ЭЛЕКТРОПРИВОД
ELECTRIC DRIVE

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе переменного тока для создания тормозного момента, в частности, в электроприводе шахтных подъемных машин.
Известен электропривод, содержащий асинхронный двигатель, выводы роторных обмоток которого подключены к пусковому резистору, источник питания обмоток статора постоянным током с разомкнутыми контактами контактора динамического торможения и предохранительный тормоз. В таком электроприводе реализуется режим одновременного действия двух тормозов - электрического и механического, что позволяет увеличить тормозное усилие в период аварийной остановки и снизить путь торможения (Попович Н.Г. Динамические режимы автоматизированных подъемных установок с асинхронным двигателем. Киев.: Вища школа, 1982. - 312 с.).
Этот электропривод взят в качестве аналога.
Недостатком этого электропривода является наличие контактора динамического торможения, на включение которого приходится до 0,5 с и более, а также инерционность обмоток статора при протекании через них постоянного тока.
Известен электропривод, содержащий асинхронный двигатель, выводы роторных обмоток которого подключены к пусковому резистору, линейный контактор с главными замыкающими контактами и размыкающим блок-контактом, полууправляемый трехфазный мостовой выпрямитель с токоограничивающими резисторами, соединенные в звезду и подключенные через размыкающий блок-контакт линейного контактора и размыкающий блок-контакт контактора предохранительного тормоза к «плюсу» источника питания, вход которого подключен к отпайкам пускового резистора, а выход закорочен и подключен к «минусу» источника питания через последовательно включенные размыкающий блок-контакт линейного контактора и размыкающий блок-контакт контактора предохранительного тормоза, тиристорный коммутатор, вход которого подключен к резистору, а выход - к токоограничивающим резисторам, в цепь одного из них включен выход оптотиристора, датчик тока, вход которого подключен к шунту, включенному последовательно с обмотками статора, а выход - в электрическую цепь, состоящую из последовательно включенных стабилитрона и входа оптотиристора, тиристоров, включенных параллельно замыкающим контактам контактора динамического торможения, с токоограничивающими резисторами, включенными в управляющие электроды тиристоров (Патент РФ №2531380. Опубл. 20.10.2014. Бюл. №29).
Принят в качестве прототипа.
Недостатком этого привода является зависимость схемы управления от напряжения источника питания, и в случае его исчезновения режим динамического торможения создать невозможно, так как контактор динамического торможения включиться не может из-за отсутствия напряжения, и режим одновременного действия двух тормозов не создается. При этом снижается замедление, а путь торможения увеличивается.
Технический результат изобретения - повышение надежности и эффективности работы схемы управления асинхронным двигателем, работающим в режиме динамического торможения.
Это достигается тем, что электропривод снабжен аккумулятором, двумя контакторами динамического торможения с размыкающимися линейными контактами и замыкающими блок-контактами и двумя электромагнитными реле времени с замыкающими с выдержкой времени контактами.
На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема силовой части электропривода, а на фиг. 2 - схема управления и защиты.
Принципиальная электрическая схема силовой части электропривода содержит асинхронный двигатель 1, выводы роторных обмоток которого подключены к пусковому резистору 2, линейный контактор 3 (фиг. 2) с главными замыкающими контактами 4 и размыкающим блок-контактом 5, полууправляемый трехфазный мостовой выпрямитель 6, вход которого подключен через отпайки к пусковому резистору 2, а выход закорочен и подключен к «минусу» аккумулятора 8, и токоограничивающими резисторами 7, соединенными в звезду и подключенными через размыкающий блок-контакт 5 линейного контактора 3 и размыкающий блок-контакт 9 контактора предохранительного тормоза 10 к «плюсу» аккумулятора 8, тиристорный коммутатор 11, вход которого подключен к резистору 12, а выход к токоограничивающим резисторам 13, в цепь одного их них включен выход оптотиристора 14, датчик тока 15, вход которого подключен к шунту 16, включенному последовательно с обмотками статора, а выход - в электрическую цепь, состоящую из последовательно включенных стабилитрона 17 и входа оптотиристора 14, тиристоров 18, включенных параллельно замыкающим контактам контактора динамического торможения с токоограничивающими резисторами 19 и подключенных к аккумуляторной батарее, двух контакторов динамического торможения 20 и 21 с замыкающими контактами 22 и 23, входы которых подключены к аноду тиристора 18, а выходы через размыкающие контакты 24, 25 реле времени 26, 27 подключены к катоду тиристора 18, два реле времени 26, 27, входы которых подключены к плюсу источника питания, а выходы - через замыкающиеся контакты 28, 29 контактора предохранительного тормоза 10 к минусу источника питания (фиг. 2). При этом цепь управления двигателем содержит линейный контактор 3, подключенный с одной стороны к «плюсу» источника питания, а с другой стороны - через контакт командоаппарата 30 (разомкнутого в нулевой позиции рукоятки), разомкнутый блок-контакт 31 контактора предохранительного тормоза 10 к «минусу» источника питания. Цепь защиты содержит две параллельные цепи. Первая содержит контактор предохранительного тормоза 10, подключенного с одной стороны к источнику напряжения (фаза А), а с другой стороны через контакт командоаппарата 32 (замкнут в нулевом положении рукоятки), замыкающий контакт кнопки «Пуск» 33 и замыкающий контакт 34 блокировочного выключателя, механически связанного с рукояткой рабочего тормоза и замыкающийся при положении «Заторможено» рукоятки рабочего тормоза, зашунтированные блок-контактом 35 контактора предохранительного тормоза 10 при выводе рукоятки командоаппарата из нулевого положения, когда подъемная машина расторможена предохранительным тормозом, замыкающий контакт 36 реле контроля цепи, контролирующий исправность цепи тахогенератора и зашунтированный при неподвижном состоянии подъемной машины контактом 37 контактора ускорения четвертой ступени, размыкающий контакт 38 реле ограничения скорости, размыкающийся при превышении заданной скорости на 15%, размыкающий контакт 39 реле давления, размыкающийся при понижении давления в маслопроводе тормозной системы, размыкающие контакты конечных выключателей 40, 41, установленные попарно на копре и на указателе глубины и размыкающиеся при переподъеме правого подъемного сосуда, размыкающий контакт 42 реле провисания правого каната, размыкающий контакт 43 износа тормозных колодок, размыкающийся при чрезмерном их износе, зашунтированные контактом 44 обходного переключателя, размыкающие контакты конечных выключателей 45, 46, расположенные попарно на копре, и указатели глубины левого подъемного сосуда и размыкающиеся при их переподъеме, размыкающий контакт 47 провисания левого подъемного сосуда, зашунтированные контактом 48 обходного переключателя вместе с размыкающим контактом 43 износа тормозных колодок, размыкающий контакт кнопки «Стоп» 49, замыкающий контакт 50 масляного выключателя, размыкающийся: при открывании двери масляного выключателя, при понижении напряжения сети, при срабатывании максимальной защиты, к источнику напряжения (фаза В).
Вторая цепь защиты содержит замыкающие контакты 51 контактора предохранительного тормоза 10 и обмотки электромагнита 52.
Электропривод работает следующим образом.
Подготовка к пуску подъемной машины заключается в следующем. Рукоятка командоаппарата устанавливается в нулевое положение (фиг. 2), при котором замыкается его контакт 32. Рукоятку рабочего тормоза необходимо установить в положение «Заторможено», при котором контакт 33 замыкается. Затем нажимается кнопка «Пуск» 34, что приводит к срабатыванию контактора предохранительного тормоза 10, если давление в маслопроводе нормальное и контакт реле давления 49 замкнут и замкнут контакт масляного выключателя 50. После включения контактора предохранительного тормоза 10 его контакт 31 линейного контактора 3 замыкается, а блок-контакт 9 размыкается, (фиг. 1), контакты 32, 33 и кнопка «Пуск» 34 шунтируются контактом 35. Одновременно с этим замыкаются контакты 28, 29 и реле времени 26 и 27, включившись, размыкают свои контакты 24, 25 в цепях контакторов динамического торможения 20 и 21, замыкаются контакты 51, подключающие обмотки электромагнита 52 к сети (фазы А. В, С). Происходит «Зарядка» предохранительного тормоза подъемной машины. На этом подготовка к пуску подъемной машины завершается.
При пуске подъемной машины рукоятка командоаппарата выводится из нулевого положения (фиг. 2). При этом замыкается контакт 30 в цепи линейного контактора 3, который срабатывает и замыкает силовые контакты 4 и размыкает блок-контакт 5 и двигатель, получив питание, разгоняется (фиг. 1). Размыкается контакт 32 в цепи контактора предохранительного тормоза 10, но он остается подключенным к сети, так как контакт командоаппарата 32 зашунтирован блок-контактом 35. По мере увеличения скорости замыкается контакт 36 реле контроля цепи тахогенератора, но он шунтируется блок-контактом 37 контактора ускорения четвертой ступени и двигатель выходит на естественную механическую характеристику.
При поступлении команды на аварийную остановку обесточивается цепь контактора предохранительного тормоза 10, что приводит к размыканию блок-контакта 31 в цепи линейного контактора 3 и к его обесточиванию. При этом размыкаются линейные контакты 4 и замыкается блок-контакт 5. Замкнувшийся блок-контакт 9 контактора предохранительного тормоза 10 подключает токоограничивающие резисторы 6 к аккумулятору. Появившееся одновременно напряжение на управляющих электродах тиристоров 6, 10 и 18 вызывает их отпирание, что приводит, с одной стороны, к шунтированию части пускового резистора 2 с целью повышения начального момента динамического тормоза, а с другой стороны, к подаче постоянного тока возбуждения в обмотки статора двигателя 1 по цепи (плюс источника питания - тиристор 18 - обмотки статора - шунт 16 - резистор 12 - тиристор 18 - минус аккумулятор). Появившийся в статоре ток возбуждения создает магнитный потто,к неподвижный в пространстве, который во вращающемся роторе наводит ЭДС, а следовательно, и ток ротора, создающий тормозной момент, а асинхронный двигатель переходит в режим динамического торможения. Ток возбуждения, протекающий через шунт 16, создает падение напряжения в нем, которое через датчик тока 15 подается на стабилитрон 17. При токе возбуждения, равном номинальному току, стабилитрон отпирается, а появившийся ток, протекающий через вход оптотиристора 14, вызывает запирание тиристорного коммутатора 11 и введение в цепь возбуждения добавочного резистора 12, который ограничивает ток возбуждения номинальной величиной. Одновременно с этим размыкаются контакты 28, 29 контактора предохранительного тормоза 10, что приводит к обесточиванию реле времени 26 и 27. Отсчитав выдержку времени работы привода на первой ступени, якорь первого реле времени 26 отпадает, его контакт 24 замыкается, контактор динамического торможения 20 включается и замыканием его контактов 22 шунтируется первая ступень пускового резистора 2, момент двигателя возрастает. Второе реле времени 27, отсчитав нужную выдержку времени, отпускает свой якорь и его контакт 25 замыкается, что приводит к включению второго контактора динамического торможения 21 и замыканию линейных контактов 23, что приводит к шунтированию второй ступени пускового резистора 2 и к увеличению тормозного момента привода. Увеличение тормозного момента в период замедления позволяет значительно увеличит замедление и снизить путь торможения. Снижение времени торможения приводит к снижению износа тормозных колодок, увеличению их межремонтного срока и повышению производительности шахты.