Устройство для программного автоматического повторного включения электродвигателей

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматизации систем электроснабжения промышленных предприятий. Цель изобретения - уменьшение суммарного, времени восстановления предшествующего режима и повышение эффективности повторного включения электродвигателей путем учета требований технологического процесса к очередности автоматического повторного включения (АЙВ). Это достигается благодаря введению блока выбора очередности включения 9, блока 10 отсутствия пускового тока в питакицих вводах и ячеек сброса 3 и 4. При этом блок 9 состоит из элементов ИЛИ-НЕ 11-13, логического 14 порога, логического 15 порога , элемента 16 ИЛИ-НЕ, где величины пит уставки порогов 14 и 15 определяются нагрузочной способностью узла логических элементов ИЛИ 17-20. Это позволяет автоматически выбрать оптимальный, заранее рассчитанный ва§ (Л NO сл О9 Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg g Н 02 Н 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3793837/24-07 (22) 26,09 ° 84 (46) 15.09.86. Вюл, N - 34 (71) Гомельский политехнический институт и Гомельское управление нефтепровода "Дружба" (72) В.В.Курганов, В.В.Прокопчик, А.Е.Хоптинец и А.С.Джарджиманов (53) 621.3 16.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 744820, кл. H 02 Н 3/06, 1980.

Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация. Под ред.

А.А.Федорова и др. М.: Энергоиздат, 1981, с. 412-413. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для

ÄÄSUÄÄ 3257736 А1 автоматизации систем электроснабжения промышленных предприятий. Цель изобретения — уменьшение суммарного. времени восстановления предшествующего режима и повышение эффективности повторного включения электродвигателей путем учета требований технологического процесса к очередности автоматического повторного включения (АПВ). Это достигается благодаря введению блока выбора очередности включения 9, блока 10 отсутствия пускового тока в питающих вводах и ячеек сброса 3 и 4. При этом блок 9 состоит из элементов ИЛИ-НЕ 11-13, логического 14 порога, логического 15 порога, элемента 16 ИЛИ-НЕ, где величины и и m уставки порогов 14 и 15 определяются нагрузочкой способностью узла логических элементов ИЛИ 17-20.

Это позволяет автоматически выбрать оптимальный, заранее рассчитанный ва,1 257736 риант последовательности включения ной способности узла электрической двигателей в зависимости от изменив- сети, которая в свою очередь зависит шихся начальных условий, а время по- от Режима работы питающей энергосисдачи очередной команды на включение темы, 1 ил. находится в зависимости от нагрузоч

Изобретение относится к автоматике систем электроснабжения промьппленных предприятий, а именно к устройствам автоматического повторного включения (АПВ) электродвигателей установок с непрерывным технологическим процессом, Цель изобретения — уменьшение суммаркого времени восстановления предшествующего режима и повышение эффек- 1Р тивности повторного включения электродвигателей путем учета требований технологического процесса к очередности АПВ.

На чертеже приведеча блок-схема предлагаемого устройства.

Взаимосвязь между двигателями одной группы может определяться технологией производства. Если имеется несколько групп электродвигателей, получающих питание от одного узла электрической сети, то устройства снабжаются межгрупповыми связями.

Подробно изображена блок-схема одного канала управления двигателем, а,2 остальные каналы аналогичные, Устройство содержит в канале управления каждым двигателем блок 1 фиксации отключения двигателя защитой ат потери питания, блок 2 выдержек 3Р времени, ячейки 3 и ч сброса, датчик

5 наличия напряжения на питающих шинах, элемент 6 "Задержка", логический элемент И 7, выходной орган 8, а также общие на группу взаимосвязанных двигателей блок 9 выбора очередности включения и блок 10 отсутствия пускового тока в питающих вводах. Блок 9 состоит из первых элементов ИЛИ-НЕ !

1-13, логического 1ч порога, лагиче- 4р ского 15 порога, э;емента ИЛИ-HK 16, где величины уставки порогов 1ч и 15 и и m определяются нагрузочной способностью узла логических элементов ИЛИ

17-20.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 фиксации срабатывает и самоудерживается в сработанном состоянии только в том случае, если срабатывает защита от потери питания электродвигателя и одновременно с этим двигатель отключается.

Блок 2 выдержек времени на выходе формирует разрешающий импульс, фронт которого отстает во времени от момента срабатывания блока 1 на величину Т„„„, минимально допустимой выдержки времени АПВ. Конец этого импульса (срез) определяет Т„ „,, максимально допустимое время АПВ. Для каждого электродвигателя заранее рассчитывается как T„„„, так и Т„,„, Минимальное время АПВ для синхронного электродвигателя определяется временем гашения поля статора до зна" чения, при котором допускается несинхронное включение двигателя. Для асинхронных электродвигателей Т ванн может быть равно нулю. Максимальное время АПВ ограничивается либо технологическими особенностями производства, либо условиями по технике безопасности. При одинаковых электродвигателях блок 2 выдержек времени может . быть общим.

Ячейка 3 сброса, также как и адно" именная ей ячейка 4 формирует на выходе короткий импульс, снимающий блок

1 фиксации с самоудерживания. Импульс сброса формируется s момент окончания (на срезе) управляющего импульса, поданного на вход ячейки сброса. Датчик

5 срабатывает и выдает разрешающий сигнал при появлении рабочего напряжения на шинах, питающих данный электродвигатель. Если от одних шин получают питание несколько двигателей, то датчик 5 может быть общим.

1257736 4

Элемент 6 осуществляет временную Слева и справа на схеме показаны вхозадержку в передаче разрешающего сиг- ды и выходы блока выбора очередноснала .от датчика 5. ти, число которых может быть любым, Выходной орган 8 при срабатывании равным п группе взаимосвязанных элеквключает электродвигатель своего кана- 5 тродвигателей одной технологичЕской ла управления и одновременно подает линии. Число групп электродвигателей импульс на вход ячейки 4 сброса. На (число технологических линий) также срезе этого импульса с помощью ячейки может быть любым, но все они соединя4 формируется короткий импульс сбро- ются между собой межгрупповыми связяса. 10 ми.

Блок 9 выбора очередности включе- Рассмотрим принцип работы блока ния регулирует очередность и количе- выбора очередности на следующем конство одновременно включаемых электро- кретном примере. двигателей с учетом технологии и в Имеется две технологических линии, зависимости от общего числа аварийно 15 в каждой из которых по четыре элек- отключившихся двигателей данного уз- тродвигателя. Одновременно могут нала электрической сети. ходиться в работе по два или три

Назначение блока выбора очередно- электродвигателя в каждой линии, оссти следующее, тальные электродвигатели в резерве, Нагрузочная способность узла элек- 20 Комбинация работающих и резервных трической сети часто не позволяет од- двигателей может быть любой. Все новременно развернуться сразу несколь- электродвигатели получают питание от ким мощным электродвигателям. В таких общего узла электрической сети. Для случаях целесообразно включать двига- успешного самозапуска узел сети позтели очередями, не превышая макси- 25 воляет одновременно включать не более мально допустимое число одновременно . двух электродвигателей. При этом включаемых двигателей в каждой оче- предполагается, что кроме данных реди. При этом необходимо учитывать электродвигателей от общего узла сетехнологические особенности производ- ти питаются и другие ответственные ства при выборе приоритета очередно- 30 электродвигатели, которые не отключасти включения двигателей данной тех- ются от сети при кратковременном иснологической линии. чезновении питания, а идут на самоВ общем случае первым должен вклю- запуск. Для данного случая логический читься предыдущий, а вторым и тре- порог 15 принимается равным 3 из 4, тьим — последующие по номеру электро-> т. е. ш = 3, и = 4. Это значит, если двигатели, считая их от конца техно- на выходе порога 15 появляется логилогической линии к началу. При нали- ческая единица только в том случае чии двух и более технологических ли- если логические единицы будут поданы ний соблюдать такую последователь- на любые три или больше входа. Логи. ность включения необходимо во всех 40 ческий порог 14 применяется 1 из 4 линиях, и в частном случае действует как

При кратковременных нарушениях элемент ИЛИ, 1 внешнего электроснабжения питание В исходном состоянии на всех вхоможет потерять либо весь Узел сети, дах 1. 1-1.п блока выбора очередности либо только часть его. Следовательно 45 сигналы отсутствуют, т. е. подаются количество аварийно отключенных элек- логические нули (и = 4). На выходах тродвигателей носит вероятностный . порогов 14 и 15 появляются нули. Есхарактер. Кроме того, часть двигате- ли на второй технологической линии лей .одной технологической линии может также отсутствуют входные сигналы, находиться в резерве и при восстанов"g0 то по межгрупповой связи на второй пении схемы доаварийного режима ре- вход элемента 16 подается нуль. На зервные двигатели не должны оказывать выходе элемента 16 появляется логичевлияния на последовательность и вре- ская единица. Так как элементы 17-20 мя подачи команды на очередное вклю- пропускают на выход единицы со своих чение рабочих двигателей. входов, то на всех выходах 7.1-7.п

На чертеже в контуре, обведенном блока 9 появляются единицы. пунктиром, показана функциональная Если на любых двух входах 1.1-1.п схема блока 9 выбора очередности. первой технологической линии появятся !

125? 736 единицы, то на этой же линии на выходе элемента 16 сигнал не изменится, следовательно блокирующего действия блок 9 оказывать не будет и произой.дет одновременное АПВ сразу двух отключившихся электродвигателей, что не противоречит заданному условию.

Если на первой линии отключилось больше двух двигателей, то на выходе

10 логического порога 15 появится единица, а на выходе элемента 16 — нуль.

Теперь уже сигналы на выходах блока 9 будут зависеть от вторых информационных входов элементов ИЛИ 17-20.

Логика на элементах ИЛИ-НЕ 11- 13 построена таким образом, что приоритет на первоочередное включение имеет двигатель с младшим порядковым номером, т, е, предыдущий. Если при этом

20 среди отключенных имеется и первый двигатель, то на выходе элемента 17 появится логическая единица, а на выходах элементов 18-20 — логические нули, так как элементы 11-13 будут закрыты от сигнала (логическая единица) на входе 1.1 блока 9. После включения первого двигателя на входе 1. 1. появится логический нуль, на выходе элемента 16 — единица и во вторую

30 очередь включается одновременно два оставшихся двигателя °

Если при нарушении электроснабжения отключились, например, два двигателя на первой технологической лйнии и хотя бы один двигатель на второй технологической линии, то на выходе логического порога 14 второй технологической линии появится единица. Этот сигнал по межгрупповой связи будет воздействовать на элемент 16 первой линии и на его выходе появится нуль.

В результате на первой линии сигналы на включение будут подаваться в зависимости от порядкового номера двигателя. При этом предположим, что на первой линии аварийно отключились, например, двигатели 11 2 и Ф 4 (и = 4)„

Тогда логические единицы в первую очередь появятся на выходах 7.1 и

7.2. Следовательно, сначала и включится двигатель Ф 2, после этого на входе 1,2 сигнал исчезнет и соберется схема для включения двигателя 9 4 во вторую очередь ° При отключении, например, двигателей В 1 и В 2 снача- 5 ла включится двигатель Ф 1 а затем—

У 2. Таким образом, один и тот же двигатель (в наших примерах двигатель

Ф 2) может включаться в первую очередь, во вторую очередь, а также одновременно с любым из двигателей в первую илн во вторую очереди в зависимости от ситуации и аварийного режима. Заданные технологические условия при этом соблюдаются.

Аналогично работает и схема АПВ второй технологической линии.

В общем случае при аварийном отключении п-oro числа электродвигателей в каждой технологической линии, в первую очередь с минимальным временем АПВ включаются по одному младшему двигателю в каждой линии, во вторую очередь включаются также два двигателя, либо по одному в каждой линии, либо сразу по два в одной линии. При этом исключается воэможность одновременного включения сразу трех и более электродвигателей, самозапуск которых невбзможен по условию нагрузочной способности узла электрической сети, тем самым повышается надежность работы технологических линий по сравнению с, известными устройствами группового

АПВ электродвигателей, Блок 10 отсутствия пускового тока в питающих вводах предназначен для регулирования выдержки времени АПВ между очередями, На всех выходах блока 10 появляется разрешающий сигнал (логическая единица} только в том случае, если пусковых токов, вызванных самозапуском электродвигателей, нет ни в одном из питающих вводов.

Пусковой ток электродвигателя легко отличить от номинального по величине его кратности. При этом в качестве измерительных органов блока 10 используются токовые пороговые органы, включенные в цепи трансформатора тока питающих вводов. Датчики-контакты этих органов соединяются между собой по схеме ИЛИ и управляют работой блока 10. Применять для этих же целей измерительные органы напряжения, реагирующие на понижения напряжения на шинах при пуске, неэффективно, поскольку минимальное рабочее напряжение часто бывает соизмеримо с напря жением "посадки" во время пуска в режиме, когда рабочее напряжение на шинах максимальное.

Рассмотрим работу устройства для программного АПВ группы электродвигателей при кратковременной потере питания.

1257736

Часть двигателей при потере питания на время действия АПВ рабочего источника или автоматического включения резерва (ABP) резервного источника, не отключаются. Это преимущест- 5 венно асинхронные электродвигатели наиболее ответственных механизмов.

Такие двигатели не подключаются к устройству программного АПВ, а идут на самозапуск при появлении напряжения.

Отключаются от защиты м чимального напряжения электродвигатели синхронные, недопускающие несинхронного включения, а также асинхронные, одновременный самозапуск которых невозможен.

Питание может исчезнуть на одной секции шин подстанции, либо сразу на двух секциях. Так как число одновременно работающих электродвигателей на разных секциях может быть различным, то и число аварийно отключаемых двигателей носит случайный характер.

При наличии четырех секций шин диапа-, 25 зон количества возможных отключений расширяется.

В каналах управления аварийно отключенных двигателей срабатывают блоки 1 фиксации и через выдержку времени Т„,„, которая создается блоком 2, 30 на первый вход четырехвходового элемента / подается логическая единица.

Одновременно с этим блок 9 подает ло гические единицы на третьи входы элементов 7 всех каналов управления, 35 кроме тех двигателей, которые в данной ситуации должны включаться во вторую и последующие очереди.

После появления напряжения на питающих секциях шин срабатывают сост- 40 ветствующие датчики 5, но логическая единица на второй вход элемента 7 подается с некоторой задержкой t, осуЭ ществленной элементом 6. Такая задержка необходима для того, чтобы не 45 произошло АПВ одновременно с самозапуском неотключаемых электродвигателей. 3а время данной задержки появится пусковой ток от самозапускающихся двигателей и блок 10 запретит работу 50 всем каналам управления на время их самозапуска.

При отсутствии на данных шинах неотключаемых двигателей АПВ первой очереди произойдет чеРеэ время t noc3 ле подачи напряжения или по истечению времени Т„„„ . При этом в разрешенных для АПВ каналах управления срабатыва-. ют выходные .органы 8 и включаются электродвигатели первой очереди. От пускового тока этик двигателей сработает блок 10 и вернет в исходное состояние все выходные органы. В момент возврата выходных органов (на срезе) с помощью ячеек 4 сформируются короткие импульсы сброса, которыепроизведут сброс блока 1 фиксации уже включенных двигателей, При этом информация на входах блока 9 изменится, и на выходе блока 9 соберется схема второй очереди АПВ. Однако включение двигателей второй очереди произойдет после того, как появится логическая единица на выходе блока 10, т. е. после выхода на номинальный режим электродвигателей первой очереди

АПВ. И так последовательно будут подаваться команды на поочередное включение всякий раз, как только закончится пуск электродвигателей предыдущей очереди.

Если по каким-либо причинам произойдет затяжной пуск электродвигателя, напряжение на шинах длительное время не появляется, то через время

Т„,„, с помощью ячеек 3 произойдет сброс всех блоков 1 фиксации и схема устройства вернется в исходное состояние.

Применение новых элементов блока выбора очередности, блока отсутствия пускового тока и ячеек сброса выгодно отличает предлагаемое устройство для программного АПВ от известных устройств АПВ электродвигателей, так как предлагаемое устройство автоматически выбирает оптимальный, заранее рассчитанный вариант последовательности включения двигателей в зависимости от изменившихся начальных условий, и время подачи очередной команды на включение находится в зависимости от нагрузочной способности узла электрической сети, которая в свою очередь зависит от режима работы питающей энергосистемы.

Формула изобретения

Устройство для программного автоматического повторного включения электродвигателей, содержащее в канале управления каждым двигателем блок фиксации отключения двигателя защитой от потери питания, входы которого служат для подключения к датчику сра1257736

Составитель Н.Пантелеева

Техред Л.Олейник Корректор A- Обручар

Редактор Ю.Середа

Заказ 5033/52

Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 батывания защиты от потери питания и к датчику положения выключателя, а выход через блок выдержек времени подключен к первому входу четырехвходового логического элемента И и к входу ячейки сброса, выход которой подключен к входу блока фиксации отключения двигателя защитой ат потери питания, датчик наличия напряжения на питающих шинах, выход которого че- "0 рез элемент ЗАДЕРЖКА подключен к второму входу логического элемента И, и выходной орган, вход которого подключен к вь|ходу логического элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 5 с целью уменьшения суммарного времени восстановления предшествующего режима и повьшьзния эффективности автоматического повторного включения (АПВ) двигателей путем учета требований техно-.20 логического процесса и очередности

АПВ, в него введены общие на группу двигателей блок выбора очерЕдности включения, имеющий и входов и выходов равное числу управляемых двигателей данной группы, а также вход и выход связи с блоками выбора очередности включения других групп двигателей,, блок отсутствия пускового тока питающего ввода и вторая ячейка сброса,, 30 вход которой подключен к выходу выходного органа, а выход - к входу блока фиксации отключения двигателя защитой от потери питания, и входов блоке выбора очередности подкл:.очены к и выхо- дам блоков фиксации отключения двигателя защитой от потери питания каждого двигателя в данной группе,, а его вход связи подключен к выходам связи блоков очередности включения других 40

m двигателей других групп„ rpe m— число двигателей других групп, выходы блока выбора очередности подключены к третьим входам логических элементов

И в канале управления каждым двигателем в группе, а выход блока отсутствия пускового тока подключен к четвертым входам логических элементов И в канале управления каждым двигателем в группе, причем блок выбора очередности включения содержит п логических элементов ИЛИ, выходы которых являются соответствующими по номеру выходами блока выбора очередности включейия, (n-1)первых элементов ИЛИ-НЕ, первый и второй логические пороги, разрешающие одновременное подключение двигателей, число которых определено .условиями самозапуска, входы которых подсоединены ко всем входам блока очередности включения, второй элемент ИЛИ-НЕ первый вход которого соединен с выходом первого логического порога, а другой вход соединен с выходами вторых логических порогов блоков очередности включения других групп двигателей, а выход соединен с первыми входами логических элементов ИЛИ, входы первых элементов ИЛИ-НЕ, число которых равно нх номеру, присоединены к соответствующим по номеру входам блока выбора очередности, а выходы— к вторым входам элементов ИЛИ, номера которых На единицу больше номеров соответствующих первых элементов ИЛИНЕ, при этом к первому входу первого элемента ИЛИ присоединен первый вход блока очередности включения, выход второго логического порога подключен к входам вторых элементов ИЛИ-НЕ блоков очередности включения других групп двигателей.