Устройство для управления короткозамкнутым асинхронным электродвигателем

Устройство для управления короткозамкнутым асинхронным электродвигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 866680

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Соцналистическнз

Реснублик

{61) Дополнительно» к авт. санд-ву(22)Заявлено 17.09.79(21) 2817350/24 07 с присоепиненнем заявки Э&в (23) Приоритет (5l) M. Кл.

Н 02 Р 7/42

Веударптеипва квнктпт

СССР, ho дмам изобретений н открытий

Опубликовано 23. 09. 81. Бюллетень JA 35

Дата опубликования описания 25.09.81 (53} УДК 621.313. .333 (088.8) (72) Авторы из.обрст,ения

Н.Н ° Гринченко и С.М. Старик (71) Заявитель

ФБЛЧОТЕЕЛ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТЫМ

АСИНХРСННЪ|М ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к асинхронному электроприводу с тиристорным управлением, и может быть использовано для электропривода буровых установок.

Наиболее близким к изобретению является устройства для регулирования скорости асинхронных короткозамкнутых двигателей с использованием функциональных связей-по. току статора и напряженгю на тиристорах тирис1О торного регулятора напряжения, вклю-. ченного в статорную обмотку этого электродвигателя, содержащее систему управления тиристорным регулятором

15 напряжения, вход которой соединен с выходом узлов задания обратной связи по току статора асинхронного электродвигателя и обратной связи по напряжению, причем первичная обмотка трансформатора напряжения узла обратной связи по напряжению включена между анодом и катодом тиристоров тиристорного напряжения. Напряжение на тиристорах тиристорного регулятора напряжения зависит от скорости двигателя, напряжения сети и других факторов (1$.

К недостаткам известного устройства следует отнести снижение надежности работы при возникновении вибролерегрузок.

Цель изобретения — повьппение надежности защиты электробура от виброперегрузок путем снижения скорости двигателя.

Указанная. цель достигается тем, что в устройство, содержащее встречно-параллельно включенные диод и тиристор в одну из фаз статора и блок обратной связи, входом соединеннь(й с указанной фазой статора,,введены датчик виброперегрузки, элемент

ИЛИ, RC-цепочка, тиристор, управляющий электрод которого соединен с выходом датчика виброперегрузок, катод ввеценного тиристора соединен с катодом тиристора, а анод соединен

6680 4

86 через ЯС-цепочку с анодом тиристара и с одним из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, а блок обратной связи выполнен иэ последовательно соедикенных между собой амплитудного детектора, формирователя опорного напряжения и элемента сравнения, другой вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а его выход является выходом блока обратной связи и соединен с другим .входом. элемента ИЛИ и с управляющими входами разрядных ключевых элементов, входы которых соединены с выходами аьжлнтудного детектора и формирователя опорного напряжения.

На чертеже изображена схема устройства.

Асинхронный короткозамкнутый дви- гатель 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 выходои логическаго элемента HJlH 4. О ин из входов. схемы ИЛИ через последователъно включенные резис."ор 5 и конденсатор 6 подключен к аноду и через введенный тирнстор 7 — к катоду тиристора 3.

Ко входу тирнстора 7 подключен датчик 8, управляющий работой тиристорного ключа 7.

В качестве датчика 8 может служить

Ф датчик вибронерегрузки илн датчик, реагирующий на положение отклонителя, . К вентильному регулятору через переходный конденсатор 9 кадключен блок

10 обратной связи. В состав блока.

10 входит амплитудный детектор ll элемент 12 сравнения с источником

1.3 опорного капряжения (стабилитраном) и формирователь 14 опорного напряжения, Вход детектора 11 подключен через конденсатор 9 параллельно тиристару. 3 вентильнаго регулятора напряжения, а выход через источник

)3 опорного напряжения к одному из .входов элемента 12 сравнения. Вход формирователя 14 опорного напряжения аналогично детектору 11 подключен параллельно тиристору 3 через конденсатор 9, а выход - к другому входу .элемента 12 сравнения, выход кото" рого через один из входов логическаго элемента ИЛИ 4 соединен с управляющим электродом тиристора.3. Сигна- лизатор 15 виброперегрузки подключен в устройстве управления электробуром к проводу, идущему через заземленное кольцо токоприемника к колонке буриль" ных tp å

Формирователь 14 содержит ключ

16, который управляется сигнало1 с выходов логического элемента И 17, Один вход логического элемента 17 подклочен параллельно тиристору 3 через конденсатор 6, а другой - к выходу детектора 11. Выход ключа 16 соединен са входом узла 18 запоминания первой полувалны напряжения иа закрытом тиристаре 3. Выход узла

18 является одновременно выходам формирователя 14 и подключен к узлу 12 сравнения. К выходам детектора 11 и узла 18 подключены разрядные ключи

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

Устройства функционирует следующим образом.

С включением электробура работа его асинхронного двигателя 1 начинается по естественной характеристике.

Жристор 3 находится в проводящем состоянии> которое поддерживается импульсным йапряжением, возникающем на тиристоре 3 эа время его включения., Длительность этих импульсов обуслов. лена углом открывания тиристора 3, а амплитуда - напряжением питания электрабура, ЭДС вращения и eas9 его двигателя, а также импедансами для прямой, обратной и нулевой последовательностей напряжений системы питания электробура, Иьяульсы с анода тиристара 3 через коцценсатар 6, резистор 5 и

4Е один из входов элемента 4 поступают на управляющий электрод тиристора, переводя его в открытое состояние.

Ключ 7 при этом закрыт.

В процессе бурения при изменении осевой нагрузки на долота могут возникнуть вибраперегрузки электрабура ат возмущающих колебаний, частота которых прямо цропарцианальна частоте вращения долота. При повыщенных вибрациях напряжение с датчика 8 вибро перегрузки наступает на вход ключа

7, переводя его в открытое состояние.

Ключ 7 эакарачивает вход элемента

4, препятствуя прохождению импульсов управления на управляющий электрод тиристора 3. Ъ ристор 3 остается в закрытом состоянии .и в заземленную фазу двигателя поступает выпрямленI

5 866680

6 вается узел )2 сравнения на срабатывание в момент необходимого пре-. вышения напряжения с выхода амплитудного детектора 11 относительно оаор-ного напряжения с узла 14, Нанряжением с выхода узла 12 сравнения переводятся в проводящее состояние тиристор 3 и разрядные ключи 19 и 20, которые устанавливают в исходное состояние узлы ll и 14; разрежая в них накопительные конденсаторы, Нредпагаемое устройство выполнено с учетом возможности контроля сопротивления изоляции системы токопровод-электробур в процессе спускоподъемных операций, ноэтому блок 10 обратной связи подкпючен 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 возмущающих колебаний бурильного инструмента прямо пропорциональна частоте вращения долота.

Одновременно с передачей сигнал» о вибронерегрузках злектробура с эаЗО боя на устье скважины устройство обеспечивает понижение частоты вращения долота и изменение частоты возмущакяцих колебаний, что одновременно с изменением осевой нагрузки на долоЗэ то снижает виброперегруэки бурового инструмента. Регулирование скорости двигателя электробура с использованием предлагаемого устройства может быть использовано не только для за40 щиты от перегрузок, но и для осуществления изменения угла активной части управляемого отклонителя, что целесообразно производить на пониженных ный однополупериодный ток, тормозящий вращение вала электробура, Одновременно с этим от постоянной составляющей тока в заземл иной фазе токоподвода срабатывает сигнализатор

)5, указывая на ".иброперегрузку электробура и необходимость измене- . ния рсевой нагрузки на долото. Напряжение с закрытого тиристора 3 через . переходный конденсатар 9 поступает )о на амплитудный .детектор 11 и через ключ 16 и узел 18 запоминания амплитудного значения напряжения.

В узле 18 запоминается только первая полуволна напряжения, так как последующие не будут пропущены ключом 16, который закорачивает вход узла 18 после прохождения первой полуволны напряжения. Такое условие обеспечивается логическим элементом щ

)7 И, который пропускает поступающие на один нз его входов и открывающие ключ 16, продифференцированные импульсы с RC-цепи (резистор 5 и конденсатор 6) только после г вступления на второй вход этого элемента

И 17 напряжения с амплитчдногодетектора 11. оборотах двигателя. формула изобретения

Напряжение гервой полуволны на закрытом тиристоре 3 соответствугт скорости двигателя при работе на естественной характеристике и содержит составляющую, которая соотеетствует падению напряжения в кабеле. Поэтому напряжение первой полуволны запоминается и используется как опорное при сравнении с напряжением последующих олуволн.

По мере уменьшения скорости двигателя электробура при одновременном увеличении осевой нагрузки иа долото уменьшаются виброперегрчзкии растет амплитуда на закрытом тиристоре 3.

При определенном напряжении на ти. ристоре 3 скгрость двигателя оказы вается близкой к критической. Двигатель переводится на естественную 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 экспериментальным путем на испытательном стенде для каждого типа электробура и в соответствии с ней, например с помо..ч; щью подбора стабилитрона 13 настраиУстройство для управления короткозамкнутым асинхронным электродвига;телем, содержащее встречно-параллельно соединенные диод и тиристор в одной.из фаз статора и блок обратной .связи, входом соединенный с указанной фазой статора, о т л н ч а ю" щ е е с я тем, что, с целью новышейИ надежности, в него введены датчик виброперегрузки,. элемент ИЛИ, Rf .-цепочка, тирлстор, управляющий электрод которого соединен с выходом

8666 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 управляющим электродом тиристора, а блок обратной связи выполнен из последовательно соединенных между собой амппитудного детектора, формирователя опорного 30 напряжения и элемента сравнения, другой вход которого соецинеи с выВНИИПИ Заказ 8094/77

Тираж 733 Подписное

Филиал IIIIII "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4

80 S ходом амплитудного детектора, а его выход является выходом блока обратной связи и соединен с другим входом элемента ИЛИ и с управляющими входами разрядных ключевых элементов, входы которых соединены с выходами амплитудного детектора и формирователя опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 570968, кл. Н 02 P S/36, 19.03.73,