Электропривод вентиляторов системы охлаждения

ЭЛЕКТРОПРИВОД ВЕНТРШЯТОРОВ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
Полезная модель относится к электротехнике, в частности к области автоматизированного электропривода.
Известен электропривод вентилятора системы охлаждения тиристорных преобразователей ПТТ,ШТР 1.
Указанный аналог содержит трехфазный асинхронный электродвигатель 1, сочлененный с центробежным вентилятором 2, предохранитель (или автомат) 3 и ветровое реле 4 с контактом 5 (фигЛ). Ветровое реле 4 или реле контроля скорости воздуха по 2 , устанавливаемое в воздушном потоке вентилятора, при нормальной работе вентилятора размыкает контакт 5. При исчезновении напряжения сети либо заклинивании вентилятора, либо замыкании в цепи двигателя 1 ветровое реле отпадает, контакт 5 замыкается и дает команду на отключение от сети объекта охлаждения - тиристорного преобразователя. В результате последний отключается от сети и прекращается его нагрев.
Недостатком аналога является сложность и низкая надежность, что обусловлено необходимостью конструктивной встройки ветрового реле в поток воздуха вентилятора и его неудовлетворительная работа в условиях вибраций. Особенно это проявляется при наличии нескольких вентиляторов и каналов вентиляции, когда работу каждого вентилятора следует контролировать своим ветровым реле.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является электропривод вентиляторов системы охлаждения тиристорных электроприводов ЭПУ 1 3.
Данный электропривод для исполнения с двумя вентиляторами в установке представлен на фиг.2. Устройство на фиг.2 содержит электродвигатели 1, конденсаторы 2, предохранители 3, блок электронной защиты 4, терморезистор 5. Последний встраивается в охладитель контролируемого объекта, например, тиристорного преобразователя. Терморезисторов может быть несколько , располагаемых в различных точках контроля температуры.
При аномальных режимах в системе вентиляции, приводящих к изменению температуры на охладителе и изменению сопротивления терморезистора 5 блок защиты 4 выдает сигнал на отключение установки.
Недостатки прототипа:
1.В случае возникновения неисправностей в двигателе 1, например, при витковом замыкании в его обмотках, обрыве одной из обмоток, либо его стопорении, возрастает ток, при этом величина его незначительно отличается от номинального значения. В результате предохранитель 3 не сгорает, что в конечном счете приводит к сгоранию электродвигателя и снижению надежности.
2.Разброс параметров терморезисторов 5 требует индивидуальной настройки блока электронной защиты 4 на заданную температуру срабатывания, что усложняет построение блока электронной защиты и снижает точность срабатывания.
3. Встройка терморезисторов в охладители объекта охлаждения требует соответствующую электрическую изоляцию терморезисторов от охладителей, что усложняет выполнение защиты, особенно в высоковольтных устройствах на 6,10 кВ и более.
Технический результат заявляемого решения - упрощение и повышение надежности.
Технический результат достигается тем, что в электропривод вентиляторов системы охлаждения, содержащий несколько трехфазных двигателей, соответствующие статорные обмотки которых через конденсаторы и предохранители подключены к однофазной сети переменного тока, дополнительно введены блоки защиты от неисправностей в цепях двигателей вентиляторов по числу двигателей, каждый из которых содержит диод, сглаживающий фильтр и компаратор, а также общие узлы - выходной орган и однополупериодные источники опорного и стабилизированного напряжения, имеющие общую точку, при этом в каждом блоке защиты первый вход компаратора через последовательно соединенные сглаживающий фильтр и диод подключен к двум статорным обмоткам соответствующего двигателя, а второй вход подключен к однополупериодному источнику опорного напряжения, при этом выходы всех компараторов объединены по схеме И и подключены к входу выходного органа, соединенного с однополупериодным источником стабилизированного напряжения. При использовании предлагаемого устройства для двигателя одного вентилятора вход компаратора подключается к выходному органу непосредственно.
Отличительной особенностью предполагаемой полезной модели является то, что упрощение и повышение надежности достигается за счет выявления неисправного канала с соответствующим вентилятором при помощи простого устройства, использующего информацию напряжения на двух фазах статора каждого двигателя и опорного напряжения, пропорционального напряжению сети. Это осуществляется за счет введения общих однополупериодных источников питания со сглаживающими фильтрами, компараторов, схемы И, диодов и выходного органа, имеющих общую точку и соответствующим образом соединенных между собой. При выявлении таким образом неисправности какоголибо вентилятора отключается объект вентиляции от сети, а также цепь питания вентиляторов.
Предлагаемое устройство может дополняться также термозащитой, как в прототипе, которая не выявляет неисправность в электроприводе вентиляционной системы.
На фиг.З приведена схема заявленного электропривода, где приняты следующие обозначения: 1 - двигатель вентилятора,
2-конденсатор,
3-предохранитель,
4-блок защиты,
6- диод,
9- элемент И (либо схема совпадения, либо монтажное соединение И),
10- выходной орган, содержащий, например, усилитель 11 и оптрон 12, 13,14 - однополупериодные источники соответственно опорного и стабилизированного напряжения,
15- диод источников,
16- сглаживающий RC-фильтр источника опорного напряжения 13.
17- стабилитрон источника напряжения 14,
18- сглаживающий RC-фильтр источника стабилизированного напряжения 14, Од- напряжение на двигателе, UQ- опорное напряжение,
Un - напряжение питания стабилизированное.
В предлагаемом устройстве асинхронные трехфазные электродвигатели 1 через конденсаторы 2 и предохранители 3 подключены к однофазной сети и к блокам защиты 4, содержащим диоды 6, сглаживающие RC-фильтры 7 и компараторы 8, выходы фильтров соединены с первыми входами соответствующих компараторов 8, выходы которых объединены по схеме И 9 и подключены к выходному органу 10, содержащему например, усилитель 11 и оптрон 12; вторые входы компараторов 8 объединены и подключены к однополупериодному источнику 13 опорного напряжения, содержащему диод 15 и сглаживающий RC-фильтр 16, при этом питание выходного органа 10 осуществляется от однополупериодного источника 14 стабилизированного напряжения, содержащего стабилитрон 17 и RC-фильтр 18.
/.
На входах компаратора 8 блока защиты 4 происходит сравнение напряжений двигателя Ид и опорного Uo- При нормальном функционировании электропривода на входах всех компараторов выполняется соотношение , которое обеспечивается соответствующим выбором сглаживающих RC-фильтров 7 и 16, имеющих стабильные параметры. На выходе всех компараторов устанавливается сигнал высокого (единичного) уровня. В результате прохождения этих сигналов через логическую схему И на вход выходного органа 10 поступает сигнал единичного уровня. На выходе органа 10 появляется сигнал рабочего состояния устройства. При этом оптрон 12 выходного органа открыт. В аномальных режимах работы электропривода вентиляторов, например, при заклинивании ротора любого электродвигателя или виткового замыкания в обмотке, ток двигателя увеличивается, а напряжение на контролируемых фазах уменьшается. Указанное выше неравенство нарушается и имеет вид . Вследствие этого на выходе соответствующего компаратора появляется сигнал низкого (нулевого) уровня, который через логическую схему И переводит выходной орган в нерабочее состояние - оптрон закрыт. Данное состояние оптрона является информацией об аварийном состоянии электропривода вентиляции и, соответственно, этим сигналом производится отключение от питающей сети объекта вентиляции (преобразователя) и электропривода вентиляторов. Это исключает сгорание двигателей системы вентиляции и перегрев контролируемой установки. При аномальном режиме двигателя вентилятора типа обрыв фазы обмоток С1 и (или) С2, СЗ, последний прекращает вращаться или вращается с малой
ройства в этом случае происходит следующим образом. При обрыве фазы С2 электродвигателя 1 конденсатор 2 заряжается до напряжения питающей сети, а конденсатор сглаживающей RC-цепи 7 разряжается на входную цепь компаратора 8. Указанное выше соотношение напряжений принимает вид . Выходной орган 10 переходит в нерабочее состояние - оптрон закрыт. При обрыве фазы С1 возникает режим аналогичный заклиниванию ротора и устройство находится в нерабочем состоянии выходного органа. Пекоторую отличительную особенность имеет режим при обрыве фазы СЗ. В этом случае конденсатор 2 электродвигателя 1 шунтируется обмотками фаз С1, С2. Папряжение на конденсаторе сглаживающей RC-цепи 7 повышается, но при этом фаза пульсаций контролируемого напряжения Пд сдвигается относительно фазы пульсаций опорного напряжения UQ и компаратор 8 периодически переключается из состояния единичного выходного сигнала в нулевое с частотой питающей сети. Появление нулевого уровня на выходе компаратора переводит выходной орган в нерабочее состояние, что является достоверной информацией аварийного состояния электропривода вентиляторов системы охлаждения. Следует отметить, что при пропадании питающего напряжения выходной орган устройства находится в нерабочем состоянии, что также является защитной функцией. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает полное выявление неисправностей какого-либо вентилятора.
Для использования данного устройства с одним двигателем вентилятора подключение выхода компаратора 8 к выходному органу 10 осуществляется непосредственно (без схемы И).
Источники известности:
1 Регулируемый электропривод.
Информэлектро. Сводный выпуск 1, 1974г.(с.78-83).
2 Резинский С.Р. и др. Конструирование силовых полупроводниковых преобразовательных агрегатов. М., «Энергия, 1973 (с.238-241).
3 Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ1М. Информэлектро, 1999г. Промышленный каталог 08.41.11-99