ЭЛЕКТРОПРИВОД ЛЕБЕДКИ ШАХТНОГО ПОДЪЕМНИКА
SHAFT LIFT WINCH ELECTRIC DRIVE

Изобретение относится к подъемно-транспортной технике и может быть использовано в качестве электропривода лебедки перспективного шахтного подъемника с плавным перемещением кабины.
Известен электропривод шахтного подъемника, содержащий источник трехфазного тока, выключатель, двигатель, вал которого соединен с барабаном лебедки, входящий в состав механизма подъема лебедки [1]. Особенностью конструкции подъемника является то, что направляющие, по которым перемещается кабина, прикреплены к стене шахтного сооружения, причем кабина перемещается в зазоре между сооружением и контейнером, а после использования, кабина автоматически возвращается из указанного зазора под крышу шахты. Схема данного электропривода нашла широкое применение в грузопассажирских лифтах шахтных сооружений, однако известному электроприводу свойственны и недостатки, среди которых наиболее значительными являются: нестабильность скорости движения кабины, введу того что двигатель электропривода является трехфазным асинхронным двигателем (ТАД), у которого большинство параметров зависит от квадрата величины приложенного напряжения. Ввиду нелинейности кривых характеристик ТАД, при пуске и работе его возникают толчки и неравномерности движения кабины лифта. Кроме того, все асинхронные двигатели имеют сравнительно низкий КПД, что ограничивает область применения подобных лифтов на объектах.
Требуемым техническим результатом изобретения является обеспечение стабильности скорости движения кабины и уменьшение расходуемой мощности лифта.
Поставленный технический результат достигается тем, что в электроприводе лебедки шахтного подъемника, содержащем последовательно соединенные: источник трехфазного тока, выключатель, двигатель, вал которого соединен с барабанами лебедки, в качестве двигателя применен бесконтактный двигатель постоянного тока, содержащий инвертор, синхронный двигатель, датчик положения ротора и формирователь импульсов, и введены источник постоянного тока, содержащий выпрямитель, собранный по схеме Ларионова и конденсатор, кроме того введен выключатель двигателя, при этом инвертор соединен с синхронным двигателем, на валу которого установлен датчик положения ротора, выход датчика положения ротора соединен с формирователем импульсов, выход которого подключен к выходу управления инвертором; вход выпрямителя источника постоянного тока соединен с выключателем, а к соответствующим выводам постоянного тока указанного выпрямителя подключен конденсатор, соединенный с выключателем двигателя, одноименные выводы названного выпрямителя и указанного конденсатора являются согласованными.
На чертеже изображена структурная схема электропривода лебедки шахтного подъемника.
Электропривод содержит источник трехфазного тока 1, выключатель 2, источник постоянного тока 3, содержащий трехфазный двухполупериодный выпрямитель 3-1 и конденсатор 3-2, выключатель двигателя 4, бесконтактный двигатель постоянного тока (БДПТ) 5, содержащий инвертор 5-1, синхронный двигатель 5-2, датчик положения ротора 5-3 и формирователь импульсов 5-4, при этом к трехфазному источнику току 1 выключателем 2 подключен источник постоянного тока 3, в котором трехфазный двухполупериодный выпрямитель 3-1 соединен соответствующими выводами постоянного тока плюсовым и минусовым с выводами (не указаны) конденсатора 3-2.
Выключатель 4 двигателя соединяет соответствующие входы инвертора 5-1 (не показаны) с плюсовым и минусовым вводами (не обозначены) конденсатора 3-2. К инвертору 5-1 подключен синхронный двигатель 5-2, на валу двигателя (не обозначен) закреплен датчик положения ротора 5-2, при этом выход указанного датчика (не обозначен) соединен с входом (не обозначен) формирователя импульсов 5-4, с выхода которого информация поступает в схему на вход управления инвертора 5-1.
Все элементы электропривода серийно выпускаются отечественной промышленностью [2, 3].
Электропривод работает следующим образом. При выполнении команды на пуск замыкается выключатель 2 и напряжение сети поступает на вход (не обозначен) трехфазного двухполупериодного выпрямителя 3-1, где переменный ток преобразуется в постоянный. Пульсации выходного напряжения выпрямителя 3-1 нейтрализуются конденсатором 3-2, выполняющих функцию сглаживающего фильтра. При поступлении команды на движение замыкается выключатель двигателя 4 и постоянное напряжение поступает в инвертор 5-1 бесконтактного двигателя постоянного тока 4. Указанный инвертор выдает первоначальные напряжения в обмотки (не указаны) синхронного двигателя 5-2, под действием которых по указанным обмоткам будет проходить токи и в двигателе образуется круговое вращающееся магнитное поле (КВМП), двигатель начнет незначительное движение. Вращение двигателя предопределяет появление ЭДС на обмотках датчика положения ротора, которая при поступлении в формирователь импульсов 5-4 преобразуется в последовательность импульсов, с помощью которых коммутаторы тока (не показаны) в инверторе 5-1 сформируют номинальное напряжения для обмоток синхронного двигателя 5-2 и двигатель БДПТ наберет номинальную частоту вращения и функция по движению кабины лифта начнет выполняться по плану работы шахтного подъемника. Более подробно работа электропривода лебедки описана в [2].
Электропривод лебедки функционирует в составе лифтовой установки, содержащей: устройство приказов и вызовов, узел запоминания и снятия вызовов и приказов, позиционно-согласующее устройство, узел точной остановки, электропривод дверей, узел защиты и блокировки, тормоз, вызывная и позиционная сигнализация и тормоз. Команда на начало движения лифта подается с помощью кнопочного устройства приказов и вызовов в узел, который осуществляет запоминание и последующее снятие соответствующих команд после их выполнения. Одним из наиболее сложных и ответственных узлов схемы управления лифтовой установки является позиционно-согласующее устройство (ПСУ), которое служит для определения положения кабины в шахте и выдачи сигналов для движения кабины в нужном направлении и ее остановки. Сигналами с выхода ПСУ осуществляется управление электроприводом подъемной лебедки и механическим тормозом с электромагнитным приводом. Узел точной остановки осуществляет перевод кабины на пониженную скорость или введение в систему электроприводов контура регулирования положения. После остановки кабины автоматически выключается электропривод дверей кабины и шахты. В лифтах с ручным управлением дверей этот узел отсутствует. Узел защиты и блокировки обеспечивает безопасность лифта, он исключает возможность движения кабины при открытых или незаблокированных замками дверях и открывания дверей шахты при отсутствии кабины на данном этаже, осуществляет остановку кабины при обрыве канатов, превышении допустимой скорости. При каждом использовании лифта операции, изложенные выше и проводимые с помощью электропривода лебедки, повторяются.
Таким образом применение БДПТ вместо ТАД в лифте шахтного сооружения позволит обеспечить стабильность движения лифта (без рывков), поскольку у БДПТ все характеристики являются линейными, в то время как у ТАД они являются квадратичными, причем при всех мощностях лифта, экономия мощности при БДПТ будет находиться в диапазоне от 11% до 19%, что позволят достичь требуемый технический результат. Произведем сравнение КПД для трехфазных асинхронных двигателей (ТАД), используемых в лифтах объектов [4] и двигателей типа БДПТ при одних и тех же мощностях [5]. Результаты сравнения сведем в таблицу 1. Сравнение проводилось при n=1500 об/мин, при этом в качестве БДПТ был принят двигатель ПЧВС.
Источники, принятые во внимание
[1] Чикалов Н.В., Дерюшев В.В. Пусковые установки и командные пункты ракетных комплексов. М., МО РФ, 2005, стр 259…263. [2] Электротехнический справочник Т4. Под ред. ВТ. Герасимова. М, МЭИ, 2002, стр 148…149, рис. 59.14.
[3] Специальные электрические машины. Кн. 2. Под ред. Б.А. Алиевского. М., Энергоатомиздат, 1993, стр 62, рис. 8.25, а.
[4] Унифицированная серия асинхронных двигателей. Интерэлектро. Под ред. В.И. Радина. М., Энергоатомиздат, 1990, 416 с.
[5] Извеков В.И., Кузнецов В.А. Вентильные электрические двигатели. М., МЭИ, 1998, 60 с.