ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ГРУЗОПОДЪЕМНОГО МЕХАНИЗМА

ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ГРУЗОПОДЪЕМНОГО МЕХАНИЗМА


RU (11) 2081504 (13) C1

(51) 6 H02P7/74 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 92015551/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.12.30 
(45) Опубликовано: 1997.06.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 501796, кл. H 02 P 7/92, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР N 610278, кл. Н 02 Р 7/42, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР N 765968, кл. H 02 P 7/42, 1980. 
(71) Заявитель(и): Всесоюзный научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования 
(72) Автор(ы): Подобедов Е.Г.; Кураев М.Н.; Морозова В.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Всесоюзный научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования 

(54) ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ГРУЗОПОДЪЕМНОГО МЕХАНИЗМА 

Использование: в подъемных башенных кранах большой грузоподъемности, траловых барабанах, шахтных подъемных машинах. Сущность: в электроприводе грузоподъемного механизма дополнительные входы системы 6 импульсно-фазового управления соединены с управляющими электродами тиристоров дополнительных трехфазных мостов, выходы которых соединены с концами обмоток статора второго асинхронного двигателя. В электропривод введены сумматор-формирорватель 11, фазодвигатель 12, элемент ЗИ 13, двухканальные коммутаторы 14, 15, реле времени 16, 17, обеспечивающие уменьшение ударных моментов в переходных режимах, что улучшает энергетические и динамические показатели электроприводов при переключении двигателей на частоту питающей сети. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов подъема башенных кранов большой грузоподъемности, траловых барабанов, шахтных подъемных машин.

Известен тиристорный электропровод переменного тока (1) на основе непосредственного преобразователя частоты, состоящего из трех трехфазно-однофазных мостовых преобразователей, и асинхронного двигателя, каждая фазная обмотка статора которого состоит из двух включенных последовательно полуобмоток, относящихся к различным фазам.

За счет указанного соединения полуобмоток осуществляется гальваническое разделение полуобмоток, в которых формируются положительные и отрицательные полупериоды тока в каждой фазе двигателя и при этом исключаются устройства контроля нуля тока, разрешающие переключение выпрямительных мостов в трехфазно-однофазных преобразователях.

Известен электропривод грузоподъемного механизма (2), в котором к трехфазному преобразователю, состоящему из трех однофазных мостовых преобразователей с непосредственной связью, подключается трехфазный асинхронный двигатель с фазными обмотками, выполненными в виде двух полуобмоток, подключаемых через коммутирующие элементы.

Недостатком такого электропривода является значительное уменьшение момента двигателя при работе на частоте питающей сети, поскольку при этом в каждой фазе статора включается одна полуобмотка. При включении полуобмоток одной фазы статора двигателя к разным фазам питающей сети появляются дополнительные токи циркуляции, приводящие к перегреву двигателя.

Известен электропривод для грузоподъемного механизма (3), который при повышенной мощности содержит два приводных двигателя, расположенных на одном валу. Обмотки в каждой фазе статоров двигателей соединены последовательно с согласно, преобразователь частоты с непосредственной связью, составленный из трех тиристорных трехфазных мостов, выходы которых соединены с началами обмоток первого асинхронного двигателя, систему импульсно-фазового управления преобразователем частоты с непосредственной связью, выполненную с возможностью работы преобразователя в режиме преобразования частоты и бесконтактного коммутатора, снабженную управляющими входами по частоте и амплитуде выходного напряжения преобразователя частоты, и выходами, подключенными к управляющим электродам тиристоров упомянутых трехфазных мостов, группу коммутирующих элементов, подключенную к общим точкам обмоток асинхронных двигателей.

Недостатками известного электропривода являются двухкратное увеличение токовой нагрузки на тиристорные блоки в преобразователе частоты в режиме параллельного включения двигателей при работе преобразователя с выходной частотой равной частоте питающей сети, повышенное количество контакторной коммутирующей аппаратуры для переключения обмоток двигателей, а также значительные пусковые токи и соответственно ударные моменты в асинхронных двигателях при дискретном переводе преобразователя в режим бесконтактного коммутатора из режима непосредственного преобразования частоты с 

По совокупности существенных признаков известный электропривод (3) наиболее близок к изобретению.

Предлагаемое изобретение направлено на улучшение энергетических и динамических показателей электропривода путем обеспечения расчетных номинальных моментов двигателей при работе на номинальной скорости и уменьшения ударных моментов при переключении двигателей на частоту питающей сети.

Указанный технический результат достигается тем, что в электроприводе грузоподъемного механизма, содержащем два асинхронных двигателя, расположенных на одном валу, причем обмотки двигателей в каждой фазе включены последовательно и согласно, преобразователь частоты с непосредственной связью, составленный из трех тиристорных трехфазных мостов, выходы которых соединены с началами обмоток первого асинхронного двигателя, систему импульсно-фазового управления преобразователем частоты с непосредственной связью, выполненную с возможностью работы преобразователя в режимах преобразования частоты и бесконтактного коммутатора, снабженную управляющими входами по частоте и амплитуде выходного напряжения указанного преобразователя частоты и выходами подключенную к управляющим электродам тиристоров тиристорных трехфазных мостов, группу коммутирующих элементов, подключенную к общим точкам асинхронных двигателей, система импульсно-фазового управления снабжена дополнительными двумя управляющими входами и десятью выходами и дополнительно введены три тиристорных трехфазных моста, выходы которых соединены с концами обмоток второго асинхронного двигателя, сумматор-формирователь, фазосдвигатель, элемент ЗИ, два двухканальных коммутатора, два реле времени, причем два дополнительных входа системы импульсно-фазового управления преобразователями частоты соединены с выходами второго двухканального коммутатора, первый второй, третий дополнительные выходы системы импульсно-фазового управления подключены к управляющим электродам тиристоров упомянутых дополнительных трех тиристорных трехфазных мостов, четвертый, шестой, седьмой, восьмой дополнительные выходы системы импульсно-фазового управления преобразователем частоты соединены с выходами сумматора-формирователя, пятый и девятый дополнительные выходы - соответственно с первым и третьим входами элемента ЗИ и выходами сумматора-формирователя, десятый дополнительный выход системы импульсно-фазового управления преобразователем частоты подключен к второму входу второго двухканального коммутатора, управляющий вход по частоте напряжения системы импульсно-фазового управления соединен с управляющим входом второго двухканального коммутатора, входом первого реле времени, первым входом фазосдвигателя, второй вход которого подсоединен к первому выходу сумматора-формирователя, а выход подключен к второму входу элемента ЗИ и третьему входу первого двухканального коммутатора, первый выход сумматора-формирователя подключен к четвертому входу первого двухканального коммутатора, второй выход сумматора-формирователя подключен к второму входу, а выход элемента ЗИ к первому входу первого двухканального коммутатора, выход первого реле времени соединен с управляющим входом первого двухканального коммутатора и входом второго реле времени, выход которого подключен к группе коммутирующих элементов, первый вход второго двухканального коммутатора соединен с первым выходом первого двухканального коммутатора, второй выход которого соединен с третьим входом второго двухканального коммутатора.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема электропривода грузоподъемного механизма; на фиг. 2 блок-схема дополнительных узлов управления преобразователем частоты; на фиг. 3 временные диаграммы выходных напряжений узлов управления; на фиг. 4 механические характеристики электропровода.

Электропровод грузоподъемного механизма (фиг. 1) содержит асинхронные двигатели 1, 2, преобразователь частоты с непосредственной связью, состоящий из трех тиристорных трехфазных мостов 3, 4, 5: системы 6 импульсно-фазового управления (СИФУ) преобразователем частоты, группу 7 коммутирующих элементов, состоящую из двух контактов, дополнительные тиристорных трехфазных мостов 8, 9, 10.

В каждом из тиристорных трехфазных мостов 3 5, 8 10 выводы переменного тока подключены к фазам A, B, C питающей сети; выходы трехфазных мостов 3 5, 8 10, образованные объединенными между собой выводами постоянного тока, подсоединены соответственно к началам статорных обмоток первого асинхронного двигателя 1 и к концам статорных обмоток второго асинхронного двигателя 2.

Управляющие электроды тиристоров в трехфазных мостах 3 5, 8 10 и фазы A, B, C питающей сети подключены к соответствующим выходам системы 6 импульсно-фазового управления преобразователем частоты. Группа коммутирующих элементов 7 подключена к общим точкам соединения обмоток статоров асинхронных двигателей 1 и 2. С четвертого по десятый дополнительные выходы СИФУ 6 соединены с входами сумматора-формирователя 11, выход которого подключен к второму входу фазодвигателя 12. Входы элемента 13 ЗИ соединены с пятым, девятым дополнительными выходами СИФУ 6 и выходом фазосдвигателя 12. Выход элемента ЗИ 13 подключен к первому входу первого двухканального коммутатора 14. Первый выход коммутатора 14 соединен с первым входом второго двухканального коммутатора 15, а управляющий вход с выходом первого реле времени 16, выход которого также подключен к входу второго реле времени 17. Управляющий вход СИФУ 6 по частоте напряжения на выходе преобразователя частоты подключен к первому входу фазосдвигателя 12, входу первого реле времени 16, управляющему входу второго двухканального коммутатора 15, выходы которого соединены с двумя дополнительными входами СИФУ 6. Десятый дополнительный выход СИФУ 6 подключен к второму входу второго двухканального коммутатора 15, третий вход которого соединен с вторым выходом первого двухканального коммутатора 14. Второй, третий, четвертый входы первого двухканального коммутатора 14 соединены соответственно с вторым выходом сумматора-формирователя 11, выходом фазосдвигателя 12, первым выходом сумматора-формирователя 11. Выход второго реле времени 17 подключен к включающей катушке группы 7 коммутирующих элементов.

На фиг. 1 обозначены: A, B, C фазы питающей сети; 1a, 1b, 1c фазы нагрузки 1, 2a, 2b, 2c фазы нагрузки 2; 1aA(-)-1cC(+), 2aA(-)-2cC(+) - выводы, на которые подаются управляющие импульсы для включения тиристоров.

На фиг.4 обозначены: А естественная механическая характеристика двигателя; Б, В механические характеристики двигателя при пониженном напряжении; Г, Д механические характеристики двигателя в режиме НПЧ при частоте вращения, равной 0,5 номинальной и меньшей.

Электропривод работает следующим образом. В электроприводе обеспечивается однозначное частотное регулирование частоты вращения асинхронных двигателей 1, 2 (вниз от номинального значения частоты вращения). Преобразователь частоты с непосредственной связью, состоящий из тиристорных трехфазных мостов 3 8, 4 9, 5 10, работает в двух режимах:

регулирование частоты выходного напряжения (режим НПЧ), обеспечивающее плавное изменение частоты вращения электродвигателей;

дискретный переход в режим бесконтактного коммутатора, обеспечивающий работу преобразователя с выходной частотой, равной частоте питающей сети.

При работе в режиме НПЧ выходная частота преобразователя определяется частотой последовательности прямоугольных импульсов на дополнительном десятом выходе СИФУ 6 (выход задающего генератора плавно изменяемой частоты).

При этом через включенные последовательности и согласно обмотки статоров асинхронных двигателей 1, 2 протекает переменный ток, параметры которого определяются режимом работы электропривода.

Рассмотрим режим, когда изменение напряжения на управляющем входе по частоте на выходе преобразователя происходит плавно с заданным темпом нарастания и спадания. При этом частота напряжения на выходе преобразователя плавно изменяется в пределах Дополнительные узлы управления 11 17 (фиг.2) обеспечивают снижение пусковых токов и соответственно ударных моментов асинхронных двигателей 1, 2 при дискретном переключении частоты на выходе преобразователя с значения до fсети. При увеличении уровня напряжения на управляемом входе по частоте до значения выходной частоты преобразователя, равной , преобразователь переводится в режим бесконтактного коммутатора, разрешается работа фазосдвигателя 12, переключается второй двухканальный коммутатор 15, запускается первое реле времени 16. На второй вход фазосдвигателя 12 поступает последовательность прямоугольных импульсов с выхода сумматора-формироватиеля 11, частота которого составляет 6fсети (фиг. 3). На выходе фазосдвигателя 12 формируется другая последовательность импульсов с частотой 6fсети с максимальным сдвигом по фазе относительно входных импульсов по длительности периода их следования, т.е. до 60 эл.град. периода напряжения в фазе питающей сети (фиг.3). На выходе элемента ЗИ 13 формируется последовательность синхронизирующих импульсов, синфазных с импульсами на выходе фазосдвигателя 12 и частотой, равной fсети (фиг.3). Это позволяет синхронизировать моменты включения антипараллельных тиристоров, например 1aA(-)-1aA(+)-2aB(-)-2aB(+), 1cC(-)-1cC(+)-2cA(-)-2cA(+), 2bB(-)-2aB(+)-2bC(-)-2bC(+), относительно фаз A, B, C питающей сети с заданным углом фазового сдвига. При максимальном значении угла фазового сдвига, равного =60 эл. град. и включении тиристоров 1aA(-)-2aB(+) напряжение на выводах 1a, 2a составляет порядка 0,8UAB, т.е. к обмоткам статоров двигателей 1, 2 прикладывается напряжение 0,4Uл, где Uл линейное напряжение в питающей сети.

Номинальные параметры асинхронных двигателей 1, 2 при работе на частоте питающей сети получаются при замыкании коммутирующих элементов 7 и при этом к статорным обмоткам двигателей прикладываются фазные напряжения питающей сети соответственно Uдв 0,58Uл. Таким образом, на первой степени двигатели 1, 2 разгоняются при пониженном напряжении (Uдв 0,4Uл) из точки "a" (фиг.4) по характеристике "B" в течение промежутка времени, определяемого задержкой переключателя первого реле времени 16 (точки "б" на характеристике "B" ). В момент срабатывания первого реле времени 16 переключается первый двухканальный коммутатор 14, и к дополнительному входу СИФУ 6 подключается последовательность импульсов с первого входа сумматора-формирователя 11 с частотой 6f сети и с второго входа сумматора-формироватенля 11 с углом фазового сдвига 0 относительно синусоиды напряжения фазы A питающей сети. При этом к обмоткам статоров двигателей 1, 2 прикладывается напряжение Uдв 0,5Uл. Осуществляется переход к работе двигателей 1, 2 на характеристике "Б" (фиг.4) в течение промежутка времени, определяемого временем срабатывания второго реле 17 времени (точка "в" на характеристике "Б).

В момент срабатывания второго реле времени 17 подается сигнал на включение катушки группы 7 коммутирующих элементов. Обмотки двигателей 1, 2 через группу 7 коммутирующих элементов соединяются в две параллельные звезды. Двигатели работают с напряжением на фазных обмотках статора, равным Uдв 0,58Uл характеристика "а", точка "г".

Таким образом, при переходе электропривода из режима непосредственного преобразования частоты в режим бесконтактного коммутатора удается значительно уменьшить ударные моменты, возникающие при переходном процессе разгона асинхронных двигателей (переход из точки "а" в точку "г" на фиг.4). При этом значительно повышается долговечность и надежность работы электропривода. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электропривод грузоподъемного механизма, содержащий два асинхронных двигателя, расположенных на одном валу, причем обмотки двигателей в каждой фазе включены последовательно и согласно, преобразователь частоты с непосредственной связью, составленный из трех тиристорных трехфазных мостов, выходы которых соединены с началами обмоток первого асинхронного двигателя, систему импульсно-фазового управления преобразователем частоты с непосредственной связью, выполненную с возможностью работы указанного преобразователя в режимах преобразования частоты и бесконтактного коммутатора, снабженную управляющими входами по частоте и амплитуде выходного напряжения указанного преобразователя частоты и выходами подключенную к управляющим электродам тиристоров упомянутых трехфазных мостов, группу коммутирующих элементов, подключенную к общим точкам обмоток асинхронных двигателей, отличающийся тем, что система импульсно-фазового управления снабжена дополнительными двумя управляющими входами и десятью выходами и дополнительно введены три тиристорных трехфазных моста, выходы которых соединены с концами обмоток статора второго асинхронного двигателя, сумматор-формирователь, фазосдвигатель, элемент 3И, два двухканальных коммутатора, два реле времени, причем два дополнительных управляющих входа системы импульсно-фазового управления преобразователем частоты соединены с выходами второго двухканального коммутатора, первый, второй, третий дополнительные выходы системы импульсно-фазового управления подключены к управляющим электродам тиристоров дополнительных трех тиристорных трехфазных мостов, четвертый, шестой, седьмой, восьмой дополнительные выходы системы импульсно-фазового управления преобразователем частоты соединены с входами сумматора-формирователя, пятый и девятый дополнительные выходы соответственно с первым и третьим входами элемента 3И и входами сумматора-формирователя, десятый дополнительный выход системы импульсно-фазового управления преобразователем частоты подключен к второму входу второго двухканального коммутатора, управляющий вход по частоте напряжения системы импульсно-фазового управления соединен с управляющим входом второго двухканального коммутатора, входом первого реле времени, первым входом фазосдвигателя, второй вход которого подсоединен к первому выходу сумматора-формирователя, а выход подключен к второму входу элемента 3И и третьему входу первого двухканального коммутатора, первый выход сумматора-формирователя подключен к четвертому входу первого двухканального коммутатора, второй выход сумматора-формирователя подключен к второму входу, а выход элемента 3И к первому входу первого двухканального коммутатора, выход первого реле времени соединен с управляющим входом первого двухканального коммутатора и входом второго реле времени, выход которого подключен к группе коммутирующих элементов, первый вход второго двухканального коммутатора соединен с первым выходом первого двухканального коммутатора, второй выход которого соединен с третьим входом второго двухканального коммутатора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru