RU2277746C1

RU2277746C1 - Electric drive

Info

Publication number: RU2277746C1
Application number: RU2005101938/09A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Кузьмич Малиновский (RU); Анатолий Кузьмич Малиновский; Павел Викторович Ткаченко (RU); Павел Викторович Ткаченко
Original assignee: Московский государственный горный университет (МГГУ)
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-06-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; electric drives for mobile load-lifting crane mechanisms.

SUBSTANCE: proposed electric drive has slip-ring induction motor whose rotor winding leads are connected to three-phase rectifier bridge and to starting resistor; capacitor connected to rectifier output and to two phases of power supply; current relay; two time relays; thyristor controlled by rotor current; line contactors with make power contacts in stator circuit and brake auxiliary contacts in motor control circuit that has three circuits and provides for stepless automatic transfer of electric drive from motor mode of operation to its operation as brake at desired motion speeds precluding crane tipping over.

EFFECT: enhanced safety in operation.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электропривода механизма передвижения грузоподъемных кранов.The invention relates to electrical engineering and can be used as an electric drive mechanism for the movement of hoisting cranes.

Известен электропривод с динамическим торможением асинхронного двигателя с фазным ротором, содержащий выпрямитель, вход которого подключен к ротору, а выход - через конденсатор и коммутационный элемент к двум обмоткам статора [1].Known electric drive with dynamic braking of an induction motor with a phase rotor, containing a rectifier, the input of which is connected to the rotor, and the output through a capacitor and a switching element to two stator windings [1].

Однако такой электропривод не обеспечивает автоматический переход из двигательного режима в тормозной режим.However, such an electric drive does not provide an automatic transition from the motor mode to the brake mode.

Известен электропривод, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, выводы роторной обмотки которого подключены к трехфазному мостовому выпрямителю и пусковому резистору, конденсатор, включенный на выход выпрямителя, линейные контакторы с замыкающими силовыми контактами в цепи статора и размыкающими блок-контактами в схеме управления двигателем, реле тока и тиристор, управляемый током ротора. Этот электропривод позволяет создать режим динамического торможения с самовозбуждением асинхронного двигателя, что является высокоэкономичным режимом, так как он создается без внешнего источника питания. Данный электропривод взят нами в качестве прототипа [2].A known electric drive containing an asynchronous motor with a phase rotor, the rotor windings of which are connected to a three-phase bridge rectifier and a starting resistor, a capacitor connected to the rectifier output, linear contactors with closing power contacts in the stator circuit and disconnecting block contacts in the motor control circuit, relay current and thyristor controlled by rotor current. This electric drive allows you to create a dynamic braking mode with self-excitation of an induction motor, which is a highly economical mode, since it is created without an external power source. We took this electric drive as a prototype [2].

Недостатком такого привода является невозможность автоматического перехода из двигательного режима в тормозной режим при изменении направления действия внешних сил.The disadvantage of this drive is the inability to automatically switch from motor mode to brake mode when changing the direction of external forces.

Задача изобретения - обеспечение заданной скорости передвижения крана как в двигательном, так и в тормозном режимах работы электропривода при изменении направления действия внешних сил, что значительно повышает безопасность его работы.The objective of the invention is the provision of a given speed of movement of the crane in both motor and brake modes of operation of the electric drive when the direction of action of external forces changes, which significantly increases the safety of its operation.

Это достигается тем, что электропривод, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, выводы роторной обмотки которого подключены к трехфазному мостовому выпрямителю и пусковому резистору, конденсатор, включенный на выход выпрямителя, линейные контакторы с замыкающими силовыми контактами в цепи статора и размыкающими блок-контактами в схеме управления двигателем, реле тока и тиристор, управляемый током ротора, снабжен двумя реле времени, одни концы катушек которых подключены к одной из фаз источника питания, а другой конец первого реле времени подключен к заземлителю через размыкающий контакт реле тока, а другой конец второго реле времени - через замыкающий контакт первого реле времени и размыкающий контакт реле тока, промежуточным реле и контактором динамического торможения, при этом схема управления двигателем выполнена в виде трех параллельно включенных цепей, первая из которых включает промежуточное реле, подключенное к источнику питания через две параллельно включенные цепи, одна из которых содержит последовательно включенные тиристор и размыкающий контакт реле тока, а другая - последовательно включенные размыкающие контакты второго реле времени и гидротолкателя, вторая цепь управления двигателем образована последовательно соединенными катушкой контактора динамического торможения, размыкающим контактом промежуточного реле и размыкающими блок-контактами линейных контакторов, а в третьей цепи управления общая точка катушек линейных контакторов соединена с заземлителем через размыкающий блок-контакт контактора динамического торможения и замыкающий контакт промежуточного реле.This is achieved by the fact that the electric drive contains an asynchronous motor with a phase rotor, the rotor winding of which is connected to a three-phase bridge rectifier and a starting resistor, a capacitor connected to the rectifier output, linear contactors with closing power contacts in the stator circuit and opening block contacts in the circuit motor control, current relay and thyristor, controlled by rotor current, is equipped with two time relays, one ends of the coils of which are connected to one of the phases of the power source, and the other end is the time relay is connected to the ground electrode through the opening contact of the current relay, and the other end of the second time relay through the closing contact of the first time relay and the opening contact of the current relay, the intermediate relay and the dynamic braking contactor, while the motor control circuit is made in the form of three parallel-connected circuits, the first of which includes an intermediate relay connected to the power source through two parallel-connected circuits, one of which contains a thyristor and a disconnecting circuit in series CT relay, and the other is the serially connected disconnecting contacts of the second time relay and the hydraulic pusher, the second motor control circuit is formed by the serially connected coil of the dynamic braking contactor, the NC contact of the intermediate relay and the NC block contacts of the linear contactors, and in the third control circuit the common point of the linear coils contactors are connected to the ground electrode through the opening block contact of the dynamic braking contactor and the closing contact of the intermediate relay.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема силовой части электропривода, а на фиг.2 - схема управления электроприводом.Figure 1 shows the circuit diagram of the power part of the electric drive, and figure 2 is a control circuit of the electric drive.

Электропривод содержит асинхронный двигатель с фазным ротором 1, выводы роторной обмотки которого подключены к трехфазному мостовому выпрямителю 2 и пусковому резистору 3, управляемому коммутатором 4, электролитический конденсатор 5, одна обкладка которого подключена к фазе С и через сопротивление 6 к общей точке анодной группы выпрямителя 2, а другая - к общей точке катодной его группы, реле тока 7, два реле времени 8 и 9, одни концы катушек которых подключены к фазе А источника питания, а другой конец первого реле времени 8 подключен к заземлителю через размыкающий контакт 10 реле тока 7, а другой конец второго реле времени 9 - через замыкающий контакт 11 первого реле времени и размыкающий контакт 10 реле тока 7, тиристор 12, например, оптотиристор, управляемый током ротора, линейные контакторы 13, 14 с замыкающими силовыми контактами 15, 16 в цепи статора и размыкающими блок-контактами 17-20 в цепи управления приводом, промежуточное реле 21 с размыкающим контактом 22 и замыкающим контактом 23, контактор динамического торможения 24 с замыкающим контактом 25, соединяющим общую точку катодной группы выпрямителя 2 с катушкой реле тока 7, соединенной другим концом с фазой А, и размыкающим контактом 26. Цепь управления оптотиристором выполнена в виде последовательно включенных выпрямителя 27, вход которого подключен через замыкающий контакт 28 первого реле времени 8 к пусковому резистору 3, а выход - к потенциометру 29 через сглаживающий конденсатор 30, компаратора 31, один вход которого соединен с потенциометром 29 задания тока ротора, а другой его вход - с потенциометром 32 опорного напряжения, транзистора 33, управляемого выходом компаратора и включенного в цепь оптотиристора 12. Схема управления двигателем (см. фиг.2) выполнена в виде трех параллельных цепей, первая из которых включает промежуточное реле 21, подключенное к источнику питания - фазе А через две параллельно включенные цепи, одна из которых содержит последовательно включенные оптотиристор 12 и размыкающий контакт 34 реле тока 7, а другая - последовательно включенные размыкающие контакты второго реле времени 35 и гидротолкателя 36 (двигатель гидротолкателя на схеме не показан), вторая цепь управления двигателем образована последовательно включенными катушкой контактора динамического торможения 24, размыкающим контактом 22 промежуточного реле 21 и размыкающими блок-контактами 17, 19 линейных контакторов 13, 14, а третья цепь управления включает параллельно включенные катушки линейных контакторов 13, 14 с соответствующими контактами 37, 38 командоаппарата и размыкающими блок-контактами 18, 20 линейных контакторов 13, 14 и подключена к источнику питания общей точкой командоаппарата с одной стороны и общей точкой катушек линейных контакторов 13, 14 через размыкающий блок-контакт 26 контактора динамического торможения 24 и замыкающий контакт 23 промежуточного реле с другой стороны.The electric drive contains an induction motor with a phase rotor 1, the terminals of the rotor winding of which are connected to a three-phase bridge rectifier 2 and a starting resistor 3, controlled by a switch 4, an electrolytic capacitor 5, one lining of which is connected to phase C and through resistance 6 to a common point of the anode group of the rectifier 2 and the other to the common point of its cathode group, current relay 7, two time relays 8 and 9, one end of the coils of which are connected to phase A of the power source, and the other end of the first time relay 8 is connected to ground I can switch through the opening contact 10 of the current relay 7, and the other end of the second time relay 9 through the making contact 11 of the first time relay and the opening contact 10 of the current relay 7, thyristor 12, for example, an opto-thyristor controlled by rotor current, linear contactors 13, 14 with closing power contacts 15, 16 in the stator circuit and opening block contacts 17-20 in the drive control circuit, an intermediate relay 21 with opening contact 22 and closing contact 23, dynamic braking contactor 24 with closing contact 25 connecting the common point of the cathode group rectifier 2 with a current relay coil 7 connected at the other end to phase A and opening contact 26. The optothyristor control circuit is made in the form of series-connected rectifier 27, the input of which is connected through the making contact 28 of the first time relay 8 to the starting resistor 3, and the output is to the potentiometer 29 through the smoothing capacitor 30, the comparator 31, one input of which is connected to the potentiometer 29 for setting the rotor current, and the other input to the potentiometer 32 of the reference voltage, transistor 33, controlled by the output of the comparator and for prison in optotiristors circuit 12. Motor control circuit (see. figure 2) is made in the form of three parallel circuits, the first of which includes an intermediate relay 21 connected to a power source - phase A through two parallel-connected circuits, one of which contains an opto-thyristor 12 in series and an NC contact 34 of the current relay 7, and the other - serially connected opening contacts of the second time relay 35 and hydraulic pusher 36 (the hydraulic pusher motor is not shown in the diagram), the second motor control circuit is formed by the dynamic torus contactor coil connected in series 24, the opening contact 22 of the intermediate relay 21 and the opening block contacts 17, 19 of the line contactors 13, 14, and the third control circuit includes parallel-connected coils of the linear contactors 13, 14 with the corresponding contacts 37, 38 of the control unit and the opening block contacts 18, 20 linear contactors 13, 14 and is connected to the power source by a common point of the control unit on one side and a common point of coils of linear contactors 13, 14 through the opening block contact 26 of the dynamic braking contactor 24 and the closing contact 23 intermediate relay on the other hand.

Электропривод работает следующим образом.The electric drive operates as follows.

Перед пуском двигателя 1 включается гидротолкатель, который растормаживает механизм передвижения крана, а его контакт 36 размыкается, но цепь питания промежуточного реле 21 сохраняется, так как контакты 34 реле тока и 35 реле времени замкнуты. Промежуточное реле 21, включившись, размыкает контакт 22 и замыкает контакт 23. Схема управления приводом готова к работе.Before starting the engine 1, the hydraulic pusher is turned on, which releases the crane movement mechanism, and its contact 36 opens, but the power circuit of the intermediate relay 21 remains, since the contacts 34 of the current relay and 35 time relays are closed. When the intermediate relay 21 is turned on, it opens contact 22 and closes contact 23. The drive control circuit is ready for operation.

Пуск двигателя 1 производится постановкой рукоятки командоаппарата в первую позицию и в зависимости от направления движения крана замыкается контакт 37 или 38 командоаппарата. Это приводит к включению линейного контактора 13 или 14 и замыканию его силовых контактов 15 или 16 и размыканию блок-контактов 17 и 18 или 19 и 20 в схеме управления. При замыкании силовых контактов 15 или 16 двигатель 1 начинает работать с заданной скорость в двигательном режиме. Одновременно с этим подключается сначала первое реле времени 8 и замыкается его контакт 28, подключающий выпрямитель 27 к пусковому резистору 3, с которого снимается напряжение, пропорциональное току ротора, а следовательно, моменту двигателя. Это напряжение через выпрямитель 27 подается на потенциометр 29 и далее на первый вход компаратора 31, на второй вход которого 31 подается опорное напряжение, снимаемое с потенциометра 32. Разность этих напряжений с компаратора 31 подается на базу транзистора 33, открывая его и одновременно с ним оптотиристор 12. Оптотиристор 12 при этом шунтирует контакт 35 второго реле времени 9. Замыкание контакта 11 первого реле времени 8 приводит к подключению второго реле времени 9 к фазе А через размыкающий контакт 10 тока реле 7. После включения реле времени 9 размыкается его контакт 35, но катушка промежуточного реле продолжает находиться под током, так как он зашунтирован оптотиристором 12. С включением двигателя заряжается электролитический конденсатор 5. При реактивном моменте сопротивления, создаваемым силами трения и внешними силами (например, встречным ветром), двигатель 1 работает в двигательном режиме. При попутном ветре момент на валу двигателя начинает уменьшаться и двигатель переходит в режим холостого хода. При уменьшении момента на валу двигателя уменьшается и ток ротора, а с ним и напряжение, подаваемое сначала на выпрямитель 27, потенциометр 29 и далее на первый вход компаратора 31. Разность напряжений на входе компаратора 31 становится отрицательной и транзистор 33 закрывается, а с ним закрывается и оптотиристор 12. Цепь питания промежуточного реле 21 разрывает, что приводит к замыканию контакта 22 и размыканию контакта 23. Это приводит к отключению двигателя от источника питания и к включению контактора динамического торможения 24, который замыканием своего контакта 25 подключает электролитический конденсатор 5 к обмоткам статора двигателя 1. Конденсатор 5 разряжается на обмотки статора и создает начальный ток возбуждения двигателя. Ротор продолжает вращаться за счет действия внешних сил и в нем наводится ЭДС, которая в замкнутом контуре создает ток, а следовательно, момент и двигатель переходит в тормозной режим. Появившийся ток ротора приводит к включению реле тока 7 и размыканию контакта 34 в цепи промежуточного реле 21. Двигатель будет работать в тормозном режиме до тех пор, пока внешние силы не уменьшатся или не изменят своего направления. В этом случае момент на валу двигателя начнет уменьшаться, а с ним уменьшается и ток ротора, приводящий к отключению реле тока 7, замыканию его контакта 34, и двигатель вновь переходит в двигательный режим. Этим достигается автоматический переход электропривода из двигательного режима в тормозной и, наоборот, при изменении направления действия внешних сил (ветра), а также поддержание заданной скорости передвижения на необходимом уровне.The engine 1 is started by setting the handle of the command device to the first position and, depending on the direction of movement of the crane, contact 37 or 38 of the command device is closed. This leads to the inclusion of a linear contactor 13 or 14 and the closure of its power contacts 15 or 16 and the opening of the block contacts 17 and 18 or 19 and 20 in the control circuit. When the power contacts 15 or 16 are closed, engine 1 starts to work at a given speed in motor mode. At the same time, the first time relay 8 is connected first and its contact 28 is closed, connecting the rectifier 27 to the starting resistor 3, from which the voltage proportional to the rotor current, and therefore the motor torque, is removed. This voltage is supplied through a rectifier 27 to a potentiometer 29 and then to the first input of the comparator 31, the second input of which 31 is supplied with a reference voltage taken from the potentiometer 32. The difference of these voltages from the comparator 31 is applied to the base of the transistor 33, opening it and simultaneously with it an opto-thyristor 12. In this case, the opto-thyristor 12 shunts the contact 35 of the second time relay 9. Closing the contact 11 of the first time relay 8 leads to the connection of the second time relay 9 to phase A through the opening contact 10 of the relay current 7. After turning on the time relay 9 times Contact 35 is contacted, but the intermediate relay coil continues to be energized, since it is shunted by the opto-thyristor 12. When the engine is turned on, the electrolytic capacitor 5 is charged. When the reactive torque is created by friction forces and external forces (for example, headwind), engine 1 works in motor mode. With a fair wind, the moment on the engine shaft begins to decrease and the engine goes into idle mode. When the torque on the motor shaft decreases, the rotor current decreases, and with it the voltage supplied first to the rectifier 27, potentiometer 29 and then to the first input of the comparator 31. The voltage difference at the input of the comparator 31 becomes negative and the transistor 33 closes and closes with it and the opto-thyristor 12. The power circuit of the intermediate relay 21 breaks, which leads to the closure of contact 22 and the opening of contact 23. This leads to the disconnection of the motor from the power source and to the inclusion of the dynamic braking contactor 24, which is closed iem its contact 25 connects the electrolytic capacitor 5 to the stator windings of the motor 1. The capacitor 5 is discharged to the stator windings, and creates an initial current of the motor excitation. The rotor continues to rotate due to the action of external forces and an EMF is induced in it, which creates a current in a closed circuit, and therefore, the moment and the motor goes into braking mode. The appeared rotor current leads to the inclusion of the current relay 7 and the opening of the contact 34 in the circuit of the intermediate relay 21. The engine will operate in a braking mode until the external forces decrease or change their direction. In this case, the moment on the motor shaft begins to decrease, and with it the rotor current also decreases, leading to the disconnection of the current relay 7, the closure of its contact 34, and the motor again enters the motor mode. This achieves an automatic transition of the electric drive from the motor mode to the braking mode and, conversely, when the direction of action of external forces (wind) changes, as well as maintaining the set speed of movement at the required level.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство №338979, кл. МКН Н 02 Р 3/24 от 1972 г. (аналог).1. Copyright certificate No. 338979, cl. MKN N 02 P 3/24 dated 1972 (analogue).

2. Авторское свидетельство №1746505, кл. Н 02 Р 3/24 от 01.06.90 г. (прототип).2. Copyright certificate No. 1746505, cl. H 02 P 3/24 from 01.06.90, (prototype).

Claims

Электропривод, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, выводы роторной обмотки которого подключены к трехфазному мостовому выпрямителю и пусковому резистору, конденсатор, включенный на выход выпрямителя, линейные контакторы с замыкающими силовыми контактами в цепи статора и размыкающими блок-контактами в цепи управления двигателем, реле тока и тиристор, управляемый током ротора, отличающийся тем, что он снабжен двумя реле времени, одни концы катушек которых подключены к одной из фаз источника питания, а другой конец первого реле времени подключен к заземлителю через размыкающий контакт реле тока, а другой конец второго реле времени - через замыкающий контакт первого реле времени и размыкающий контакт реле тока, промежуточным реле и контактором динамического торможения, при этом схема управления двигателем выполнена в виде трех параллельно включенных цепей, первая из которых включает промежуточное реле, подключенное к источнику питания через две параллельно включенные цепи, одна из которых содержит последовательно включенные тиристор и размыкающий контакт реле тока, а другая - последовательно включенные размыкающие контакты второго реле времени и гидротолкателя, вторая цепь управления двигателем образована последовательно соединенными катушкой контактора динамического торможения, размыкающим контактом промежуточного реле и размыкающими блок-контактами линейных контакторов, а в третьей цепи управления общая точка катушек линейных контакторов соединена с заземлителем через размыкающий блок-контакт контактора динамического торможения и замыкающий контакт промежуточного реле.An electric drive containing an asynchronous motor with a phase rotor, the rotor windings of which are connected to a three-phase bridge rectifier and a starting resistor, a capacitor connected to the rectifier output, linear contactors with closing power contacts in the stator circuit and disconnecting block contacts in the motor control circuit, current relay and a thyristor controlled by rotor current, characterized in that it is equipped with two time relays, one ends of the coils of which are connected to one of the phases of the power source, and the other end of the first the time relay is connected to the ground electrode through the opening contact of the current relay, and the other end of the second time relay through the closing contact of the first time relay and the opening contact of the current relay, the intermediate relay and the dynamic braking contactor, while the motor control circuit is made in the form of three parallel-connected circuits, the first of which includes an intermediate relay connected to the power source through two parallel-connected circuits, one of which contains a thyristor and an open circuit in series t is a current relay, and the other is the serially connected disconnecting contacts of the second time relay and the hydraulic pusher, the second motor control circuit is formed by the dynamically braking contactor coil, the intermediate relay disconnecting contact, and the linear contactor blocking contacts, and in the third control circuit the common point of the linear coils contactors are connected to the ground electrode through the opening block contact of the dynamic braking contactor and the closing contact of the intermediate relay.