ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Предложение относится к области электротехники и используется в электроприводах.
Широко известна электроустановка /1/ с частотно-регулируемым электроприводом, содержащая электродвигатель, связанный с преобразователем частоты, состоящий в регулировании частоты двигателя в зависимости от необходимой производительности. Недостаток такой установки состоит в относительно большом расходе электроэнергии, так как двигатель постоянно питается от преобразователя.
Наиболее близким по технической сути и достигаемым результатам является прототип /2/ - электроустановка с частотно-регулируемым электроприводом, содержащая электродвигатель, связанный с преобразователем частоты, а также входной, сетевой и пусковой коммутаторы, так что входы преобразователя и двигателя связаны с сетью соответственно через входной и сетевой коммутаторы, а выход преобразователя подсоединен к двигателю через пусковой коммутатор, причем включающие входы входного и сетевого коммутаторов, отключающий вход входного коммутатора, вход уставки преобразователя соединены с выходами блока управления, имеющего выход блокировки импульсов преобразователя, датчик токов, выходом подключенный к блоку защиты. Недостаток такого устройства состоит в низкой надежности, ибо при отключении двигателя от сети возникают перенапряжения. Прерывание тока механическими коммутационными аппаратами вызывает дугу в самих аппаратах и перенапряжения на обмотках двигателя. В установках напряжением 3-10 кВ с герметичными выключателями (вакуумными, элегазовыми) подобные перенапряжения могут быть значительными (в несколько раз выше номинала) и приводить к повреждению обмоток двигателей. Опасны и поэтому нежелательны коммутационные перенапряжения и в двигателях низкого напряжения.
Целью предложения является повышение надежности. Поставленная, цель достигается за счет того, что электроустановка снабжена двумя схемами ИЛИ, а пусковой коммутатор снабжен блок-контактом, к входу которого присоединен выход блока управления, а выход блок-контакта наряду с выходом блока защиты присоединены к входам первой схемы ИЛИ, выходом подключенной к отключающему входу сетевого коммутатора, а выход второй схемы ИЛИ присоединен к включающему входу пускового коммутатора и с запирающим входом преобразователя, а входы второй ИЛИ соединены с выходами блока управления и блока защиты. На чертеже приведена однолинейная схема электроустановки для реализации способа. К входному коммутатору 1 подсоединен вход выпрямителя 2, полюса которого соединены с фильтром-конденсатором 3 и инвертором напряжения 4. Выпрямитель 2, конденсатор 3 и инвертор 4 образуют преобразователь частоты (ПЧ), выход которого через пусковой коммутатор 5 связан с электродвигателем 6, который через сетевой коммутатор 7 связан с сетью 8. Управление инвертором 4 и коммутаторами 1, 5, 7 осуществляется от блока 9 управления (вручную и дистанционно). На выходах блока 9 управления буквами обозначено: В - сигнал на включение, О - сигнал на отключение, У - уставка, Б - блокировка импульсов (отключение инвертора 4). Пусковой коммутатор 5 снабжен блок-контактом 10, который выходом соединен с отключающим входом сетевого коммутатора 7. Вход блок-контакта 10 присоединены к выходу первой схемы 11 ИЛИ, которая входами соединена с выходом блока 9 управления и блока 12 защиты. К входу блока 12 защиты присоединены датчики 13 токов двигателя 6. Входы второй схемы 14 ИЛИ связаны с выходами блоков 12 защиты и 9 управления, а ее выход связан с включающим входом пускового коммутатора 5 и с блокирующим входом инвертора 4. Предположительно в качестве коммутаторов 5 и 7 используются автоматические выключатели с двумя входами или контакторы с защелкой.
Заявленное устройство работает следующим образом. ПЧ служит для разгона электродвигателя 6 и обеспечения работы последнего с частотой отличной от сетевой. В этих режимах коммутаторы 1 и 5 включены, а 7 - разомкнут и электродвигатель 6 получает питание от ПЧ. После разгона и при работе двигателя 6 с фиксированной сетевой частотой включен коммутатор 7, а коммутатор 5 отключен и ПЧ может использоваться для других целей (например, для разгона других электродвигателей). При необходимости остановки двигателя 6, с ПЧ по сигналу блока 9 управления снимаются импульсы управления и выход ПЧ присоединяется к питающемуся от сети двигателю 6. Команда отключения коммутатора 7 проходит через блок контакт 10. Если перед отключением коммутатора 7 коммутатор 5 не успел включиться (замедление из-за замерзшей смазки, неправильной последовательности операций управления и т.п.), то произойдет задержка отключения коммутатора 7 до включения коммутатора 5. То же самое происходит и при срабатывании блока 12 защит. Если при этом коммутатор 5 не был включен, то произойдет его включение от блока 12 защит через схему 14 ИЛИ и лишь после этого после замыкания блок-контакта 10 через него пройдет сигнал на отключение коммутатора 7. При этом через схему 14 ИЛИ упредительно снимаются импульсы управления инвертора 4. При отключения коммутатора 7 конденсатор 3 ПЧ заряжен благодаря включенному состоянию коммутатора 1. Конденсатор 3, связанный через обратный диодный мост инвертора 4 с выходом преобразователя, снижает перенапряжения на обмотках двигателя. Энергия, запасенная в индуктивностях двигателя 6 передается в конденсатор 3. Так как его емкость составляет сотни-тысячи микрофарад, то напряжение на нем повысится незначительно. Как видно из описания, введенные связи обеспечивают во всех возможных режимах отключение коммутатора только при подключенной демпфирующей цепочке в виде обратного диодного моста инвертора 4 и конденсатора 3.
Источники информации:
1. Патент DE 3918246 A1 кл. Е03В 11/16.
2. Патент RU 2154891 С1, кл. H02P 1/54, 1999.