ЭЛЕКТРОПРИВОД МАШИН ОБЪЕМНОГО ВЫТЕСНЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники, конкретнее - к электроприводам машин объемного вытеснения, например, компрессоров.
Известны способ и устройство для запуска электродвигателей большой мощности [1], содержащее пусковой электродвигатель, шкаф управления пусковым электродвигателем, соединительную муфту, основной электродвигатель, шкаф управления основным электродвигателем и исполнительный механизм.
Данное устройство недостаточно надежно из-за сложности конструкции.
Известно также устройство для запуска синхронных электродвигателей большой мощности [2], содержащее рабочий электродвигатель большой мощности и устройство для его запуска, которое содержит программируемый контроллер, пусковой электродвигатель, соединительную муфту со шлицевым валом сцепления и вилкой перемещения вала, соединенной с силовым электромагнитом, датчики контроля сцепления и расцепления муфты.
Недостаток устройства заключается в том, что при запуске рабочего электродвигателя большой мощности и его работе в рабочем режиме имеют место непроизводительные потери электроэнергии.
Задача заявляемого изобретения состоит в повышении экономичности электроприводов машин объемного вытеснения за счет снижения потребления электроэнергии при запуске электродвигателя большой мощности и его работе в рабочем режиме.
Решение задачи обеспечивается применением предлагаемого устройства.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Электропривод машин объемного вытеснения, в частности компрессоров, включает рабочий электродвигатель большой мощности и устройство для его запуска. содержащее программируемый контроллер, пусковой электродвигатель, соединительную муфту со шлицевым валом сцепления и вилкой перемещения вала, соединенной с силовым электромагнитом, датчики контроля сцепления и расцепления муфты.
Новое заключается в том, что электропривод дополнительно содержит устройство регулирования нагрузки на рабочий двигатель, включающее заслонку на всасывающем трубопроводе, электропривод заслонки и датчик тока, установленный в электроцепи питания рабочего двигателя, соединенные с программируемым контроллером, регулирующим положение заслонки в зависимости от нагрузки на рабочий двигатель. Устройство регулирования нагрузки на рабочий электродвигатель содержит датчик давления, установленный в нагнетающей магистрали.
На чертеже представлена схема заявляемого устройства.
Электропривод состоит из рабочего электродвигателя большой мощности 1 и устройства для его запуска, состоящего из программируемого контроллера 2, пускового электродвигателя 3, соединительной муфты 4 со шлицевым валом 5 и вилкой перемещения вала 6. Вилка соединена с силовым электромагнитом 7, связанным с датчиками сцепления и расцепления муфты 8 и 9. Устройство регулирования нагрузки на рабочий двигатель включает заслонку 10 на всасывающем трубопроводе, электропривод заслонки 11 и датчик тока 12, установленный в электроцепи питания рабочего двигателя. Устройство регулирования нагрузки снабжено датчиком давления 13, установленным в нагнетающей магистрали компрессора 14.
Устройство работает следующим образом.
Запуск начинается с включения пускового электродвигателя 3 нажатием кнопки вручную. Затем начинает действовать программируемый контроллер 2. В соответствии с заложенной программой контроллер 2 дает сигнал на включение соединительной муфты 4, после чего вилкой 6 выдвигается шлицевой вал 5, соединяя валы пускового 3 и рабочего 1 электродвигателей. Начинается раскручивание рабочего двигателя. При достижении заданных конечных оборотов рабочего двигателя поступает сигнал от контроллера 2 на расцепление муфты 4, силовой электромагнит 7 сдвигает вилку 6, выводя шлицевой вал 5 из зацепления с валом рабочего электродвигателя. Программируемый контроллер 2 постоянно контролирует процесс запуска. Надежность зацешюния соединительной муфты 4 постоянно контролируется с помощью датчиков сцепления и расцепления муфты 8 и 9. В отличие от запуска с помощью известных устройств, когда происходит резкое возрастание пусковых токов, приводящее к быстрому разогреву обмоток электродвигателя (более 100°С за считанные секунды), заявляемое устройство обеспечивает запуск в щадящем режиме с
небольшим возрастанием пусковых токов, приводящем к разогреву обмоток электродвигателя не более, чем до 30°С. Вследствие вышеописанной разницы режимов запуска происходит значительная экономия электроэнергии. Во время технологических или обеденных перерывов, когда компрессор работает вхолостую (сжатый воздух не расходуется), электропривод можно отключать многократно в течение суток, а затем включать с минимальными потерями электроэнергии без больших пусковых токов и перегрузки питающей сети и минимальным износом механизмов.
Для сокращения потребления электроэнергии в рабочем режиме служит устройство регулирования нагрузки на рабочий двигатель. Когда давление в пневмосистеме достигает предельной величины, увеличивается нагрузка на рабочий двигатель и возрастает величина потребляемой мощности в цепи питания. В этом случае на контроллер 2 поступает сигнал от датчика давления 13, а от контроллера поступает сигнал на электропривод 11 заслонки 10. Заслонка поворачивается, уменьшая проходное сечение всасывающего трубопровода. Происходит уменьшение нагнетаемого потока и, как следствие, снижение нагрузки на рабочий двигатель и уменьшение величины потребляемой мощности в цепи питания. Этот процесс происходит постоянно. Имеет место обратная связь. Возрастание величины потребляемого тока, контролируемое датчиком тока 12 приводит к срабатыванию заслонки 10 на перекрытие всасывающего трубопровода, а снижение величины тока приводит к срабатыванию заслонки на открытие и увеличение проходного сечения всасывающего трубопровода.
Контроллер в режиме регулятора может работать в двух режимах.
Во-первых, в режиме поддержания постоянного заданного давления в пневмосистеме. При этом контроль ведется с помощью датчика давления 13.
Во-вторых, в режиме поддержания постоянной производительности. В этом случае контроль ведется с помощью датчика тока 12.
Производительность машин объемного вытеснения в процессе работы в течение суток из-за изменения атмосферного давления и температуры постоянно меняется, В связи с этим или в связи с необходимостью подавать определенное количество воздуха требуется поддерживать заданную производительность.
Потребляемая мощность напрямую зависит от производительности, и датчик тока 12 фиксирует изменения потребляемой электродвигателем 1 мощности, подавая
сигнал на контроллер 2, а контроллер управляет дроссельной заслонкой 10. После запуска электродвигателя 1 и выхода его на рабочий режим сразу же включается процесс регулирования. Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает значительную экономию электроэнергии в процессе запуска электродвигателя большой мощности и во время работы в штатном рабочем режиме.
Источники информации:
1. М.И.Слодарж. Режимы работы, релейная защита и автоматика асинхронных электродвигателей. М., Энергия, 1977, с.98.
2. Патент РФ на полезную модель №31301, опубл., 27.07.2003 г. - прототип.