PL202042B1 - Układ regulacji prędkości silników indukcyjnych, w wykonaniu przeciwwybuchowym, zwłaszcza do kombajnów węglowych - Google Patents

Abstract

Układ regulacji prędkości silników indukcyjnych w wykonaniu przeciwwybuchowym, zwłaszcza do kombajnów węglowych wyposażony jest w indukcyjne silniki klatkowe do napędu organów urabiających kombajnu oraz do napędu posuwu kombajnu. Układ charakteryzuje się tym, że ma do napędu posuwu kombajnu dwa indukcyjne silniki elektryczne (3M) i (4M), z których każdy jest zintegrowany ze swoim przekształtnikiem energoelektronicznym oraz jego sterownikiem mikroprocesorowym (SM) wyposażonym w wejście łączem szeregowym RS 485 oraz zdublowane wejścia i wyjścia analogowo-cyfrowe i każdy jest połączony z siecią oddzielnym torem prądowym. Jeden ze sterowników (SM) jest sterownikiem nadrzędnym MASTER, a drugi podrzędnym SLAVE i są połączone łączem szeregowym RS 485. Sterownik MASTER jest połączony z układami rejestracji obciążeń silników elektrycznych (M1) i (M2) organów urabiających kombajnu oraz z przyciskami i blokadami posuwu kombajnu za pośrednictwem sterownika mikroprocesorowego kombajnu (ST) lub bezpośrednio.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ regulacji prędkości silników indukcyjnych w wykonaniu przeciwwybuchowym, zwłaszcza do kombajnów węglowych.

W ukł adach napę dowych maszyn i urzą dzeń górniczych wykorzystywane są czę sto silniki indukcyjne klatkowe jednobiegowe. Choć silniki te nie mają regulacji prędkości obrotowej, to jednak, ze względu na dużą niezawodność w działaniu oraz stosunkowo prostą budowę, znajdują często zastosowanie, przy odpowiednim skonfigurowaniu układów elektrycznych. W układach napędowych maszyn i urządzeń górniczych, w których regulacja prędkości ograniczona jest tylko do wykonania rozruchu płynnego, stosowane są rozruszniki, głównie tyrystorowe, które po uzyskaniu prędkości znamionowej wyłącza się z układu. Parametrami nastawialnymi w tej regulacji są czas rozruchu lub prąd rozruchu. Natomiast w układach napędowych bardziej zaawansowanych, wymagających ciągłej regulacji prędkości silnika napędowego, stosowane są przekształtniki energoelektroniczne.

Powszechnie znane są górnicze kombajny ścianowe, które mają dwa silniki do napędu posuwu kombajnu, usytuowane w kadłubie kombajnu oraz silniki do napędu organów urabiających usytuowane w ramionach kombajnu. Silniki napędu posuwu napędzają za pomocą sztywnego połączenia koło gwiazdowe, które przemieszcza się po dzielonej listwie zębatej o trzech stopniach swobody. Jest to tak zwany bezcięgnowy mechanizm posuwu kombajnu. W zależności od typu kombajnu silniki oddalone są od siebie o kilka listew zębatych. Listwy zębate posiadają różny stopień zużycia oraz zróżnicowane kąty położenia między sobą w granicach ± 5%. W znanych rozwiązaniach kombajnów górniczych silniki napędu posuwu sterowane są poprzez jeden przemiennik częstotliwości z jednego sterownika. Powoduje to dynamiczne szarpania, których przyczyną są różne momenty obciążenia obu silników napędu posuwu, wynikające z rożnych, zmiennych w czasie pracy kombajnu, obciążeń każdego z silników organów urabiających. Silnik organu atakującego z reguły jest obciążony większym momentem.

Takie właśnie rozwiązanie przedstawione jest w opisie patentowym PL177172 dotyczącym układu sterowania kombajnu ścianowego mającego w każdym ramieniu zabudowane po dwa elektryczne silniki do napędu głowic urabiających oraz samoczynny wyłącznik i sterownik kombajnu połączony z przemiennikiem częstotliwości. Przedstawiony w opisie systemu posuwu górniczego kombajnu ścianowego polega na równoczesnej regulacji prędkości obrotowej dwóch silników z jednego przemiennika częstotliwości.

Ujawniony w rosyjskim opisie patentowym nr RU2204715 układ sterowania kombajnu górniczego ma również dwa silniki napędu posuwu kombajnu współpracujące z jednym przemiennikiem częstotliwości połączonym z jednym sterownikiem.

Znany jest też, z opisu patentowego PL157725 elektroniczny regulator posuwu górniczego kombajnu ścianowego, który ma czujniki prądu włączone w obwody zasilania silników napędowych organów urabiających i połączone z obwodem zabezpieczenia przed utykiem tych silników i z obwodem regulacji posuwu kombajnu.

Ponadto znany jest z praktyki i powszechnie stosowany elektryczny układ zasilania kombajnu wyposażony w indukcyjne silniki elektryczne do napędu organów urabiających kombajnu oraz indukcyjne silniki elektryczne do napędu posuwu kombajnu, który umożliwia stałą regulację prędkości tych ostatnich. W układzie tym prąd do indukcyjnych silników napędu posuwu kombajnu dopływa z sieci poprzez wspólny dla obydwu silników przekształtnik energoelektroniczny. Przekształtnik połączony jest z siecią jednym wspólnym torem prądowym wyposażonym w stycznik i transformator lub autotransformator. Natomiast każdy z organów napędzany jest odrębnym silnikiem, z których każdy połączony jest z siecią oddzielnym torem prądowym wyposażonym w stycznik. Ponadto układ elektryczny wyposażony jest w przyciski sterownicze i blokady oraz w sterownik mikroprocesorowy centralny lub lokalny obsługujący pracę przekształtnika. Sygnały prądowe silników napędu organów urabiających połączone są ze sterownikiem przekształtnika energoelektronicznego oraz z przyciskami sterowniczymi i blokadami, bezpośrednio lub poprzez sterownik mikroprocesorowy centralny maszyny. Opisany układ połączeń umożliwia przesyłanie sygnałów z czujników prądu silników elektrycznych do przekształtnika energoelektronicznego bezpośrednio lub poprzez sterownik mikroprocesorowy, a w rezultacie regulację prędkości indukcyjnych silników elektrycznych napędu posuwu kombajnu.

Układ regulacji prędkości silników indukcyjnych według wynalazku zawiera indukcyjne silniki klatkowe do napędu organów urabiających kombajnu i dwa indukcyjne silniki klatkowe do napędu posuwu kombajnu oraz przemiennik częstotliwości współpracujący ze sterownikiem. Układ charakteryzuje

PL 202 042 B1 się tym, że jest wyposażony w drugi zespół przekształtnika energoelektronicznego oraz współpracującego z nim sterownika mikroprocesorowego, tak że każdy z indukcyjnych silników elektrycznych do napędu posuwu kombajnu ma swój przekształtnik energoelektroniczny i jest zintegrowany z nim oraz z odpowiednim sterownikiem mikroprocesorowym, wyposażonym w wejś cie łączem szeregowym RS 485 oraz zdublowane wejścia i wyjścia analogowo-cyfrowe. Oba sterowniki mikroprocesorowe są połączone ze sobą łączem szeregowym RS 485 i jeden z nich jest sterownikiem nadrzędnym MASTER a drugi sterownikiem podrzędnym SLAVE, z których to wła śnie tylko sterownik nadrzędny MASTER jest połączony z systemem sterowania posuwu kombajnu. Sterownik nadrzędny MASTER jest połączony z tym systemem pośrednio lub bezpośrednio. Ponadto każdy z silników elektrycznych do napędu posuwu kombajnu jest połączony z siecią oddzielnym torem prądowym.

Układ według wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku ukazującym schemat zewnętrznych połączeń elektrycznych.

Układ elektryczny zasilania górniczego kombajnu ścianowego wyposażony jest w indukcyjne silniki klatkowe 1M i 2M do napędu organów urabiających kombajnu oraz w indukcyjne silniki klatkowe 3M i 4M do napędu posuwu kombajnu. Każdy z silników połączony jest z siecią oddzielnym torem prądowym wyposażonym w styczniki 1ST, 2ST, 3ST i 4ST.

Układ posiada dwa zespoły przekształtnika energoelektronicznego oraz współpracującego z nim sterownika mikroprocesorowego SM.

Każdy z silników 3M i 4M, do napędu posuwu kombajnu, jest zintegrowany w jednej obudowie ze swoim przekształtnikiem energoelektronicznym oraz jego sterownikiem mikroprocesorowym SM. Sterowniki mikroprocesorowe SM mają wejście łączem szeregowym RS 485 oraz zdublowane wejścia i wyjścia analogowo-cyfrowe. Sterowniki mikroprocesorowe SM obu silników połączone są ze sobą łączem szeregowym RS 485.

Jeden z indukcyjnych silników klatkowych 3M lub 4M napędu posuwu kombajnu jest nadrzędnym silnikiem elektrycznym MASTER, a drugi podrzędnym silnikiem elektrycznym SLAVE, przy czym tylko sterownik nadrzędny MASTER jest połączony z systemem sterowania posuwu kombajnu.

Ponadto w układzie znajduje się sterownik mikroprocesorowy ST. Do sterownika mikroprocesorowego ST podłączone są czujniki prądu indukcyjnych silników klatkowych 1M, 2M, przyciski sterownicze oraz blokady. Ze sterownikiem ST łączem szeregowym RS 485 połączony jest sterownik SM przemiennika częstotliwości silnika MASTER, który komunikuje się z silnikiem SLAVE za pomocą łącza szeregowego RS 485.

Silniki elektryczne MASTER i SLAVE są połączone z układami rejestracji obciążeń silników organów urabiających kombajnu oraz z przyciskami i blokadami posuwu kombajnu pośrednio - za pośrednictwem sterownika mikroprocesorowego ST kombajnu lub bezpośrednio.

Moc silnika organu urabiającego zależy od wielkości organu urabiającego, prędkości posuwu, twardości węgla oraz żądanych parametrów wydajności. Indukcyjne silniki klatkowe 1M i 2M, do napędu organu, załączane są stycznikami 1ST, 2ST, bezpośrednio na sieć. Obciążenie każdego silnika jest różne i zmienne w czasie. Silnik organu atakującego z reguły jest obciążony większym momentem.

Nastawienie prędkości łącznikiem na maszynie powoduje uruchomienie posuwu kombajnu według funkcji liniowej narastającej do wartości nastawionej. Sygnały z czujników prądu są w sterowniku porównane z parametrem znamionowym.

Współpraca sterowników silników MASTER i SLAVE w opisanym układzie umożliwia wyrównywanie obciążeń obu napędów - poprzez chwilowe zmiany prędkości względem siebie, co ma to kolosalne znaczenie w praktyce.

Claims (1)

1. Układ regulacji prędkości silników indukcyjnych w wykonaniu przeciwwybuchowym, zwłaszcza do kombajnów węglowych, zawierający indukcyjne silniki klatkowe do napędu organów urabiających kombajnu i dwa indukcyjne silniki klatkowe do napędu posuwu kombajnu oraz przemiennik częstotliwości współpracujący ze sterownikiem, znamienny tym, że jest wyposażony w drugi zespół przekształtnika energoelektronicznego oraz współpracującego z nim sterownika mikroprocesorowego (SM), tak że każdy z indukcyjnych silników elektrycznych (3M) i (4M) do napędu posuwu kombajnu ma swój przekształtnik energoelektroniczny i jest zintegrowany z nim oraz z odpowiednim sterownikiem mikroprocesorowym (SM), wyposażonym w wejście łączem szeregowym RS 485 oraz zdublowane

   PL 202 042 B1 wejścia i wyjścia analogowo-cyfrowe, przy czym oba sterowniki mikroprocesorowe (SM) są połączone ze sobą łączem szeregowym RS 485 i jeden z nich jest sterownikiem nadrzędnym MASTER a drugi sterownikiem podrzędnym SLAVE, z których to właśnie tylko sterownik nadrzędny MASTER jest połączony z systemem sterowania posuwu kombajnu, przy czym jest on połączony z tym systemem pośrednio lub bezpośrednio, a ponadto każdy z silników elektrycznych (3M) i (4M) do napędu posuwu kombajnu jest połączony z siecią oddzielnym torem prądowym.