УСТРОЙСТВО РЕКУПЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Техническое решение относится к области электрических систем многодвигательного подъемно-транспортного оборудования, в частности к грузоподъемному крану, прессовых установок, крутильно-мотальных механизмов, электротранспорта, а также штамповочных машин и установок.
В качестве аналога была взята схема механизма электропривода подъема и опускания груза грузоподъемного крана. Патент РФ №2298520, МПК В66С 13/22, опубликовано 01.2006. Устройство относится к многодвигательным электроприводам, используемым на грузоподъемных кранах, включающий в себя электродвигатель с фазным ротором, вспомогательный двухскоростной электродвигатель, гидротолкателей тормоза, командоконтроллер управления с цепями подъема, спуска и переключения ступеней скорости основного электродвигателя, блок управления электродвигателями, сетевой контактор и контакторы переключения ступеней скорости, контакторы малой и большой скоростей подъема и спуска груза, контактор динамического торможения и блоком резисторов.
Недостатком аналога является то, что электропривод содержит основные и дополнительные резисторы. Другими словами торможение механизмов устройства осуществляется резисторами, имеющих дополнительный вес от оборудования (тормозные реостаты), что не обеспечивает энергоэффективность, а также существуют значительные электрические, механические, тепловые потери.
8
В качестве прототипа выбрана схема устройства рекуперации электроэнергии. Патент РФ №124089, МПК Н02Р 5/74, бюл. №1, 2013 г. устройство рекуперации электроэнергии. Устройство рекуперации электроэнергии параллельно четырем аналогичным силовыми линиями, содержит устройство грозозащиты и группу коммутирующих ключей, четвертая силовая линия, содержащая два двигателя, два редуктора и два исполнительных механизма, в каждую силовую линию введен блок рекуперации, блок емкостно-индуктивного накопителя, две группы коммутирующих ключей, блок емкостно-индуктивного накопителя, состоящим из емкостного элемента, индуктивного элемента, элементы в каждой силовой линии соединены одинаково, еще четыре группы силовых линии, содержащие две части, первая из которых содержит четыре группы идентичных силовых линий, отвечающие за исполнительность механизмов устройства, а вторая часть содержит четыре группы идентичных силовых линий, отвечающие за преобразование электроэнергии, также дополнительно введена последовательно соединенная группа автоматических выключателей, группа плавких предохранителей, разъемы, программируемый логический контроллер, как связующее между первой и второй частями устройства рекуперации электроэнергии, с помощью разъемов с целью надежного и энергоэффективного управления первой части устройства рекуперации электроэнергии, отвечающей за исполнительный механизм, а также второй части устройства рекуперации электроэнергии, отвечающей за преобразование электроэнергии, далее четыре группы силовых линий, отвечающие за исполнительный механизм дополнительно содержат переключающие контакторы, блоки реле максимального тока, подъем стрелы, четыре группы силовых линий, отвечающие за преобразование электроэнергии дополнительно содержат в первых двух идентичных группах силовых линиях последовательно коммутирующий дроссель, а также инвертор, сглаживающий фильтр, выпрямитель в одном устройстве преобразователя частоты без функции рекуперации электроэнергии, коммутирующий дроссель, группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей, группу плавких предохранителей, первая группа силовых линий, отвечающая за преобразование электроэнергии, содержит группу автоматических выключателей, а вторая группа силовых линий, отвечающая за преобразование электроэнергии, содержит рубильник, в третьей группе силовых линий, отвечающей за преобразование электроэнергии, связанной с первой и второй группами силовых линий, отвечающими за преобразование электроэнергии, посредством сглаживающего фильтра, в которой последовательно соединены после сглаживающего фильтра, выпрямитель с функцией рекуперации электроэнергии, он же рекуператор электроэнергии, состоящим из шести IGBT-транзисторов, содержит коммутирующий дроссель, группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей, группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей, параллельно первой, второй и третьей группам силовых линий, отвечающим за преобразование электроэнергии последовательно подключены группа автоматических выключателей, накопительная установка, четвертая группа силовых линий, соединенная со всеми группами силовых линий, в том числе с заземляющим проводом, содержит группу автоматических выключателей, группу плавких предохранителей с последовательно подключенным блоком управления освещения БУО с помощью разъемов, понижающий трансформатор, вводной ящик с рубильником и предохранителями, заземляющее устройство.
К недостаткам прототипа относится то, что в заявленной модели не учтена система питания от вырабатываемой электроэнергии по максимальной нагрузке на собственные нужды, за счет которой повышается надежность питания собственных нужд за счет дозированного питания электроэнергии от сети при отклонении. В результате получаем систему без питания от вырабатываемой электроэнергии по максимальной нагрузке на собственные нужды с низкой энергоэффективностью.
Задачей технического решения является повышение энергоэффективности работы устройства рекуперации электроэнергии за счет дозированного питания электроэнергии от сети при падении напряжения относительно заданного значения нагрузки собственных нужд за счет дополнительно введенных блока задающего устройства, блока датчика напряжения, блока контактора.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве рекуперации электроэнергии, содержащее четыре идентичные группы силовых линий, отвечающие за исполнительность механизмов устройства, включающие идентичные параллельно соединенные четыре блока, каждый из которых включает в себя исполнительный механизм, редуктор, двигатель, переключающие контакторы, блок максимального реле тока в одной фазе, причем в одном из четырех блоков, подключены два двигателя, два редуктора, два исполнительных механизма, в каждой фазе, блок, включающий в себя группу автоматических выключателей в двух фазах по одному элементу, группу плавких предохранителей в двух фазах по одному элементу, блок, включающий в себя программируемый логический контроллер ПЛК и разъемы, блок группы автоматических выключателей, вторая часть устройства рекуперации электроэнергии, содержит четыре группы силовых линий, содержащие в первых двух параллельно соединенных идентичных группах силовых линий два блока, каждый из которых содержит последовательно соединенные коммутирующий дроссель, преобразователь частоты без функции рекуперации электроэнергии, в который входят инвертор, состоящий из шести IGBT-транзисторов, то есть биполярных транзисторов с изолированным затвором, сглаживающий фильтр, состоящий из параллельно подключенных катушки индуктивности и емкости, выпрямитель, состоящий из шести выпрямительных диодов, коммутирующего дросселя, группы плавких предохранителей в каждой фазе, группы автоматических выключателей в каждой фазе, блок, содержащий группу плавких предохранителей в каждой фазе, группу автоматических выключателей в каждой фазе, блок, содержащий группу плавких предохранителей в каждой фазе, рубильник, параллельно соединенный первым двум идентичным группам силовых линий с блоком, включающим в себя блок фильтра высокочастотных помех, устройство грозозащиты, группу плавких предохранителей в каждой фазе, блок рубильника, третья группа силовых линий, связана с первой и второй группами силовых линий, посредством сглаживающего фильтра в каждом из трех блоков, состоящих из катушки индуктивности и емкости, блок рекуператора электроэнергии, состоящий из шести IGBT-транзисторов, то есть биполярных транзисторов с изолированным затвором, блок, включающий коммутирующий дроссель, группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей в каждой фазе, блок, включающий группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей в каждой фазе, блок, включающий группу автоматических выключателей и накопительную установку, параллельно первой, второй и третьей силовой линии, четвертая силовая линия, содержащей блок группы автоматических выключателей, блок группы плавких предохранителей, блок управления освещения БУО с разъемами, блок понижающего трансформатора, блок вводного ящика с рубильником и предохранителями, блок заземляющего устройства, причем, блок задающего устройства, блок датчика напряжения, блок контактора, выход блока, включающего группу автоматических выключателей и накопительную установку соединен посредством сглаживающего фильтра, состоящим из параллельно подключенных катушки индуктивности и емкости, находящегося в блоке, также содержащим последовательно соединенные коммутирующий дроссель, преобразователь частоты без функции рекуперации электроэнергии, включающим инвертор, состоящий из шести IGBT-транзисторов, то есть биполярных транзисторов с изолированным затвором, выпрямитель, состоящий из шести выпрямительных диодов, коммутирующего дросселя, группы плавких предохранителей в каждой фазе, группы автоматических выключателей в каждой фазе, вход задающего устройства соединен с выходом блока, включающего группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей в каждой фазе, выход блока задающего устройства соединен со входами блока вводного ящика с рубильником и предохранителями, блоком, содержащем группу плавких предохранителей в каждой фазе, рубильник и блоком, содержащим группу плавких предохранителей в каждой фазе, группу автоматических выключателей в каждой фазе, параллельно первой и второй группам силовых линий, в месте соединения между блоком задающего устройства и блоком, включающим группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей в каждой фазе параллельно блоку задающего устройства установлены соединенные между собой блок датчика напряжения и блок контактора, выход блока датчика напряжения соединен со входом блока рубильника посредством блока контактора.
На фиг.1 изображена схема устройства рекуперации электроэнергии. Устройство рекуперации электроэнергии, содержащее четыре идентичные группы силовых линий, отвечающие за исполнительность механизмов устройства, включающие идентичные параллельно соединенные блоки 1, 2, 3, 4, выходы блоков 1, 2, 3, 4, каждый из которых включает в себя исполнительный механизм, редуктор, двигатель, переключающие контакторы, блок максимального реле тока в одной фазе, причем в блоке 2, подключены два двигателя, два редуктора, два исполнительных механизма, в каждой фазе соединены со входом блока 5, включающим в себя группу автоматических выключателей в двух фазах по одному элементу, группу плавких предохранителей в двух фазах по одному элементу, выход блока 5 соединен со входом блока 6, включающего в себя программируемый логический контроллер ПЛК и разъемы, выход блока 6 соединен со входом блока 7 группы автоматических выключателей, вторая часть устройства рекуперации электроэнергии, содержит четыре группы силовых линий, содержащие в первых двух параллельно соединенных идентичных группах силовых линий блоки 11 и 9, содержащие последовательно соединенные коммутирующий дроссель, преобразователь частоты без функции рекуперации электроэнергии, включающим инвертор, состоящий из шести IGBT-транзисторов, то есть биполярных транзисторов с изолированным затвором, сглаживающий фильтр, состоящий из параллельно подключенных катушки индуктивности и емкости, выпрямитель, состоящий из шести выпрямительных диодов, коммутирующего дросселя, группы плавких предохранителей в каждой фазе, группы автоматических выключателей в каждой фазе, выходы которых соединены со входами блоков 12 и 10 соответственно, где выход блока 12 содержащего группу плавких предохранителей в каждой фазе, группу автоматических выключателей в каждой фазе и выход блока 10 содержащего группу плавких предохранителей в каждой фазе, рубильник, соединены со входом блока 18, включающего в себя блок фильтра высокочастотных помех, устройство грозозащиты, группу плавких предохранителей в каждой фазе, выход блока 18 соединен со входом блока рубильника 19, третья группа силовых линий, связана с первой и второй группами силовых линий, посредством сглаживающего фильтра в каждом из блоков, состоящего из катушки индуктивности и емкости, причем второй выход блока 11 соединен со входом блока 13 сглаживающего фильтра, состоящим из параллельно подключенных катушки индуктивности и емкости посредством блока 9, выход блока 13 соединен со входом блока рекуператора электроэнергии 14, состоящим из шести IGBT-транзисторов, то есть биполярных транзисторов с изолированным затвором, выход блока 14 соединен со входом блока 15, включающий коммутирующий дроссель, группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей в каждой фазе, выход блока 15 соединен со входом блока 16, включающего группу плавких предохранителей, группу автоматических выключателей в каждой фазе, выход блока 16 соединен со входом блока задающего устройства 17, первый выход блока задающего устройства 17 соединен со входами блоков 10 и 12, второй выход соединен со входом блока 22, включающий вводной ящик с рубильником и предохранителями, в месте соединения между блоком 17 и блоком 16 параллельно блоку 17 установлены соединенные между собой блок датчика напряжения 20 и блок контактора 21, выход блока датчика напряжения 20 соединен со входом блока 19 посредством блока контактора 21, блок 8, включающий группу автоматических выключателей и накопительную установку, параллельно первой, второй и третьей силовой линии соединен со входом блока 11, четвертая силовая линия соединена также с первой и второй группам силовых линий, отвечающим за преобразование электроэнергии, со входом блока 7, выход которого соединен со входом блока группы автоматических выключателей 23, выход блока 23 параллельно соединен со входами блоков группы плавких предохранителей 24, блока понижающего трансформатора 26, блока 22, причем выход блока группы плавких предохранителей 24 соединен последовательно с блока управления освещением БУО с разъемами 25, также к четвертой группе силовых линий параллельно подключен заземляющий провод, к которому параллельно подключен блок заземляющего устройства 27, причем заземляющий провод подключен между блоками 24 и 25, и также заземляющий провод соединен между блоками 5 и 6.
Устройство рекуперации электроэнергии работает следующим образом.
Во второй части устройства рекуперации электроэнергии напряжение трехфазной сети подают на вход блока 19, с выхода блока 19 напряжение поступает на вход блока 18, с выхода блока 18 сигнал поступает на первые две группы силовых линий, отвечающие за преобразование электроэнергии, в третьей группе силовых линий, отвечающей за преобразование электроэнергии, напряжение поступает с выхода блока 13 на вход блока 14, с выхода блока 14 сигнал поступает на вход блока 15, с выхода блока 15 напряжение поступает на вход блока 16, с выхода блока 16 сигнал поступает на вход блока 17, с выхода блока 17 сигнал поступает на вход блока 22, 12 и 10, где сигнал с выхода блока 22 поступает на вход блока 26, с выхода блока 26 сигнал поступает на вход блока 23 и 24, с выхода блока 23 сигнал поступает на вход блока 7, с выхода блока 24 сигнал поступает на вход блока 25, параллельно блоку 17 установлены блок датчика напряжения 20 и блок контактора 21, где в случае возникновения падения значения поступающего напряжения на блоке 17, сигнал поступает на вход блока 20, с выхода блока 20 сигнал поступает ко входу блока 21, с выхода блока 21 сигнал поступает ко входу блока 19, после поступления сигнала на вход блока 19, из сети поступает напряжение на вход блока 18 через блок 19 на интервал времени, длительность которого определяют промежутком времени восстановления значения поступающего напряжения на заданный уровень, далее сигнал с выхода блока 12 и блока 10, поступает на вход блока 11 и 9, с выхода блока 11 и 9 сигнал поступает на вход блока 7, а также сигнал с выхода блока 13 поступает на вход блока 9, с выхода блока 9 сигнал поступает на вход блока 11, с выхода блока 11 сигнал поступает на вход блока 8, с выхода блока 7 сигнал поступает на вход блока 6, с выхода блока 6 сигнал поступает на вход блока 5, с выхода блока 5 сигнал поступает на вход блоков 1, 2, 3, 4, которые идентичны между собой, за исключением блока 2, который включает два двигателя, два редуктора и два исполнительных механизма, также параллельно всем четырем силовым линиям, отвечающим за преобразование электроэнергии подключен заземляющий провод, в месте соединения между блоком 5 и 6, а также между блоком 24 и 25, где сигнал с заземляющего провода поступает на вход блока 27.
Предлагаемое техническое решение, называемое устройством рекуперации электроэнергии позволяет обеспечивать повышение энергоэффективности работы устройства рекуперации электроэнергии, путем питания от вырабатываемой электроэнергии по максимальной нагрузке на собственные нужды и повышение надежности питания собственных нужд за счет дозированного питания электроэнергии от сети при отклонении, за счет дополнительно введенных блока задающего устройства, блока датчика напряжения, блока контактора.