СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H02P3/24 

Изобретение относится к способу и устройству торможения короткозамкнутого двигателя подъема, питаемого преобразователем частоты, в аварийных ситуациях.

В некоторых странах регулирование подъема обусловлено тем, что подъемники, не имеющие зубчатой передачи, должны иметь возможность так называемого "динамического торможения", которое означает, что даже в аварийных ситуациях должна быть обеспечена возможность уменьшения скорости подъемника посредством собственного двигателя.

В используемых иногда двигателях постоянного тока эта проблема решается посредством соединения резистора с обмоткой якоря в аварийных ситуациях, позволяя двигателю обеспечить торможение, работая в режиме генератора. Регулирование обычно предполагается, что основной контур электрической цепи не действует или не доступен, что предохраняет нормальную работу двигателя. В случае работы подъемника с короткозамкнутым двигателем такой способ неприемлем, поскольку основной контур электрической цепи не обеспечивает достаточную величину намагничивания и тем самым не может обеспечить крутящий момент (патент Великобритании N 1567672, кл. B 66 5/02, 1980).

Наиболее близким аналогом является способ торможения короткозамкнутого асинхронного электродвигателя в аварийных ситуациях, при котором при аварии отключают упомянутый электродвигатель от основного источника питания, подключенного к электродвигателю через преобразователь частоты, и одновременно подключают электродвигатель к независимому источнику питания, осуществляя его торможение (патент Великобритании N 2034079, кл B 66 B 5/02, 1980).

В указанном источнике представлено и устройство для торможения короткозамкнутого асинхронного электродвигателя, которое содержит основной источник питания, подключенный к электродвигателю через преобразователь частоты и один из переключателей, независимый источник питания.

Недостатком известного технического решения является сложность и высокая стоимость.

В основу настоящего изобретения положена задача создать устройство дешевое в осуществлении, поскольку аккумуляторная батарея является выгодным средством получения большой силы тока. Например, обычная автомобильная батарея может обеспечить силу тока в несколько сотен ампер. Более того, поскольку аккумуляторная батарея используется не постоянно, то можно использовать дешевую аккумуляторную батарею. Кроме того, подъемник снабжен аккумуляторными батареями в любом случае, например для питания устройства аварийного освещения, и так далее, а это значит, что техническое обслуживание тормозных батарей не займет много дополнительного времени.

Более того, аккумуляторные батареи полностью работоспособны и без основной электрической цепи. Двигатель постоянного тока требует, по меньшей мере, тока подпитки.

Предлагаемое устройство не требует никаких изменений непосредственно в преобразователе частоты, поэтому при необходимости можно его просто добавить к системе подъема.

Так как аккумуляторная батарея не используется постоянно, то можно использовать зарядное устройство с очень низким напряжением, снижая, таким образом, стоимость. Вполне возможно также не заменять зарядное устройство при замене батареи, например при очередном техническом обслуживании. Его можно заменить во время текущего ремонта.

Указанная задача достигается тем, что в способе торможения короткозамкнутого асинхронного электродвигателя в аварийных ситуациях, при котором при аварии отключают упомянутый электродвигатель от основного источника питания, подключенного к электродвигателю через преобразователь частоты, и одновременно подключают электродвигатель к независимому источнику питания, осуществляя его торможение, измеряют скорость вращения электродвигателя, дополнительно измеряют фазовый ток, по меньшей мере, в одной из фаз указанного электродвигателя, сравнивают скорость вращения с номинальным скольжением, а фазовый ток сравнивают с номинальным фазовым током намагничивания электродвигателя, аварийный сигнал подают в момент, когда скорость вращения превышает номинальный сдвиг и измеренный фазовый ток меньше номинального фазового тока, а торможение короткозамкнутого асинхронного двигателя осуществляют постоянным током, формируемым в независимом источнике питания.

Кроме того, указанная задача достигается тем, что в устройстве для торможения асинхронного электродвигателя, содержащим основной источник питания, подключенный к электродвигателю через преобразователь частоты и один из переключателей, независимый источник питания, подключенный к упомянутому электродвигателю через второй переключатель, измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя, формирователь аварийного сигнала, выходом подключенный к управляющим входам указанных переключателей, два блока сравнения, первый вход одного из которых соединен с выходом измерителя скорости, введен измеритель тока, по меньшей мере, одной из фаз короткозамкнутого асинхронного электродвигателя, выходом подключенный к первому входу другого блока сравнения, вторые входы блоков сравнения подключены соответственно к задатчикам номинального скольжения и номинального тока намагничивания электродвигателя, выходы блоков сравнения соединены с входами формирователя аварийного сигнала, а независимый источник выполнен в виде источника постоянного тока.

Кроме того, отличие заявленного изобретения заключается в том, что независимый источник постоянного тока выполнен, по меньшей мере, в виде одной аккумуляторной батареи.

На чертеже представлен конкретный вариант выполнения устройства для торможения короткозамкнутого асинхронного электродвигателя, в котором реализуется и способ.

Устройство содержит трехфазный короткозамкнутый электродвигатель 1, который вращает тяговый блок 2. С помощью канала 3 тяговый блок приводит в движение тележку 4 и противовес 5, подвешенные на концах каната. Скорость двигателя измеряют с помощью тахометрического генератора (ТС) 8. Питание двигателя осуществляется с помощью преобразователя частоты 10, установленного в трехфазной электрической сети 9. Для обнаружения аварийных ситуаций устройство снабжено датчиком S1, установленным на одной из фаз в цепи двигателя 11а и измеряющим фазовую разность двигателя. Можно использовать также и измерение во всех трех фазах цепи. Сигнал от датчика преобразуется в сигнал M1 обрабатывающего устройства, которое выпрямляет и фильтрует его с тем, чтобы получить постоянное напряжение U_m, пропорциональное току двигателя. Это напряжение поступает в сравнивающее устройство C1, другой вход которого подключен эталонным напряжением , получаемым от переменного резистора . Эталонное напряжение подобрано таким образом, что, если ток двигателя превышает номинальный ток намагничивания, то на входе сравнивающего устройства C1 будет получен преобразованный сигнал, соответствующий положению "0".

Напряжение U_v из тахометра 8 попадает в сравнивающее устройство C2, имеющее эталонное напряжение , получаемое от переменного резистора и подобранное таким образом, что оно приблизительно соответствует величине номинального скольжения двигателя.

Сигнал от двух сравнивающих устройств попадают на вход контура "И" I₁, который находится в положении "1", если скорость подъема превышает величину (около 7 15% от максимальной скорости вращения), соответствующую номинальному скольжению, при этом в двигатель не поступает номинальный ток намагничивания.

Если сравнивающее устройство на выходе находится в положении "1", то это расценивается как аварийная ситуация и контактор К1 аккумуляторной батареи 12, используемый в качестве источника постоянного тока, замыкается, заставляя источник постоянного тока подсоединяться к цепи двигателя к проводникам 11a 11c (одна из клемм батареи подсоединена к одному проводнику, а другая ее клемма к двум другим проводникам). В этот момент электрическая цепь с преобразователем частоты должна быть разомкнута с помощью другого контактора К2, чтобы избежать выхода из строя преобразователя частоты.

Величина напряжения источника постоянного тока должна быть подобрана таким образом, чтобы постоянный ток приблизительно равнялся номинальному току двигателя. В этом случае скорость подъемника будет ограничена величиной, соответствующей номинальному скольжению двигателя, если тележка подъемника пуста или имеет номинальный груз. Иначе скорость подъемника будет меньше. После того, как аварийная ситуация будет обнаружена, источник постоянного тока будет оставаться подсоединенным к сети до тех пор, пока тележка или противовес достигнут буфера. Если в результате торможения скорость подъемника уменьшилась ниже величины, определяемым эталонным напряжением , то источник постоянного тока будет разъединен и подъемник продолжит падение, но вреда это не принесет, поскольку источник постоянного тока будет вновь подсоединен, как только скорость падения увеличится.

Поскольку источник постоянного тока имеет силу тока, соответствующую по величине номинальной силе тока, то потери двигателя также снизятся до номинального значения, а это значит, что температура не поднимается выше номинальной величины.

Для специалистов в данной области очевидно, что различные конструкции согласно изобретению не ограничены данным примером, а напротив, могут быть различными, но останутся в пределах формулы изобретения.

Использование: в устройствах торможения подъемников. Сущность: способ и устройство для торможения короткозамкнутного электродвигателя 1 подъема, питаемого преобразователем частоты 10, в аварийных ситуациях обеспечивают торможение посредством использования постоянного тока, поступающего из источника постоянного тока 11. Ток по крайней мере одной фазы двигателя и скорость вращения двигателя измеряют, а запасенное количество электричества контролируют посредством включающего устройства К1. Когда значения скорости подъема превращает величину, соответствующую номинальному сложению, а ток двигателя оказывается меньше номинального тока намагничивания, включающее устройство К1 соединяет источник постоянного тока с двигателем. Двигатель тормозится. В результате снижается стоимость устройства. 2 с и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ торможения короткозамкнутого асинхронного электродвигателя в аварийных ситуациях, при котором при аварии отключают упомянутый электродвигатель от основного источника питания, подключенного к электродвигателю через преобразователь частоты, и одновременно подключает электродвигатель к независимому источнику питания, осуществляя его торможение, измеряют скорость вращения электродвигателя, отличающийся тем, что дополнительно измеряют фазовый ток по меньшей мере в одной из фаз указанного электродвигателя, сравнивают скорость вращения с номинальным скольжением, а фазовый ток сравнивают с номинальным фазовым током намагничивания электродвигателя, аварийный сигнал подают в момент, когда скорость вращения превышает номинальное скольжение и измеренный фазовый ток меньше номинального фазового тока, а торможение короткозамкнутого асинхронного двигателя осуществляют постоянным током, формируемым в независимом источнике питания. 2. Устройство для торможения короткозамкнутого асинхронного электродвигателя, содержащее основной источник питания, подключенный к электродвигателю через преобразователь частоты и один из переключателей, независимый источник питания, подключенный к упомянутому электродвигателю через второй переключатель, измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя, формирователь аварийного сигнала, выходом подключенный к управляющим входам указанных переключателей, два блока сравнения, первый вход одного из которых соединен с выходом измерителя скорости, отличающееся тем, что введен измеритель тока по меньшей мере одной из фаз короткозамкнутого асинхронного электродвигателя, выходом подключенный к первому входу другого блока сравнения, вторые входы блоков сравнения сравнения подключены соответственно к задатчикам номинального скольжения и номинального тока намагничивания электродвигателя, выходы блоков сравнения соединены с входами формирователя аварийного сигнала, а независимый источник выполнен в виде источника постоянного тока. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что независимый источник постоянного тока выполнен по меньшей мере в виде одной аккумуляторной батареи.