Станция управления погружным электродвигателем

Станция управления погружным электродвигателем

Реферат

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления погружными электродвигателями, а также использовано для защиты от асимметрии напряжений питающей сети.

Наиболее близкой по технической сущности является электронасосная погружная установка [1], содержащая преобразователь, состоящий из размещенного на земле выпрямителя с системой управления и включенного на его выходе инвертора с системой управления, питаемый инвертором электродвигатель, погруженный в скважину с обсадной колонной, с погружным насосом на выходе, отличающаяся тем, что в нее введен датчик положения ротора двигателя, инвертор размещен в скважине в непосредственной близости от двигателя и насоса, один из силовых выводов инвертора связан с соответствующим силовым выводом выпрямителя при помощи жилы одножильного кабеля, вторые силовые выводы выпрямителя и инвертора подключены к земле и/или обсадной колонне скважины и металлической оплетке кабеля; при этом выпрямитель и инвертор выполнены с программным управлением, а система управления инвертора соединена соответствующими входами с датчиком положения ротора и выходом инвертора; вход программного устройства инвертора соединен с входом инвертора, а выход - с третьим входом системы управления инвертора, причем программное устройство выпрямителя задает угол задержки более 90° эл. при пуске.

Недостатком электронасосной погружной установки является то, что она не позволяет сохранять работоспособность погружного электродвигателя при неполнофазном режиме, смене чередования фаз, несимметрии напряжений питающей сети.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эксплуатационной надежности электропривода и расширение функциональных возможностей станции управления погружными электродвигателями, а именно сохранение работоспособности погружного электродвигателя при несимметрии питающего напряжения, обрыве одной, двух фаз питающей сети.

Для достижения этого технического результата в станции управления погружным электродвигателем, содержащей преобразователь состоящий из выпрямителя и инвертора с системой управления, используется принцип преобразования переменных синусоидальных токов в переменные синусоидальные токи при помощи промежуточного выпрямляющего звена и инвертирующего звена с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), позволяющий сохранять работоспособность погружного электродвигателя при возникновении несимметрии напряжений питающей сети, для этого используется четырехфазный силовой мостовой выпрямитель, вход которого подключен к питающим фазам электрической сети и нулевому проводу, а выход соединен с входом сглаживающего емкостного фильтра, выход сглаживающего емкостного фильтра, соединен с силовым входом силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений, силовой выход которого подключен к питающим клеммам погружного электродвигателя, управляющие входы силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений, подключены к выходам микроконтроллерного блока управления, также к выходам микроконтроллерного блока управления, подключен блок индикации выходной частоты и датчики управления режимами работы погружного электродвигателя, к выходу сглаживающего емкостного фильтра, подключен вход импульсного блока питания, выход которого подключен к питающим клеммам микроконтроллерного блока управления.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемой станции управления погружным электродвигателем.

Устройство выполнено в виде четырехфазного силового мостового выпрямителя 1, сглаживающего емкостного фильтра 2, силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений 3, погружного электродвигателя 4, микроконтроллерного блока управления 5, блока индикации выходной частоты 6, датчиков управления режимами работы погружного электродвигателя 7, импульсного блока питания 8.

Станция управления погружным электродвигателем содержит: четырехфазный силовой мостовой выпрямитель 1, служащий для выпрямления питающего напряжения. Вход четырехфазного силового мостового выпрямителя 1 подключен к питающим фазам электрической сети и нулевому проводу, а выход соединен с входом сглаживающего емкостного фильтра 2, служащих для сглаживания пульсаций выпрямленного питающего напряжения. Выход сглаживающего емкостного фильтра 2 соединен с силовым входом силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений 3, силовой выход которого подключен к питающим клеммам погружного электродвигателя 4. Управляющие входы силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений 3 подключены к выходам микроконтроллерного блока управления 5. Также к выходам микроконтроллерного блока управления 5 подключен блок индикации выходной частоты 6, а к входам - датчики управления режимами работы погружного электродвигателя 7. К выходу сглаживающего емкостного фильтра 2 подключен вход импульсного блока питания 8, выход которого подключен к питающим клеммам микроконтроллерного блока управления 5.

Станция управления погружным электродвигателем работает следующим образом.

При подаче симметричного напряжения на вход четырехфазного силового мостового выпрямителя 1 схема включается в работу. Напряжение выпрямляется и подается на сглаживающий емкостный фильтр 2. С выхода сглаживающего емкостного фильтра 2 напряжение подается на силовые входы силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений 3, а также на вход импульсного блока питания 8. С выхода импульсного блока питания напряжение подается на питающие клеммы микроконтроллерного блока управления 5. К входам микроконтроллерного блока управления 5 подключены датчики управления режимами работы погружного электродвигателя 7, к выходам микроконтроллерного блока управления 5 подключен блок индикации выходной частоты 6. Также к выходам микроконтроллерного блока управления 5 подключены управляющие входы силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений 3. Микроконтроллерный блок управления 5 при помощи широтно-импульсной модуляции формирует на выходе силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений 3 трехфазные синусоидальные напряжения, которые подаются на погружной электродвигатель 4.

Электродвигатель включен и работает на трех фазах сети.

При снижении напряжения в одной из фаз (например, в фазе А) на выходе четырехфазного силового мостового выпрямителя 1 появляется выпрямленное напряжение, уровень этого напряжения будет такой же, как и при нормальном трехфазном питании, только пульсация будет несколько выше. Сглаживающий емкостный фильтр нейтрализует эту пульсацию. Дальнейшая работа станции управления погружным электродвигателем с функцией специализированной защиты от асимметричных режимов осуществляется так же, как и при нормальном симметричном трехфазном питании. На погружной электродвигатель 4 подается симметричное трехфазное напряжение, соответствующее номинальному уровню.

При исчезновении несимметрии станция управления погружным электродвигателем даже не чувствует изменений, только качество выходного напряжения становится немного лучше.

При возникновении обрыва двух фаз питающей сети на вход четырехфазного силового мостового выпрямителя 1 подается одна фаза и нулевой провод. Напряжение выпрямляется и подается на сглаживающий емкостный фильтр 2. Дальнейшая работа устройства аналогична работе описанной ранее при нормальном симметричном напряжении питающей сети, отличие состоит лишь в том, что на двигатель подается симметричное пониженное напряжение. Необходимо использовать двигатель с некоторым запасом мощности, чтобы компенсировать снижение напряжения при обрыве двух фаз питающей сети.

При снижении уровня напряжения на выходе сглаживающего емкостного фильтра 2 ниже критического значения импульсный блок питания 8 автоматически отключает погружной электродвигатель от питающей сети, а при восстановлении уровня напряжения автоматически подключает к питающей сети.

Источники информации

1. А.с. RU №97106157, 6 F 04 D 13/10, 1999 г. - прототип.

Станция управления погружным электродвигателем характеризуется тем, что используется четырехфазный силовой мостовой выпрямитель, вход которого подключен к питающим фазам электрической сети и нулевому проводу, а выход соединен с входом сглаживающего емкостного фильтра, выход сглаживающего емкостного фильтра соединен с силовым входом силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений, силовой выход которого подключен к питающим клеммам погружного электродвигателя, управляющие входы силового трехфазного транзисторного инвертора напряжений подключены к выходам микроконтроллерного блока управления, также к выходам микроконтроллерного блока управления подключен блок индикации выходной частоты, а к входам подключены датчики управления режимами работы погружного электродвигателя, к выходу сглаживающего емкостного фильтра подключен вход импульсного блока питания, выход которого подключен к питающим клеммам микроконтроллерного блока управления.