Электропривод постоянного тока Советский патент 1993 года по МПК H02P5/06 H02H3/14 

х

Ё

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.

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-Д. Преимущественной областью использования являются электроприводы экскаваторов, подъемных машин и механизмов, магистральных тепловозов и др.

Целью предполагаемого изобретения является повышение надежности и безопасности работы электропривода.

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.

4 - алгоритм работы вычислительного устройства.

Система включает в себя генератор постоянного тока 1 с последовательно включенными двигателями 2, датчик напряжения 3, включенный параллельно якорю генератора с двумя выходами, первый выход которого соединен со входом сумматора 4, выход которого через регулятор напряжения 5, возбудитель генератора 6 соединен с обмоткой возбуждения генератора 7, первый 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 пре00Сл CJ Ю О Ю

образователя соединен с выходом датчика токи утечки 10, а вход второго - со вторым выходом датчика напряжения 3, вычислительное устройство 13 с двумя входами и пятью выходами, цифроаналоговый преобразователь 14, блок индикации 15 и блок отключения 16, 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 преобразователем 14, выход которого подключен к сумматору 4, соединенного с блоком задания напряжения.

Оборудование, используемое в устройстве, преимущественно типовое. 8 качестве возбудителя генератора может быть использован типовый тиристорный преобразователь с соответствующими параметрами.

Регулятор напряжения 5 и датчик на- пряжения 3 также являются типовыми. 8 качестве датчика тока утечки 10 может быть использован типовой датчик тока, выполненный на базе элементов УБСР или У6С- РАИ. Тиристорные ключи 8 и 9, а также йнаяого-цифровые 11, 12 и цифроаналого- вые преобразователи 14 также являются типовыми. В качестве вычислительного устройства 13 может быть использован мик- роконт роллер типа К-1-20, серийно выпускаемый промышленностью. Блок индикации представляет собой светодиод, а блок отключения в простейшем случае представляет собой реле, контакты которого включены в цепь генератора. В качестве ключей 8. и 9 могут быть использованы тири- сторные выключатели цепей постоянного тока.

Произведем анализ работы.системы. Для этого составим схему замещения, причем будем считать, что ключ К1 включен, а ключ К2 выключен. Обозначим через Ryt и Ку2 эквивалентные значения сопротивления утечек изоляции двигателя; AUi - па- дение напряжения на сопротивлении RZ при замкнутом ключе 1. Причем# t -потен- циал положительного зажима якоря генератора; pi - потенциал отрицательного зажима якоря генератора; уъ - потенциал корпуса, тогда

AU1., (1)Ryiгде

(0ц -Ґ) Ry2,2х

П7 ,- Rvi(RH-R2) (2 Ry2 Ryi + Ri + R2

где

- После подстановки значения ро в выражение (1), получим:

AUi

где

Ur

o+-S--)()+-5f.(3)

где

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

Причем

20

где

AU2 -AU 2,

(4)

где A Uz падение напряжения на сопротив- лении при замкнутом ключе К2. Тогда

Ur

-.(5)

0+-Й-)(Г+-Й-)+-Й:

Полученные уравнения разрешим относительно Ryi и Ry2. Разделив (3) на (5), полAU2

учим:

,

(6)

AU2

или

Ду, AU2

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

R2 Ur

(Rl4.R2)(.) + Ry2

R2Ur

(Rt+R2)() + Ryi

50

55

, 2

Окончательно

R2Ur

(R1+R2)(){7)

Ry2

R2Ur

AUi

+ (Ri+R2)(--i)(8)

Зная значения эталонных резисторов RI и R2, измерив Ur и падение напряжений на резисторе R2 AUi и А и2,можно определить по уравнению (7) и (8) истинные значения сопротивлений изоляции токоведущих цепей питания электродвигателей на действующих установках.

Определим значения токов утечки lyi и 1У2 на сопротивлениях изоляции Ryi и Ry2 для случая, когда замкнут ключ К1,

Ur

Ryi

AU2 Ri

R2 Ryi

(9)

Ur AUi

Ry2

R2

Ri

Ry2

(10)

Для случая, когда з

.Ur , AU2

lyi -- ;г-Iy2 RyiAU2

R2

R2

Ri

Ry2

Рассмотрим работу устройства, Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг. 4. Исходными данными для работы вычислительного устройства являются значения резисторов Ri и RZ, вмонтированных в датчик тока утечки, а также предельные значения тока утечки упред и напряжения генератора Ui-пред.

В условиях нормальной эксплуатации электрооборудования, соответствующей максимальным рабочим значениям напряжения генератора, ток утечки не должен превышать допустимого значения у 1уДОп. 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 A Ui при замкнутом ключе К1, AU2 при замкнутом ключе К2 и напряжение на зажимах генератора. Используя эти данные по выражениям (7), (8) рассчитывают значения сопротивлений Ryi и Ry2, а по выражениям (9), (10) или (11), (12) - значения токов утечки 1У1 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 предельно допустимым значением тока утечки. Если lymax 1упред, 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 генерэтора,при котором lymax

не превысит упред. Одновременно происходит сравнение текущего значения напряжения генератора с предельно допустимым значением. При появлении условий Ur Urnpefl, lymax упред ПОДЭвТСЯ

команда на отключение электрооборудования с одновременной выдачей сигнала. Система предусматривает вывод на дисплей значений контролируемых параметров lyi, Iy2, Ryi, Ry2. Ur, AUi, AU2 и аварийное отключение.

Технико-экономический эффект от применения изобретения рассмотрим применительно к карьерам Орджоникидзевского горно-обогатительного комбината, оборудованного мощными шагающими экскаваторами типа ЭШ-10/70, ЭШ-20/90 с приводом по системам Г-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:

45

Э - N -п -р( ) 85-6-2(1 - 0.66)

374 тыс.руб/год,

где N - число экскаваторов;

п - 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 соединенные регулятор напряжения и возбудитель соединен с обмоткой возбуждения генератора, отличающийся тем, чти, 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 напряжеа-.

4

5 6

ОВГ 7

ния, вычислительное устройство с двумя входами и пятью выходами, цифроаналого- вый преобразователь, причем первый вход вычислительного устройства соединен с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, второй вход - с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, первый выход - с управляющим электродом первого ключа, второй выход - с управляющим 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

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

1

/Исходные данные fyjfiz

fy/греЛ УГ л

( Начало )

1

одные данные z

fy/греЛ УГ леей.

,J