PL101629B1 - Control system for electric drives of small one-terminal hoisting machines - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad sterowania napedem elektrycznym malej jednokoncowej maszyny wyciagowej, stosowanej przy glebieniu lub poglebianiu pionowych wyrobisk górniczych, której moc napedowe¬ go silnika nie przekracza 250 KW, a predkosc znamionowa liny nie przekracza wartosci 4 metrów na sekunde, i która jest wyposazona w jedna line zamocowana jednym koncem w bebnie maszyny, a sluzaca do ciagnienia urobku lub opuszczania materialów bez przeciwwagi.

Znane uklady sterowania malych jednokoncowych maszyn wyciagowych oparte sa o wykorzystanie napedowego asynchronicznego pierscieniowego silnika tylko jako elementu napedowego. Hamowanie tych maszyn wykonywane jest za pomoca mechanicznych szczekowych hamulców, a przy opuszczaniu ciezarów znane jest hamowanie elektryczne przeciwpradem. Tak rozwiazane uklady sterowania powoduja zmniejszenie zywotnosci maszyny i znaczne zuzycie energii elektrycznej szczególnie przy hamowaniu przeciwpradem.

Znane sa równiez rozbudowane uklady sterowania maszyn wyciagowych wiekszej mocy, umozliwiajace hamowanie generatorowe i dynamiczne.

Zastosowanie tych ukladów do maszyn wyciagowych malej mocy nie ma uzasadnienia zarówno technicz¬ nego jak i ekonomicznego.

Celem wynalazku jest prosty uklad sterowania napedem elektrycznym jednokoncowej maszyny wyciago¬ wej malej mocy, umozliwiajacy samoczynny skuteczny przebieg jej hamowania generatorowego i dynamicznego.

Cel ten osiagnieto przez opracowanie ukladu wedlug wynalazku, w którym do sterowania asynchronicznym pierscieniowym napedowym silnikiem z wielostopniowym rozruchowym rezystorem wlaczonym w jego obwód wirnikowy, wbudowano samoczynnie dzialajacy w zaleznosci od wartosci predkosci jazdy w dól, system zwierania obwodu wirnikowego dla realizowania hamowania generatorowego opuszczanego ciezaru. W ukladzie wedlug wynalazku wbudowano równiez, przy hamowaniu dynamicznym napedowego silnika, system samoczyn¬ nej dwustopniowej regulacji wartosci pradu stalego plynacego w uzwojeniu stojana napedowego silnika z tym, ze regulacja ta prowadzona jest w zaleznosci od wartosci predkosci obrotowej hamowanego dynamicznie napedowe¬ go silnika, a zródlem pradu stalego dla hamowania dynamicznego jest niesterowany prostownik.2 101 629 Istote wynalazku stanowi uklad elektrycznego odwzorowania wartosci predkosci obrotowej napedowego silnika zbudowany w ten sposób, ze w obwód wirnikowy napedowego silnika, równolegle do rozruchowego wielostopniowego rezystora wlaczony jest nastawny rezystor majacy na swym potencjometrycznym wyjsciu wlaczony strona przemiennopradowa mostkowy prostownik. Do anody tego prostownika wlaczony jest, poprzez nastawny rezystor, dwustopniowy tranzystorowy wzmacniacz polaczony szeregowo na wyjsciu z jednym koncem przekaznikowego czujnika predkosci znamionowej — poslizgu znamionowego napedowego silnika. Do anody prostownika wlaczony jest równiez, poprzez nastawny rezystor, dwustopniowy tranzystorowy wzmacniacz polaczony szeregowo na wyjsciu z jednym koncem przekaznikowego czujnika predkosci dojazdowej wynoszacej dla malych maszyn wyciagowych 25% predkosci znamionowej. Drugie, polaczone ze soba równolegle konce cewek przekaznikowych czujników, poslizgu znamionowego i predkosci dojazdowej, wlaczone sa do anody mostkowego prostownika wlaczonego wejsciem na uzwojenie wtórne dopasowujacego wartosc napiecia transfor¬ matora zasilajacego. Katoda tego prostownika polaczona jest z katoda mostkowego prostownika zasilanego z uzwojenia wirnika napedowego silnika i do tych katod wlaczone sa emitery wyjsciowych tranzystorów obydwu wzmacniaczy przekaznikowych czujników. Przekaznikowy czujnik poslizgu znamionowego, steruje — w zaleznos¬ ci od wartosci predkosci obrotowej napedowego silnika, podczas hamowania generatorowego — stycznikiem zwierajacym obwód wirnikowy napedowego silnika. Przekaznikowy czujnik predkosci dojazdowej, na przemian z przekaznikowym czujnikiem poslizgu steruja stycznikiem zwierajacym rezystor wlaczony szeregowo w obwód wyjsciowy niesterowanego prostownika, bedacego zródlem pradu stalego dla hamowania dynamicznego napedowego silnika maszyny wyciagowej.

Przyklad wykonania ukladu wedlug wynalazku uwidoczniono na rysunku, który przedstawia schemat ideowy zasilania i sterowania asynchronicznego pierscieniowego napedowego silnika jednokoncowej maszyny wyciagowej.

Napedowy asynchroniczny silnik 1 z wielostopniowym zeliwnym rozruchowym rezystorem 2 wlaczonym w jego obwód wirnikowy ma sluzacy do zwierania jego obwodu wirnikowego stycznik 14. Zasilanie pradem przemiennym stojana napedowego silnika 1 realizowane jest za pomoca rewersyjnych styczników 20 i 32 sluzacych do zmiany kierunku wirowania pola elektromagnetycznego silnika 1. Zasilanie pradem stalym stojana silnika 1 odbywa sie za pomoca stycznika 21 wlaczajacego prad staly ze statycznego niesterowanego prostownika 39. W obwód wyjsciowy prostownika 39 wlaczony jest szeregowo rezystor 25 bocznikowany stykiem roboczym stycznika 26. Uklad sterowania wyposazony jest w dwa mostkowe prostowniki 4 i 11, w trzy nastawne rezystory 3, 8, 10, w dwa dwustopniowe tranzystorowe wzmacniacze 7 i 9, w sterownicze przekazniki , 6,16 i 19, których styki wykonawcze znajduja sie w obwodach zasilania, sterujacych cewek 30, 33, 31,27 i 13 rewersyjnych styczników 20 i 32, styczników 21 i 26 wlaczonych w obwód zasilania pradem stalym i stycznika 14 wlaczonego w obwód wirnikowy silnika 1. Obwód sterujacej cewki 13 stycznika 14 zamykany jest zwiernym stykiem 15 pomocniczego przekaznika 16. Przekaznik 16 jest sterowany ukladem szeregowo polaczonych styków — rozwiernego styku 17 przekaznikowego czujnika 5 pobudzanego napieciem pobieranym z wirnika napedowego silnika 1 i zwiernego styku 18 posredniczacego przekaznika 19.

W obwód sterujacej cewki przekaznika 19 wlaczony jest zwiemy styk 23 przekaznikowego czujnika 5 bocznikowany zwiernym wlasnym stykiem 24 przekaznika 19. Obwody obydwu przekazników 16 i 19 zamykane sa zwiernym pomocniczym stykiem 22 rewersyjnego stycznika 20 zalaczanego podczas jazdy maszyny wyciagowej w kierunku w dól.

W obwód sterujacej cewki 27, stycznika 26 bocznikujacego swym roboczym stykiem rezystor 25 wlaczony w obwód wyjsciowy statycznego niesterowanego prostownika 39, jest wlaczony rozwierny styk 29 przekazniko¬ wego czujnika 5 bocznikowany zwiernym stykiem 28 przekaznikowego czujnika 6. Przekaznikowe czujniki 5 i 6 pobudzane sa napieciem pobranym z wirnika napedowego silnika 1. Pobudzanie to nastepuje poprzez wlaczony równolegle do wielostopniowego rozruchowego rezystora 2 nastawny rezystor 3 majacy na swym wyjsciu potencjometrycznym wlaczony strona przemiennopradowa mostkowy prostownik 4.

W obwód wyjsciowy prostownika 4 do jego anody wlaczony jest poprzez nastawny rezystor 8 dwustopnio¬ wy tranzystorowy wzmacniacz 7 polaczony szeregowo z jednym koncem uzwojenia sterujacej cewki przekazni¬ kowego czujnika 5. Równiez do anody mostkowego prostownika 4 wlaczony jest poprzez nastawny rezystor 10 dwustopniowy tranzystorowy wzmacniacz 9 polaczony z jednym koncem uzwojenia sterujacej cewki przekazni¬ kowego czujnika 6. Drugie konce sterujacych cewek przekaznikowych czujników 5 i 6 polaczone sa równolegle i wlaczone do anody mostkowego prostownika 11 zasilanego na wejsciu z uzwojenia wtórnego dopasowujacego transformatora 12. Katody obydwu mostkowych prostowników 4 i 11 sa ze soba polaczone. Do tych katod wlaczone sa emitery wyjsciowych tranzystorów obydwu wzmacniaczy przekaznikowych czujników 5 i 6.

Uklad wedlug wynalazku dziala nastepujaco. Po zalaczeniu stycznika 20 dla jazdy w dól lub stycznika 32 dla jazdy w góre, napiecie w obwodzie wirnikowym silnika 1 posiada wartosc znamionowa. Napieciem tym.101 629 3 zbieranym z rezystora 3 poprzez mostkowy prostownik 4 wysterowane sa przekaznikowe czujniki 5 i 6.

Przekaznikowy czujnik 5 jest tak wysterowany za pomoca nastawnego rezystora 8, ze przestaje dzialac, gdy predkosc maszyny jest równa predkosci znamionowej. Przekaznikowy czujnik 6 jest tak wysterowany za pomoca nastawnego rezystora 10, ze przestaje dzialac, gdy predkosc maszyny wynosi 25% predkosci znamionowej, co dla malych maszyn wyciagowych odpowiada predkosci dojazdowej. Powyzsze nastawienia wykonane sa dla pracy silnikowej napedowego silnika 1. Podczas hamowania dynamicznego nastawy te sa odwrotnie proporcjonal¬ ne niz przy pracy silnikowej. Podczas hamowania generatorowego po zadzialaniu przekaznikowego czujnika 5 zostaje, przy jezdzie w dól, to jest przy zamknietym styczniku 20 pobudzony posredniczacy przekaznik 19, który swym zwiemym stykiem 24 bocznikuje dzialanie zwiernego styku 23 przekaznikowego czujnika 5.

Zwiemy styk 18 posredniczacego przekaznika 19 zamyka sie w obwodzie cewki sterujacej pomocniczego przekaznika 1.6.

Gdy predkosc maszyny przy jezdzie w dól osiagnie wartosc predkosci znamionowej to przestaje dzialac przekaznikowy czujnik 5, którego zwiemy styk pobudza do dzialania pomocniczy przekaznik 16. Przekaznik 16 swym zwiernym stykiem 15 powoduje zamkniecie obwodu sterujacej cewki 13 zwierajacego obwód wirnikowy stycznika 14, wówczas jazda w dól odbywa sie na charakterystyce naturalnej napedowego silnika 1 z predkoscia tylko o kilka procent wieksza od predkosci znamionowej, a energia opuszczanego ciezaru jest przetwarzana w silniku 1 i oddawana do siapi zasilajacej poprzez rewersyjny stycznik 20.

Podczas hamowania dynamicznego, uklad sterowania umozliwia samoczynna dwustopniowa zmiane wartosci pradu stalego plynacego w uzwojeniu stojana napedowego silnika 1. Zmiana ta jest tez prowadzona w funkcji predkosci jazdy. Dla malych predkosci i dla predkosci wiekszych od 75% predkosci znamionowej, rezystor 25 jest bocznikowany stykiem roboczym stycznika 26 sterowanego cewka 27. Przy hamowaniu dynamicznym w czasie postoju maszyny napiecie indukowane w obwodzie wirnikowym silnika 1, przy zalaczo¬ nym styczniku 21 jest równe zeru. Podczas ruchu wartosc tego napiecia jest proporcjonalna do wartosci predkosci i wzrasta wraz ze wzrostem predkosci jazdy. Dla malych predkosci odpowiadajacych wartosci procentowej poslizgu znamionowego silnika 1, przekaznikowy czujnik 5 przy hamowaniu dynamicznym nie dziala, zwierajac swym rozwiernym stykiem 29 obwód sterujacej cewki 27 stycznika 26. Po przekroczeniu tej predkosci nastepuje otwarcie stycznika 26 * uzwojenie stojana silnika 1 jest zasilane mniejszym pradem, gdyz w obwód pradu stalego wlaczony jest rezystor 25. Rezystor 25 jest ponownie zwierany stykiem roboczym stycznika 26, gdy predkosc maszyny, przy hamowaniu dynamicznym osiagnie wartosc wieksza lub równa 75% wartosci predkosci znamionowej.

Uklad przekazników 16 i 19 spelnia funkcje samoczynnego sprawdzania prawidlowosci dzialania przekaznikowego czujnika 5, który swym rozwiernym stykiem 38 umozliwia równiez bezpradowe przelaczanie styczników rewersyjnych lub stycznika hamowania dynamicznego. Po zalaczeniu rewersyjnego stycznika 20 lub rewersyjnego stycznika 32 dzialanie styku 36 przekaznikowego czujnika 5 poslizgu znamionowego zostaje zbocznikowane zwiernym stykiem 38 stycznika 32 lub zwiernym stykiem 37 stycznika 20. Rozwierny styk 34 przekaznikowego czujnika 5 wlaczony w obwód cewki 31 stycznika 21 hamowania dynamicznego umozliwia jego wlaczenie dopiero wtedy, gdy wartosc napiecia samoindukcji w silniku 1 spadnie ponizej wartosci odpowiadajacej procentowi poslizgu znamionowego. Dzialanie rozwiernego styku 34 przekaznikowego czujnika jest bocznikowane zwiernym stykiem 35 stycznika 21 hamowania dynamicznego. Wlaczany szeregowo z rezystorem 3 bezpiecznik 40 zabezpiecza uklad przed skutkami zwarc.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Uklad sterowania napedem elektrycznym malej jednokoncowej maszyny wyciagowej napedzanej jednym asynchronicznym pierscieniowym silnikiem z wielostopniowym rezystorem rozruchowym wlaczonym w jego obwód wirnikowy, zawierajacy styczniki do zwierania poszczególnych stopni rozruchowego rezystora i stycznik do zwierania obwodu wirnikowego napedowego silnika, majacy wlaczone w obwód zasilania uzwojenia stojana napedowego silnika dwa rewersyjne styczniki sluzace do zmiany kierunku wirowania pola elektromagne¬ tycznego i stycznik wlaczajacy, podczas hamowania dynamicznego, prad staly ze statycznego niesterowanego prostownika, w którego obwód wyjsciowy wlaczony jest rezystor bocznikowany stycznikiem oraz zawierajacy mostkowe prostowniki, nastawne rezystory, dwustopniowe tranzystorowe wzmacniacze i przekazniki ze stykami wykonawczymi do sterowania stycznikami wlaczonymi w obwód stojana i wirnika napedowego silnika, zna¬ mienny tym, ze w obwód wirnikowy napedowego silnika (1) równolegle do wielostopniowego rozruchowe¬ go rezystora (2) wlaczony jest nastawny rezystor (3) majacy na swym potencjometrycznym wyjsciu wlaczony strona przemiennopradowa mostkowy prostownik (4), przy czym do anody prostownika (4) wlaczony jest, poprzez nastawny rezystor (8), dwustopniowy tranzystorowy wzmacniacz (7) polaczony na wyjsciu szeregowo4 101 629 z jednym koncem przekaznikowego czujnika (5), predkosci znamionowej — poslizgu znamionowego napedowego silnika (1) ido anody prostownika (4) wlaczony jest, poprzez nastawny rezystor (10), drugi dwustopniowy tranzystorowy wzmacniacz (9) polaczony na wyjsciu szeregowo z jednym koncem przekaznikowego czujnika (6) predkosci dojazdowej z tym, ze drugie, równolegle ze soba polaczone, konce cewek obu przekaznikowych czujników (5 i 6) wlaczone sa do anody drugiego mostkowego prostownika (11), wlaczonego wejsciem na uzwojenie wtórne dopasowujacego wartosc napiecia zasilajacego transformatora (12), a do katody drugiego prostownika (11), polaczonej galwanicznie z katoda pierwszego prostownika (4) zasilanego z uzwojenia wirnika napedowego silnika (1), wlaczone sa emitery wyjsciowych tranzystorów obydwu wzmacniaczy (7 i 9) obu przekaznikowych czujników (5 i 6), przy czym czujnik (5) poslizgu znamionowego, steruje w zaleznosci od wartosci predkosci maszyny wyciagowej podczas hamowania generatorowego stycznikiem (14) zwierajacym obwód wirnikowy napedowego silnika (1) a przekaznikowy czujnik (6) predkosci dojazdowej na przemian z przekaznikowym czujnikiem (5) poslizgu znamionowego steruja stycznikiem (26) zwierajacym rezystor (25) wbudowany w obwód wyjsciowy niesterowanego prostownika (39) bedacego zródlem pradu stalego dla hamowania dynamicznego napedowego silnika (1) maszyny wyciagowej.

2. Uklad sterowania wedlug zastrz. 1, znamienny fym,ze w obwód cewki (13), stycznika (14) zwierajacego obwód wirnikowy napedowego silnika (1), wlaczony jest zwiemy styk (15) pomocniczego przekaznika (16), z tym, ze w szereg z cewka pomocniczego przekaznika (16) wlaczony jest uklad dwu szeregowo polaczonych styków — rozwiernego styku (17) przekaznikowego czujnika (5) poslizgu znamionowego i zwiernego styku (18) posredniczacego przekaznika (19), przy czym w szereg z cewka posredniczacego przekaznika (19) wlaczony jest uklad dwu równolegle polaczonych styków — zwiernego styku (23) przekazni¬ kowego czujnika (5) poslizgu znamionowego i zwiernego wlasnego styku (24) posredniczacego przekaznika (19) zas polaczony w szereg, z ukladem szeregowym styków rozwiernego przekaznikowego czujnika (17) i zwiernego styku posredniczacego przekaznika (18), i ukladem równoleglym obu zwiernych styków (23 i 24), zwiemy styk (22), rewersyjnego stycznika (20) zalaczonego podczas jazdy maszyny wyciagowej w kierunku w dól, przygoto¬ wuje do dzialania pomocniczy przekaznik (16) i posredniczacy przekaznik (19) oraz w szereg z cewka (27), stycznika (26) zwierajacego rezystor (25) wbudowany w obwód wyjsciowy niesterowanego prostownika (39) wlaczony jest uklad dwu równolegle polaczonych styków — rozwiernego styku (29) przekaznikowego czujnika (5) poslizgu znamionowego i zwiernego styku (28) przekaznikowego czujnika (6) predkosci dojazdowej maszyny wyciagowej. Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl