Статорная обмотка асинхронного двигателя 5 подключена к выходу статического преобразователя с промежуточным звеном постоянного тока 6, питающегося от сети низкого напряжения 7. Контроль частоты вращения вала рабочего механизма 4 осуществляется датчиком частоты вращения 8, выход которого подключен к первому входу сумматора 9, второй вход сумматора 9 подключен к микропроцессорному устройству 10. Выход сумматора 9 подключен к первому входу статического преобразователя 6. Уровень давления в рабочей магистрали 11 контролируется датчиком давления 12, выход которого соединен с входом аналогового преобразователя 13. Выход преобразователя 13 и второй выход микропроцессорного устройства 10 подключены к входам сумматора 14, выход которого соединен со вторым входом статического преобразователя 6.

Устройство работает следующим образом.

Приводной синхронный двигатель 1 подключают к сети высокого напряжения 2. Статический преобразователь с промежуточным звеном постоянного тока 6 подключают к сети низкого напряжения 7. Сигнал с датчика частоты 8 подается на сумматор 9, туда же от микропроцессорного устройства 10 поступает задающий сигнал частоты вращения вала рабочего механизма 4. С сумматора 9 сигнал рассогласования поступает на первый вход статического преобразователя 6, который изменяет частоту питающего напряжения асинхронного двигателя 5. Сигнал с датчика давления 12 в рабочей магистрали 11 поступает на вход аналогового преобразователя 13, с выхода которого цифровой сигнал, пропорциональный давлению в рабочей магистрали, поступает на вход сумматора 14. На второй вход сумматора 14 поступает задающий сигнал с микропроцессорного устройства 10. Сигнал рассогласования поступает на второй вход статического преобразователя 6, который меняет напряжение питания, подаваемое на асинхронный двигатель 5. Изменение параметров напряжения и частоты тока асинхронного двигателя приводит к изменению его момента и соответственно к изменению опорного момента в третьем звене зубчатой дифференциальной передачи 3. Момент на валу рабочего механизма 4, определяемый суммой моментов первого и третьего звеньев (валов) зубчатой дифференциальной передачи, также изменяется.

Снятие низкого напряжения с входа статического преобразователя 6 устройства сопровождается исчезновением момента на валу асинхронного двигателя 5 и соответственно опорного момента на третьем звене зубчатой дифференциальной передачи 3, что приводит к размыканию механических связей в дифференциальном редукторе и сопровождается остановкой рабочего механизма, тем самым выполняется функция соединительной муфты устройства.

Источник информации

1. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для втузов - М.: Энергоиздат, 1981. - 576 с.

Устройство управления высоковольтным двигателем с помощью низковольтного контура регулирования, содержащее статический преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока и систему его управления, рабочий механизм, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик частоты вращения вала рабочего двигателя, датчик давления в рабочей магистрали, сумматоры, вход первого соединен с выходом датчика частоты вращения вала рабочего механизма, а вход второго - с аналоговым преобразователем давления в магистрали, на вход которого подается сигнал с датчика давления в рабочей магистрали, вторые входы сумматоров подключены к задающему микропроцессорному устройству, зубчатую дифференциальную передачу, первое звено которой механически соединено с валом высоковольтного приводного синхронного двигателя, второе звено - с валом рабочего механизма, а третье звено - с регулируемым асинхронным низковольтным двигателем, статорная обмотка которого подключена к выходу статического преобразователя с промежуточным звеном постоянного тока, подключенного к сети низкого напряжения, на входы которого поступают сигналы рассогласования с двух сумматоров.