Устройство для управления короткозамкнутым асинхронным электродвигателем

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВЙДЕильсТВУ Союз СоветскикСоциалистическизРеслублик и 866680(61) Дополнительно к авт, скип-ву(22) Заявлено 17,09,79 (21) 2817350/24-07с присоепинеиием заявки Эй -, ко Зэкам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТЫМ АСИНХРИ 1 НЫМ 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 использование. функциональных связей по. току статора и напряжею ю на тиристорах тирис- О10 торного регулятора напряжения, вклю-. ченного в статорную обмотку этого электродвигателя, содержащее систему управления тиристорным регулятором15 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 скоростидвигателя, напряжения сети и другихфакторов 1,К недостаткам известного устройства следует отнести снижение надежности работы при возникновении виброперегрузок.Цель изобретения - повьппение надежности защиты электробура от виброперегрузок путем снижения скоростидвигателя.Указанная. цель достигается тем,что в устройство, содержащее встреч но-параллепьно включенные диод итиристор в одну из фаз статора иблок обратной связи, входом соединенньй с укаэанной фазой статорарве"дены датчик виброперегрузки, элементИЛИ, ВС-цепочка, тиристор, управляющий электрод которого соединен с выходом датчика виброперегрузок, катодввеценного тиристора соединен с катодом тиристора, а анод соединен6680 4 86через ЯС-цепочку с анодом тнристораи с одним из входов элемента ИЛИ,выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, а блок обратной связи выполнен иэ последовательно соединенных между собой амплитудного детектора, формирователяопорного напряжения и элемента сравнения, другой вход которого соединенс выходом амплитудного детектора,а его выход является выходом блокаобратной связи и соединен с другим.входом. элемента ИЛИ и с управляющимивходами разрядных ключевых элемеи".тов, входы которых соединены с выходами аьилнтудного детектора и формирователя опорного напряжения.На чертеже изображена схема устройства,Асинхронный короткозамкнутый дви-гатель 1 электробура одним из выводов обмотки статора подсоединен кколонне бурильных труб через вентильный регулятор, содержащий встречнопараллельно включенные диод 2 итиристор 3, управляющий электрод которого соединен с выходоМ логического элемента ИЛИ 4, Оин из входов.схемы ИЛИ через последователъно включенные резис."ор 5 и конденсатор 6подключен к аноду и через введенныйтирнстор 7 - к катоду тиристора 3.Ко входу тирнстора 7 подключен датчик 8, управляющий работой тирнсторного ключа 7.В качестве датчика 8 может служитьдатчик вибронерегрузки илн датчик,реагирующий на положение отклонителя,.К вентильному регулятору через переходный конденсатор 9 нодключен блок10 обратной связи. В состав блока.10 входит амплитудный детектор 11,элемент 12 сравнения с источником13 опорного напряжения (стабилитроном) и формирователь 14 опорногонапряжения, Вход детектора 11 подключен через конденсатор 9 параллельнотиристору. 3 вентильного регуляторанапряжения, а выход через источник13 опорного напряжения к одному извходов элемента 12 сравнения. Входформирователя 14 опорного напряженияаналогично детектору 11 подключенпараллельно тиристору 3 через кон"денсатор Л, а выход - к другому входу .элемента 12 сравнения, выход кото"рого через один из входов логического 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 колонне буриль" ных трубеФормирователь 14 содержит ключ 16, который управляется сигнало 1 с выходов логического элемента И 17, Один вход логического элемента 17 подключен параллельно тиристору 3 через конденсатор 6, а другой - к выходу детектора 11. Выход ключа 16 соединен со входом узла 18 запоминания первой полувалны напряжения иа закрытом тиристоре 3. Выход узла 18 является одновременно выходом формирователя 14 и подключен к узлу 12 сравнения, К чыходам детектора 11 и узла 18 подключены разрядные ключи 1 Л и 20, соответс венно, управляемые сигналом с выхода узла 12 сравнения.Устройство функционирует следую"щим образомС включением электробура работаего асинхронного двигателя 1 начинается по естественной характеристике.Жристор 3 находится в проводящемсостоянии, которое поддерживается импульсным йапряжением, возникающем натиристоре 3 эа время его включенияДлительность этих импульсов обуслов.лена углом открывания тиристора 3,а амплитуда - напряжением питанияэлектробура, ЭДС вращения и соэЧ егодвигателя, а также импедансами дляпрямой, обратной и нулевой последовательностей напряжений системы питания электробура,Иькульсы с анода тиристора 3 через коцценсатор 6, резистор 5 и49ф один из входов элемента 4 поступаютна управляющий электрод тиристора,переводя его в открытое состояние.Ключ 7 при этом закрыт.В процессе бурения при изменении4 ф осевой Нагрузки на долото могут возникнуть виброаерегрузки электробураот возмущающих колебаний, частотакоторых прямо цропорциональна частотевращения долота. При новыщенных вибрациях напряжение с датчика 8 виброперегрузки поступает на вход ключа7, переводя его в открытое состояние.Ключ 7 эакорачивает вход элемента4, препятствуя прохождению импульсовуправления на управляющий электродтиристора 3. Ъристор 3 остается взакрытом состоянии,и в заземленнуюфазу двигателя поступает выпрямлен6680 6вается узел 12 сравнения на срабатывание в момент необходимого пре-.вышения напряжения с выхода амплитудного детектора 11 относительно опорного 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 исходноесостояние узлы 11 и 14; разрежаяв них накопительные конденсаторы,Нредпагаемое устройство выполненос учетом возможности контроля сопротивления изоляции системы токопровод-электробур в процессе спускоподъемных операций, поэтому блок 10обратной связи подкпючен к анодутиристора 3 через переходный конденсатор 9, а резистор 5 - через конденсатор 6.Предлагаемое устроиство позволяетповысить надежность работы установки,понижая скорость двигателя электробура, осуществить защиту его от виброперегрузок, поскольку частота возму.щающих колебаний бурильного инструмента прямо пропорциональна частотевращения долота,Одновременно с передачей сигнало вибронерегрузках злектробура с эаЗОбоя на устье скважины устройствообеспечивает понижение частоты вращения долота и изменение частоты возмущающих колебаний, что одновременнос изменением осевой нагрузки на долоЗэто снижает виброперегруэки буровогоинструмента, Регулирование скоростидвигателя электробуоа с использованием предлагаемого устройства можетбыть использовано не только для за 40щиты от перегрузок, но и для осуществления изменения угла активной частиуправляемого отклонителя, что целесообразно производить на пониженных ный однополупериодный ток, тормозящий вращение вала электробура,Одновременно с этим от постояннойсоставляющей тока в заземленной фазетокоподвода срабатывает сигнализатор15, указывая на ".иброперегрузкуэлектробура и необходимость измене- .ния рсевой нагрузки на долото. Напряжение с закрытого тиристора 3 через,переходный конденсатор 9 поступает16на амплитудный .детектор 11 и черезключ 16 и узел 18 запоминания амплитудного значения напряжения,В узле 18 запоминается толькопервая н напряжения, так какпоследующие не будут пропущены ключом 16, который закорачивает входузла 18 после прохождения первойполуволны напряжения. Такое условиеобеспечивается логическим элементом щ1 И, который пропускает поступающие на один нз его входов и открывающие ключ 16, продифференцированныеимпульсы с ВС-цепи (резистор 5 иконденсатор 6) только после г вступления на второй вход этого элементаИ 1 напряжения с амплитудногодетектора 11,оборотах двигателя,Формула изобретения Напряжение гервой полуволны на закрытом тиристоре 3 соответствугт скорости двигателя при работе на естественной характеристике и содержит составляющую, которая соотеетству. ет падению напряжения в кабеле. Поэтому напряжение первой полуводны запоминается и используется как опорное при сравнении с напряжением последующих нолуволн,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.г щью подбора стабилитрона 13 настраиУстройство для управления короткозамкнутым асинхронным электродвига,телем, содержащее встречно-параллельно соединенные диод и тиристор водной.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,ВГ-цепочка, тирлстор, управляющийэлектрод которого соединен с выходомВНИИПИ Заказ 8094 Тираж 733 Подписн 8666 датчика виброперегрузок, катод введенного тиристора соединен с катодом тиристора, а анод соединен через ВС-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 сое" диненных между собой амппитудного детектора, формирователя опорного 0 напряжения и элемента сравнения, другой вход которого соецинеи с вы- . Филиал ПНП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 80 8ходом амплитудного детектора, а еговыход является выходом блока обратной связи и соединен с другим входом элемента ИЛИ и с управляющимивходами разрядных ключевых элементов,входы которых соединены с выходамиамплитудного детектора и формирователя опорного напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ьвторское свидетельство СССРУ 570968, кл. Н 02 Р 5/36, 19.03.73,