Электропривод постоянного тока

Электропривод постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в системах электроприводов экскаваторов и подъемных машин. Сущность: для повышения надежности и безопасности работы введен датчик утечки тока и вычислительное устройство. С помощью этих элементов по косвенным параметрам расчетным путем определяются значения тока утечки и сопротивление изоляции . При повышении тока утечки заданного значения в работу вступает обратная связь по току утечки и электропривод работает при допустимом пониженном напряжении генератора. При дальнейшем ухудшении изоляции система регулирования уменьшает напряжение генератора и как только оно достигнет предельного значения , подается команда на отключение электрооборудования . 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1833962 А1 (з1)5 Н 02 P 5/06; Н 02 Н 3/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 ,l, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900129/07 (22) 08,01,91 (46) 15.08,93. Бюл. М 30 (71) Криворожский горнорудный институт (72) В.И.бутенко, Д.И.Родькин, Ю.Н.Могулев, В.Н.Могулев, Э.В,Шварцман и B,А,Холкин (56) Супрунов В,Ф, Привод постоянного тока шахтных подъемных машин, M.: Недра, 1978, с. 177. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Использование: в системах электроприводов экскаваторов и подъемных машин.

Сущность: для повышения надежности и

Предлагаемое изобретение относится к: области электротехники и может быть использовано в системах регулируемого электропривода постоянного тока общепромышленных механизмов, выполненных по системе Г-Д или ТП вЂ” Д. Преимущественной областью использования являются электроприводы экскаваторов, подъемных машин и механизмов, магистральных тепловозов и др.

Целью предполагаемого изобретения является повышение надежности и безопасности работы злектропривода.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы управления электропривода постоянного тока; на фиг. 2 — схема замещения электрических цепей при замыкании ключа

К1; на фиг. 3 — схема замещения электрических цепей при замыкании ключа К2; на фиг. безопасности работы введен датчик утечки тока и вычислительное устройство. С помощью этих элементов по косвенным параметрам расчетным путем определяются значения тока утечки и сопротивление изоляции. При повышении тока утечки заданного значения в работу вступает обратная связь по току утечки и электропривод работает.при допустимом пониженном напряжении генератора. При дальнейшем ухудшении изоляции система регулирования уменьшает напряжение генератора и как только оно достигнет предельного значения, подается команда на отключение электрооборудования. 2 ил.

4 — алгоритм работы вычислительного устй рой ства.

Система включает в себя генератор по- О© стоянного тока 1 с последовательно вклю- . (д ченными двигателями 2, датчик напряжения (д)

3, включенный параллельно якорю генера- ) тора с двумя выходами, первый выход кото- (}, рого соединен со входом сумматора 4, выход которого через регулятор напряжения 5, возбудитель генератора 6 соединен с обмоткой возбуждения генератора 7, пер- V вый 8 и второй 9 тиристорный ключи, выходы которых соединены между собой и образуют среднюю точку, а входы подключены к якорным зажимам генератора, датчик тока утечки 10, вход которого соединен со средней точкой соединения тиристорных ключей, первый 11 и второй 12 аналого-цифровые преобразователи, вход первого пре1833962 где

b u =-du ã, 25

ЛО1= — Лиг

R1

Ry2 (6) или

601 R1

Окончательно абразователя соединен с выходом датчика така утечки 10, а вход второго — со вторым выходам датчика напряжения 3, вычислительное устройство 13 с двумя входами и пятью выходами, цифроаналоговый преобразователь 14, блок индикации 15 и блок отключения t6, причем первый вход вычислительного устройства соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя 11, второй вход — с выходом второго аналого-цифрового преобразователя 12, первый выход — с управляющим электродом первого ключа, второй выход — с управляющим электродом второго ключа 9, третий выход соединен с блоком индикации 15, четвертый выход — с блоком отключения 16 и пятый выход соединен с цифроаналоговым пр образователем 14, выход которого подключен к сумматору 4, соединенного с блокам задания напряжения.

Оборудование, используемое в устройстае, преимущественно типовое. В качестве возбудителя генератора может быть использован типовый тиристорный преобразова1ель с соответствующими параметрами.

Регулятор напряжения 5 и датчик напряжения 3 также являются типовыми, В качестве датчика тока утечки 10 может быть использован типовой датчик тока, выполненный на базе элементов УБСР или УБСРАИ, Тиристарные ключи 8 и 9, а также аналога-цифровые 11, 12 и цифроаналоговые преобразователи 14 также являются типовыми. В (<ачестве вычислительного устройства 13 мажет быть использован микроконтроллер типа К-1-20,серийно выпускаемый промышленностью. Блок индикации представляет собой светодиод, а блок аткл)ачения в простейшем случае представляет собой реле, контакты которого включены в цепь генератора. В качестве ключей 8. и 9 могут быть использованы тиристорные выключатели цепей постоянного тока.

Произведем анализ работы системы.

Для этого составим схему замещения, причем будем считать, чта ключ К1 включен, а ключ К2 выключен, Обозначим через Ry1u

Куг эквивалентные значения сопротивления утечек изоляции двигателя; 6 01 — падение напряжения на сопротивлении Вг при замкнутом ключе 1. Причем((>1 — потенциал положительного зажима якоря генератора; ((г — потенциал отрицательного за>кима якоря генератора; ()(>o — потенциал корпуса, тогда ) Q()(>1 (1)

Rf +R2 р, +i Ж) Й . р)

R 1 R1+RZ

Ry1+ R1 + Rg — После подстановки значения фь в выражение (1), получим:

Для случая, когда ключ К1 разомкнут, а ключ К2 замкнут, эквивалентная схема приведена на фиг. 3.

Причем

20 (4) где Л Lh — падение напряжения на сопротивлении при замкнутом ключе К2, Тогда

Полученные уравнения разрешим относительно Ry1 и Куг. Разделив (3) на (5), получим:

Как видно из (6), соотношение падений напряжений на резисторе R2 будет равно соотношению сопротивлений изоляции со45 ответствующих токоведущих цепей. После подстановки (6) в (3, 5) имеем

Л0гR2 Ur (В1+Вг)(1- )+Ry1

R y> - — ц-- - + (R i + R z ) (-ц — — 1 ) (7) 18ХИЬ2

Ry2 -О + (В1+ R2) (— д — — 1 ) (8) Ог 602 R1 . (), 15

Ry) R2 Ry

i иг л U1 R1 (10) у2 2 Ry2

Для случая, когда замкнут ключ К2;

Ur + Л02 Ri

Ry1 Вг Ry1

AU2 R1 2=

R2 Ry2 (12) Рассмотрим работу устройства, Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг. 4, Исходными данными для работы вычислительного устройства являются значения резисторов R<.и R2, вмонтированных в датчик тока утечки, а также предельные значения тока утечки lynpep и напряжения генератора Urnpep.

В условиях нормальной эксплуатации электрооборудования, соответствующей 40 максимальным рабочим значениям напряжения генератора, ток утечки не должен превышать допустимого значения 1у < lyndon.

Аппаратно определить непосредственное значение тока утечки вызывает определенные трудности, Поэтому в данном устройстве значение тока утечки определяют по косвенным параметрам расчетным путем.

Для этого необходимо измерить значениЯ напРЯжений Л 01 пРи 3 KHYTOM Кп 50 че К1, Л02 при замкнутом ключе К2 и напряжение на зажимах генератора. Используя эти данные,по выражениям (7), (8) рассчитывают значения сопротивлений

Ry1 и Ry2, а по выражениям (9), (10) или (11), (12) — значения токов утечки ly< и !у2. Затем определяют, какой из двух значений токов имеет большее значение и дальнейший контроль ведут по большему значению тока утечки. Это значение сравнивают с предельЗная значения эталонных резисторов

Я1 и R2, измеРив Ог и падение напРЯжений 5 на резисторе В2 A U1 и Л 02,можно определить по уравнению (7) и (8) истинные значения сопротивлений изоляции токоведущих цепей питания электродвигателей на действующих установках. 10

Определим значения токов утечки lyi u

1у2 на сопротивлениях изоляции Ry1 иЯу2 для случая, когда замкнут ключ К1, но допустимым значением тока утечки, Если

lymax > lynpeg то включается сигнал, предупреждающий о переходе работы электрооборудования на пониженное напряжение. При этом условии в работу включена обратная связь по току утечки, происходит вычисление напряжения управления AUynp, соответствующее уменьшенному значению напряжения генератора,при котором lymax не превысит lynpep, Одновременно происходит сравнение текущего значения напряжения генератора с предельно допустимым значением. При появлении условий Ur < 0гпред lymax > lynpeg подается команда на отключение электрооборудования с одновременной выдачей сигнала, Система предусматривает вывод на дисплей значений контРолиРУемых паРаметРов !у1, у2, Ryl, Ву2, 0, ЛU1, ЛU2 и аваРийное от ключение.

Технико-экономический эффект от применения изобретения рассмотрим применительно к карьерам Орджоникидзевского горно-обогатительного комбината, оборудованного мощными шагающими экскаваторами типа ЭШ вЂ” 10/70, ЭШ вЂ” 20/90 с приводом по системам à — Д. Непосредственный результат применения предлагаемого технического решения — повышение надежности электропривода и, как следствие, производительности экскаватора за счет уменьшения его простоев.

Основной причиной простоев экскаватора является старение изоляции и пробой ее на корпус, Средний межремонтный период работы двигателей постоянного тока 2 года, Стоимость ремонта двигателя — 2 тыс, руб., число экскаваторов в карьере — 85, Применение устройств контроля изоляции позволяет продлить межремонтный период до 1,5 года. Экономический эффект, обусловленный снижением затрат на ремонт:

Э = N п р(— — — ) = 85 6 2(1 — 0,66) =

1 1

С> С2

- 374 тыс.руб/год, где N — число экскаваторов;

n — число двигателей на экскаваторе.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий генератор постоянного тока с последовательно включенными электродвигателями, параллельно якорю генератора включен датчик напряжения, первый выход которого соединен с входом сумматора, выход сумматора через последовательно сое183396г диненные регулятор напряжения и возбудитель соединен с обмоткой возбуждения генератора, о тл и ча ю щи йс я тем, что, с целью повышения надежности и безопасности работы электрооборудования, дополнительно введены блок индикации, блок отключения, блок задания напряжения, первый и второй тиристорные ключи, выходы которых соединены между собой и образуют среднюю точку, а входы подключены к якорным зажимам генератора, датчик тока утечки, вход которого подключен к средней точке соединения тиристорных ключей, первый и второй аналого-цифровой преобразователи, вход первого аналого цифрового преобразователя соединен с выходом датчика тока утечки, а вход второго — с вторым выходом датчика напряжения, вычислительное устройство с двумя входами и пятью выходами, цифроаналоговый преобразователь, причем первый вход вычислительного устройства соединен с вы5 ходом первого аналого-цифрового преобразователя, второй вход — с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, первый выход — c управляющим электродом первого ключа, второй выход — с управляю10 щим электродом второго ключа, третий выход с блоком индикации, четвертый выход— с блоком отключения и пятый выход соединен через цифроаналоговый преобразователь с сумматором, вход которого соединен

15 с блоком задания напряжения, при этом вычислительное устройство работает в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 2.

1833962

<иа 2

Составитель В. Бутенко

Техред M,Ìoðãåíòàë

Корректор И, Шмакова

Редактор Л, Павлова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2691 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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