Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЛАВНОГО ПУСКА МАССИВА ДВИГАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для реализации плавного пуска асинхронных электроприводов общепромышленного назначения, применяемых для привода вентиляторов, компрессоров, насосов, транспортеров и др.

Устройства плавного пуска (УПП) для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором на основе тиристорных преобразователей напряжения широко распространены на рынке приводной техники. Выполняются они на различные мощности, как на низкое, так и на высокое напряжение.

Существует несколько способов пуска, которые могут реализовать эти устройства. Большинство из них рассмотрены, например, в статье: Д.А. Поздеев, Г.С. Нудельман, А.Н. Ерезеев. Высоковольтные устройства плавного пуска синхронных и асинхронных электродвигателей // Энергослужба предприятия, 2004, №3(9), электронная версия журнала http://www.energosp.ru/Go/ViewArticle/id=742.

Известен способ плавного пуска электродвигателя переменного тока (патент на изобретение RU №2422977, МПК H02P 1/30, 27.06.2011), в котором электродвигатель подключают к преобразователю частоты, осуществляют частотный пуск электродвигателя до заранее заданного значения частоты выходного напряжения преобразователя частоты, которое меньше номинального значения частоты питания электродвигателя, после чего электродвигатель отключают от указанного преобразователя частоты и подключают непосредственно к электросети.

Известен способ плавного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (патент на изобретение RU №2497267, МПК H02P 1/26, H02P 1/28, 27.10.2013), принятый за прототип, в котором сигнал управления для системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя формируют путем непрерывного измерения остаточного напряжения на шинах сети и сравнения его с предварительно заданным значением этого напряжения, при отклонении от которого сигнал управления корректируют, поддерживая постоянным остаточное напряжение на шинах сети в процессе пуска.

Прототип и его аналоги касаются плавного пуска одного двигателя. Одновременная подача напряжения на большой массив двигателей приводит к большой величине суммарного пускового тока, что может повредить оборудование питающей подстанции. Кроме этого, способ-прототип дорог для массива из большого числа двигателей, которые подключены к одной питающей подстанции.

Задачей изобретения является уменьшение пускового тока массива из большого (до 100 и более) числа двигателей, а также удешевление способа за счет исключения использования тиристорных преобразователей.

Технический результат достигается тем, что в способе плавного пуска массива двигателей, по которому подключают каждый двигатель из массива n двигателей к общей питающей подстанции через защитный выключатель, осуществляют управление защитного выключателя при помощи защитного устройства, контролируют посредством защитного устройства напряжение питания, подводимое от питающей подстанции к защитному выключателю двигателя, согласно изобретению при потере питания на питающей подстанции и соответственно потере напряжения питания на защитных выключателях двигателей массива защитные выключатели всех двигателей отключают защитным устройством, при подаче питания на питающей подстанции и соответственно при появлении напряжения питания на защитных выключателях двигателей массива производят включение защитных выключателей при помощи защитного устройства с задержкой T(i+1)=Ti+Tпускаi*(Ki+0,1), где i=1, 2,. , n - номер двигателя в массиве из n двигателей, Tпускаi - время пуска i-го двигателя, T₁=0, а коэффициент Ki учитывает долю мощности Pi двигателя с номером i в суммарной мощности всех двигателей:

Реализация способа поясняется фиг. 1 и фиг. 2.

В момент пуска 1 двигателя возникает большой пусковой ток 2, который за время 3 пуска уменьшается до номинального тока 4 двигателя. Питающая подстанция 5 осуществляет питание большого массива двигателей (на чертеже условно обозначены два двигателя). К шинам 6 питающей подстанции 5 через защитные выключатели 7 подключены двигатели 8. Защитные устройства 9 контролируют напряжение питания 10, подводимое от питающей подстанции 5 к защитным выключателям 7 двигателей 8, и управляют при помощи связи 11 защитными выключателями 7.

Реализация способа осуществляется следующим образом.

В момент пуска 1 двигателя, когда к полностью остановленному двигателю подводится полное напряжение питания, возникает i_пуск пусковой ток 2, который за время 3 Т пуска плавно спадает до i_ном.дв номинального тока 4 двигателя. При этом значение пускового тока i_пуск в несколько раз больше номинального тока 4 двигателя i_ном.дв, что может создавать проблемы для питающей подстанции 5, мешать нормальной работе остальных потребителей подстанции. Когда к подстанции подключены много, целый массив двигателей (подобная ситуация распространена, например, у нефтяников с большим числом качалок нефти), то значение суммарного пускового тока всего массива двигателей может быть угрожающе большим.

Для ограничения значения пускового тока большого массива двигателей предлагается последовательный пуск двигателей массива. Для этого к шинам 6 питающей подстанции 5 каждый двигатель 8 массива двигателей подключается через защитный выключатель 7, что позволяет индивидуально отключать и подключать к питанию каждый двигатель отдельно. Защитное устройство 9, которое установлено на каждом двигателе, контролирует напряжение питания 10, подводимое к данному двигателю от шин 6 питающей подстанции 5, и управляет выключателем 7.

В нормальном режиме все выключатели 7 включены. При потере питания на подстанции 5, когда на шинах 6 напряжение пропадает, пропадает и напряжение, подводимое к защитным выключателям 7. Обнаружив с помощью измерительного трансформатора напряжения потерю напряжения питания 10, подводимое к выключателю 7, защитное устройство 9 отключает выключатель 7. Таким образом, при потере питания на подстанции 5 выключатели 7 всех двигателей 8 будут отключены.

При подаче питания на питающей подстанции 5 и соответственно при появлении напряжения питания 10 на защитных выключателях 7 двигателей 8 массива защитный выключатель 7 с номером (i+1) включается защитным устройством 9 с задержкой T(i+1), пропорциональной времени пуска предыдущего двигателя с номером i:

где i=1, 2, ., n - номер двигателя в массиве из n двигателей, Tпускаi - время пуска i-го двигателя, T₁=0, коэффициент Ki учитывает долю мощности Pi двигателя с номером i в суммарной мощности всех двигателей:

Рассмотрим два простых примера.

1. К питающей подстанции 5 подключено 100 одинаковых двигателей, которые имеют время пуска, равное 10 секунд. Тогда первый двигатель массива (i=1) будет подключен к питанию без выдержки времени (Т₁=0), все последующие будут подключаться с задержкой 1,1 секунды (Т₂=1,1 с, Т₃=2,2 с,…).

2. К питающей подстанции 5 подключено 100 двигателей. Первый двигатель (i=1) имеет время пуска Т пуска 1, равное 30 секунд, остальные двигатели одинаковы и имеют время пуска 10 секунд. При этом мощность первого двигателя составляет 10% от суммарной мощности всего массива, т.е. Тогда первый двигатель массива (i=1) будет подключен к питанию без выдержки времени (T₁=0), второй двигатель будет включен с задержкой Т₂=0+30*(0,1+0,1)=6 секунд. Все последующие будут подключаться с задержкой ~1,1 секунды (Т₃=7,1 с, Т₄=8,2 с,..).

Технический результат, достигаемый от реализации способа плавного пуска массива двигателей, заключается в более полном использовании ресурсов питающей сети при пуске массива из большого числа асинхронных двигателей, с обеспечением нормальной работы других потребителей за счет последовательного включения двигателей с задержкой, пропорциональной времени пуска двигателя.