ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ШАХТНОГО ЛИФТА РЕЕЧНОГО ТИПА

Данная полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в грузоподъемных механизмах, преимущественно в шахтных лифтах реечного типа.
Частотно-регулируемые электроприводы широко применяются в грузоподъемных механизмах, например, электропривод по Авторскому свидетельству СССР №1541751, Н02Р 7/42, 1989 г. Данный электропривод содержит асинхронный электродвигатель и частотный преобразователь, состоящий из силового выпрямителя, емкостного фильтра и соединенных с блоком управления электронных ключей-формирователей выходного трехфазного напряжения. Однако подобные электроприводы не могут быть применены в лифтах реечного типа, работающих в шахтах, по следующим причинам.
Во-первых, обязательным условием является подключение электропривода к силовой сети через устройство защитного отключения (см. книгу Колосюк В.П. Защитное отключение рудничных установок. - М: Недра, 1980).
Во-вторых, установка громоздкой системы управления в кабине лифта ограничивает грузоподъемность и резко усложняет управление лифтом вне кабины, а при использовании вынесенной системы управления необходимо приводной электродвигатель кабины соединять с частотным преобразователем специальным шахтным гибким экранированным кабелем, длина которого может достигать нескольких сотен метров. Такой кабель обладает значительной собственной емкостью, через которую протекают высокочастотные токи утечек, возникающие при работе ключей-формирователей и имеющие амплитуду, на несколько порядков превосходящую порог срабатывания защитного устройства.
Существуют способы и устройства, позволяющие снизить уровень высокочастотных импульсов, например, моторные фильтры корпорации «Триол», в которых емкости включены между фазами, т.е. соединены «треугольником», они хорошо подавляют высокочастотные импульсы между фазами моторного кабеля и совершенно не подавляют импульсы утечек тока на землю. Применение фильтров со звездообразным соединением выходных емкостей (фильтры фирмы EPCOS), средняя точка которых заземлена и подключена к экрану моторного кабеля, также не приводит к положительным результатам вследствие того, что мощный генератор импульсов, каковым является частотный преобразователь, гальванически связан с трехфазной питающей сетью и при работе приводного электродвигателя между заземляющей шиной моторного кабеля и нейтралью сети появляется высокочастотный потенциал, приводящий к срабатыванию устройства защитного отключения.
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в исключении срабатываний устройства защитного отключения от высокочастотных потенциалов частотного преобразователя при сохранении защитных функций этого устройства в случае утечек тока промышленной частоты в цепях электропривода при повреждении, старении, пробое и тому подобных факторов.
Вышеуказанный технический результат достигается с помощью известных признаков: частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный электродвигатель, установленный в кабине лифта и подключенный к частотному преобразователю посредством гибкого экранированного кабеля через высокочастотный LCR-фильтр со звездообразно соединенными конденсаторами, а также содержит подключенный к трехфазной сети через устройство защитного отключения частотный преобразователь, состоящий из силового выпрямителя, емкостного фильтра, выполненного в виде одной пары последовательно соединенных электролитических конденсаторов или в виде нескольких параллельно соединенных подобных пар, и соединенных с блоком управления электронных ключей-формирователей выходного трехфазного напряжения, и отличительных признаков: средняя точка звездообразного соединения конденсаторов высокочастотного фильтра присоединена к средней точке последовательно соединенных конденсаторов емкостного фильтра преобразователя, экран моторного кабеля подключен к выходу нулевой фазы устройства защитного отключения, а вход нулевой фазы этого устройства соединен с шиной заземления и через резистор величиной 1-10 Ом с выходом нулевой фазы.
На фиг.1 представлена электрическая схема частотно-регулируемого электропривода шахтного лифта.
Предлагаемый электропривод шахтного лифта реечного типа содержит приводной электродвигатель 1, установленный в кабине лифта и соединенный посредством гибкого экранированного кабеля 2 через высокочастотный LCR-фильтр 3 со звездообразно соединенными конденсаторами 4 с выходом частотного преобразователя 5, подключенного к питающей сети через устройство защитного отключения 6. Частотный преобразователь 5 состоит из силового выпрямителя 7, емкостного фильтра, выполненного в виде одной пары последовательно соединенных электролитических конденсаторов 8 или в виде нескольких параллельно соединенных подобных пар (показано пунктиром), и электронных ключей-формирователей 9, управляемых блоком управления 10, к которому подключены пульты 11, посредством которых осуществляется вызов, пуск и останов кабины лифта. Входная цепь нулевой фазы устройства защитного отключения 6 соединена с земляной шиной 12 и через резистор 13 с выходной цепью нулевой фазы устройства 6, с которой соединен экран моторного кабеля 2.
Работа заявляемого электропривода обеспечивается следующим образом. Напряжение на выходе трехфазного выпрямителя при питании от сети 380 В составляет порядка 550 В при неподвижной кабине лифта и повышается до 800 В при опускании и торможении кабины вследствие рекуперативного режима работы приводного электродвигателя. Поскольку рабочее напряжение используемых в фильтре 8 электрических конденсаторов обычно не превышает 500 В, в современных частотных преобразователях для фильтрации применяют одну или несколько пар последовательно соединенных конденсаторов, причем средняя точка соединения этих конденсаторов не используется.
Отличительная особенность заявляемого электропривода, а именно подключение средней точки звездообразного соединения конденсаторов 4 высокочастотного фильтра 3 к средней точке соединения конденсаторов 8 фильтра преобразователя, приводит к тому, что практически вся энергия высокочастотных импульсов циркулирует по внутреннему контуру преобразователя, минуя контур «земляная шина - нейтраль сети» в случае соединения с заземляющей шиной экрана моторного кабеля 2 через цепь нулевой фазы устройства защитного отключения 6, как показано на фиг.1. При этом вход и выход нулевой фазы устройства 6 зашунтированы резистором 13 с целью предотвращения разрыва заземления экрана моторного кабеля в случае срабатывания устройства 6 от утечек тока промышленной частоты. Величина шунтирующего резистора 13 не должна превышать значений, регламентированных требованиями к заземлению рудничных электроустановок, и в то же время на несколько порядков должна превосходить внутреннее сопротивление цепи нулевой фазы устройства 6 во избежание повышения порога срабатывания. Обоим требованиям соответствует величина шунтирующего резистора в пределах 1-10 Ом (с учетом того, что внутреннее сопротивление цепи нулевой фазы не превосходит тысячных долей Ома).
Данная полезная модель успешно испытана нашим предприятием в шахтных подъемниках ПШЛ-1000 на рудниках.