книги из ГПНТБ / Василевский, Марк Николаевич. Асинхронный привод шахтных подъемных машин

требованиям любой диаграммы усилий (из приведенных на

рис. 171).

Приведем описание схем с применением: 1) динамического торможения; 2) частотного управления; 3) дроссельного упра­

вления с динамическим торможением; 4) механического тор­

можения.

Подробное описание дается только первой и четвертой схем как наиболее характерных.

§ 1. СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПОДЪЕМНЫМИ УСТАНОВКАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ

В основу этой схемы автоматизации положены .следующие принципиальные решения:

1) разгон подъемного двигателя осуществляется в функции пускового тока с дополнительной выдержкой времени; выход подъемного сосуда из разгрузочных кривых осуществляется

при удлинении выдержки времени на соответствующей сту­ пени;

2)при торможении в период замедления подъемный двига­ тель работает в режиме динамического торможения;

3)величина постоянного тока возбуждения обмоток статора

регулируется в зависимости от действительной скорости дви­ жения подъемных сосудов и пройденного ими пути (т. е. в за­ висимости от отклонения действительной скорости от задан­

ной) ; 4) в качестве аппарата, осуществляющего сравнение дей­

ствительной и заданной скоростей и усиливающего отмеченную между этими скоростями разность, принят серийный ЭМУ с по­ перечным полем;

5)связь между обмотками управления ЭМУ принята маг­

нитная как наиболее простая в монтаже и наладке и обеспечи­ вающая устойчивую работу системы;

6)для получения почти линейной зависимости между по­ стоянным током возбуждения и тормозным моментом подъем­ ного двигателя принято управление роторным сопротивлением

впериод замедления в функции действительной скорости;

7)управление подъемной машиной при подходе подъемных сосудов к местам разгрузки и загрузки на пути от 1 до 3 м (дотяжка) осуществляется при импульсном отключении иди подключении подъемного двигателя к сети переменного тока или к источнику постоянного тока;

8)импульсное управление подъемным двигателем в пе­ риод дотяжки осуществляется в функции действительной ско­ рости.

На основе этой схемы заводы электропромышленности по

чертежам института Гипроуглеавтоматизация будут поста-

280

М. Н. Василевский

влять специальную магнитную станцию для автоматизации подъема, что намного облегчит монтаж и внедрение автомати­ зированных установок.

На рис. 173 изображена схема автоматического управления асинхронным подъемным двигателем с динамическим тормо­ жением при отрицательных усилиях в период замедления.

Схемой предусматриваются два основных режима работы —•

ручное и автоматическое управление. При автоматическом управлении импульс на пуск машины подается автоматически по истечении заданной выдержки времени после загрузки ски­ пов, а также может подаваться машинистом или дозаторщи-

ком.

Второй режим работы назван условно полуавтоматическим. Для подготовки машины к работе при автоматическом

управлении необходимо:

1) установить подъемные сосуды у места погрузки и вы­ грузки, чтобы одна из пар концевых выключателей 1КС и ЗВК или 2КС и 4ВК оказались замкнутыми;

2) закрыть двери ограждения ГДТ, при этом замкнутся контакты 2КД дверного выключателя ограждения в цепи нуле­ вой катушки и НК масляного выключателя;

3) включить разъединитель Ps в силовой цепи постоянного тока возбуждения статора подъемного электродвигателя; при этом разомкнутся его блок-контакты БР-2 в цепи нулевой ка­

иЭМУ-

5)установить переключатель работы 1УП в положение «Автоматическое управление»; перед переключением 1УП из положения «Ручное управление» необходимо установить руко­ ятку управления в нулевое положение и затормозить машину рабочим тормозом; после установки переключателя режима

работы в положение «Автоматическое управление» машинист лишается возможности управлять подъемной машиной при по­ мощи рукояток командо-контроллера и рабочего тормоза (ре­ версировать электродвигатель и снимать рабочее торможение);

при установке переключателя 1УП в это положение пуск ма­ шины в зависимости от положения переключателя ПР может

производиться: в функции выдержки времени реле РВП непо­

средственно после подачи сигнала дозаторщиком или машини­ стом нажатием на кнопку ЗКУ;

6) рукоятку управления рабочего тормоза установить в по­ ложение «Расторможено», а рукоятку управления командой контроллером — в одно из крайних положений.

При этом электромагнит рабочего тормоза продолжает оставаться обесточенным и растормаживания машины не про­ изойдет.

281

При установке рукоятки управления командо-контроллера в крайнее положение контакты КК-1—КК-5 последнего ока­ жутся замкнутыми и подготовят цепи катушек контакторов

ускорения 1У-7У.

Подготовка цепей катушек контакторов ускорения при по­ мощи командо-контроллера позволяет машинисту вмеши­ ваться в управление подъемной машиной, переводя рукоятку управления из крайнего в нужное положение.

После выполнения всех описанных операций подъемная машина готова к работе при автоматическом управлении, и для выполнения подъемного цикла достаточно только перво­ начального импульса.

Способ подачи импульса на пуск машины выбирается маши­ нистом перестановкой рукоятки переключателя ПР.

При среднем положении рукоятки переключателя ПР («Вы­

ключено») импульс на пуск может подаваться машинистом нажатием кнопки ЗК.У.

При положении рукоятки переключателя ПР «Пуск доза-

торщиком» импульс на пуск подается при подаче сигнала доза-

торщиком включателем ВКТ (через промежуточное реле/РП). При положении рукоятки переключателя «Пуск по вре­

мени» импульс на пуск подается при помощи реле времени РВП

контролирующие разгрузку скипов (1РР и 2РР), и устройство контроля уровня угля в приемном бункере КУБ.

Пуск при подаче импульса после истечения выдержки вре­ мени, необходимой для загрузки скипов, происходит следую­

щим образом.

При открытии скипом загрузочного устройства размыкается контакт концевого выключателя 6ВК. или 1ВК, и реле вре­ мени РВП, обесточившись, с выдержкой времени замкнет свой

контакт в цепи реле 1РП.

Получив питание, реле 1РП замыкает свой контакт в цепи катушки контактора 1КП.

Контактор 1КП втягивает якорь и начинает питаться через блок-контакт 1КП-1 и н. з. контакты концевого выключателя 5ВК. Кроме этого, замыкаются контакты контактора 1К.П в сле­ дующих цепях: 1КП-2 в цепи катушек реверсора Л, В и Н; 1КП-3 в цепи катушек контакторов ДТ и 1У\ 1КП-4 в цепи

контакторов ускорения 2У-1У; 1КП-10 в цепи катушки ТР; 1КП-5 в цепи реверсирующих контакторов КПВ и КПП и раз­ мыкаются в следующих цепях: 1КП-6 в цепи катушки ДТ; 1КП-7 в цепи катушки 1 У\ 1КП-8 в цепи реле 2РП и 1КП-4

вцепи контактора ЗУ.

Сзамыканием контакта 1К.П-10 включается контактор ТР, подающий питание электромагниту рабочего тормоза МТР;

282

блок-контактами ТР-2 включается реле РВС‘, питание катушки ТР осуществляется также через контакты концевых выключа­ телей рабочего торможения /КД и 2КС и промежуточного реле

РО индуктивного концевого выключателя ВБД.

Электромагнит рабочего тормоза МТР втягивает якорь, пе­ реставляя этим золотник регулятора давления, благодаря чему выпускается воздух из цилиндров рабочего тормоза и снимает­ ся рабочее торможение.

Реле РВС, получив питание, замыкает контакт РВС-1 в цепи катушек Л, В, Н и ДТ и контакт РВС-2 в цепи катушек КПВ

и КПП.

Так как скипы находятся в крайних исходных положениях, то оказывается замкнутым один из концевых выключателей

ЗВК или 4ВК, определяющих направление движения. Напри­ мер, при замкнутом контакте ЗВК получит питание контактор

КПВ. Контактор КПВ самоблокируется контактом КПВ-4, замы­ кает контакты КПВ-1 в цепи катушек Л и В и контактом

КПВ-3 включается в работу одно из плеч моста индуктивного

датчика.

Благодаря этому в системе последнего получается небаланс,

реле ВБД обтекается током и замыкает свои н. о. контакты

ВБД в цепи реле РО, которое в свою очередь обеспечивает питание катушки ТР по цепи, параллельной контакту 1КП-10.

При включении контакта КПВ-1 получают питание катушки реверсора Л и В, двигатель Д подключается к сети перемен­ ного тока и начинается разгон двигателя на первых ступенях сопротивления 1У и 2У в функции выдержки времени реле 1РУ и 2РУ, а на остальных ступенях сопротивления ЗУ-7У в функции тока с дополнительной выдержкой времени реле

ЗРУ-7РУ.

Пуск в функции времени на первых ступенях сопротивле­ ния необходим для обеспечения движения скипа в разгрузоч­ ных кривых с небольшой скоростью. Для получения требуемой продолжительности выдержки времени на магнитной станции предусматривается реле РЭ-182/1А.

При достижении скорости подъема порядка 30% номиналь­

ной реле 1РЗ, 2РЗ, ЗРЗ, 1РС и 2РС, питающиеся от ТГ, притя­ гивают свои якори. Реле ЗРЗ, разомкнув контакт ЗРЗ-2, вводит

вцепи катушки 1 У.

Вначале замедленного движения подъемных сосудов гай­ кой указателя глубины размыкаются контакты концевого вы­ ключателя 5ВК в цепи катушки 1КП и одновременно с этим

283

профилем на ретардирующем диске указателя глубины начи­ нает изменяться по заданному закону напряжение, подводимое

к обмотке управления ЭМУ—ОУ}. Это изменение напряжения

осуществляется благодаря перемещению движка 1 по столбику сопротивления 1СР, включенному на якорь генератора соб­ ственных, нужд 1ВГ.

При размыкании выключателя 5ВК. и обесточивании ка­ тушки 1КП подъемный электродвигатель переводится из ра­

боты в двигательном режиме на работу в режиме динамиче­ ского торможения для осуществления снижения скорости с ее максимальной величины до величины, допустимой для входа в разгрузочные кривые и посадки на загрузочное устройство.

При обесточивании контактора 1КП в схеме происходят следующие переключения:

при размыкании контактов 1КП-2 катушки реверсора теряют питание, реверсор размыкает свои контакты и электродвига­

тель отключается от сети переменного тока;

при размыкании контактов 1КП-4 обесточиваются катушки контакторов ускорения 2У-7У и последние отключаются;

при замыкании контактов 1KII-6 подготовляется цепь ка­ тушки контактора ДТ, который включается по истечении вы­ держки ■ реле времени дуговой блокировки РДБ; в течение

выдержки реле РДБ цепь катушки контактора 1У была разом­ кнутой и перед режимом динамического торможения в цепь ротора двигателя Д, таким образом, вводится полное пусковое

сопротивление;

при включении контактора ДТ подъемный двигатель под­ ключается к якорю ГДТ, блок-контактами ДТ-1 и ДТ-2 замы­ каются цепи питания обмоток управления ЭМУ—ОУг и ОУ1П,

вследствие чего включается в работу система регулирования.

Регулятор хода при отклонении фактической скорости дви­

жения от заданной должен развивать соответствующий допол­ нительный тормозной момент и этим снижать скорость движе­

ния подъемных сосудов.

Регулятор хода в описываемой схеме работает на принципе сравнения э.д.с. ТГ, пропорциональной заданной скорости, и напряжения, снимаемого движком 1 с реостата 1СР регулятрра скорости, пропорционального пути, пройденному подъем­ ными сосудами.

Импульсы, поступающие на обмотку управления, значи­ тельно усиливаются ЭМУ и направляются на обмотку ГДТ и

далее на обмотку статора подъемного электродвигателя. Срав­ нение этих напряжений производится на обмотках управления ЭМУ—ОУ} и 0<Vin , включенных встречно.

Обмотки управления ЭМУ в данном случае связаны между собой магнитной связью и производят сравнение сигналов, по­ ступающих на них, по величине магнитных потоков, создавае­ мых обмотками.

284

Система регулирования скорости подъемного электродвига­ теля с применением динамического торможения позволяет развивать тормозные моменты, когда фактическая скорость

больше заданной.

Практически при выполнении периода замедления могут

быть случаи, когда фактическая скорость меньше заданной ско­ рости и напряжение, снимаемое с реостата 1СР, делается

больше ,э. д. с., вырабатываемой ТГ. Ток, протекающий по об­ мотке возбуждения овГДТ, меняет направление, и меняется полярность напряжения на якоре ГДТ, что вызывает изменение

направления тока в якоре ГДТ. Так как эффект динамиче­ ского торможения не зависит от изменения / полярности по­ стоянного тока, то, если не принять специальных мер, регуля­ тор хода будет развивать тормозной момент даже тогда, когда торможение уже излишне, так как фактическая скорость ниже заданной. В этом случае регулятор хода будет продолжать раз­ вивать все усиливающийся тормозной момент и подъемная

машина будет преждевременно и слишком интенсивно снижать скорость, между тем как тормозной момент благодаря все уве­

личивающемуся различию между заданной и фактической ско­ ростями будет все возрастать, что вызовет преждевременную остановку машины.

Во избежание этого нежелательного явления «перерегули­ рования» системы в цепи обмотки возбуждения овГДТ гене­ ратора динамического торможения предусмотрен вентиль СВ, пропускающий постоянный ток только в одном направлении, именно в том, которое соответствует полярности на якоре

ЭМУ при превышении фактической скорости подъема над за­ данной.

Наличие запорного вентиля в цепи обмотки возбуждения позволяет сбрасывать тормозной момент при отставании фак­ тической скорости от заданной, переводить систему подъема на

работу в свободном выбеге и достичь этим через некоторый промежуток времени равенства фактической и заданной скоро­ стей или даже некоторого превышения фактической скорости над заданной.

После включения контактора ДТ с небольшой выдержкой

времени включается контактор 1У и закорачивает часть со­ противления в цепи ротора.

При снижении скорости, когда снижается э. д. с. ТГ, после­ довательно отпускают свои якори реле замедления 1РЗ, 2РЗ и ЗРЗ, которые своими контактами разрывают цепи катушек реле ускорения 2РУ, ЗРУ и 4РУ, благодаря чему включаются контакторы ускорения 2У, ЗУ и 4У, и сопротивление в цепи ротора уменьшается.

Управление роторным сопротивлением в функции скорости позволяет значительно увеличить эффективность динамиче­ ского торможения и приблизить механические характеристики

285

подъемного электродвигателя к характеру изменения статиче­ ского момента системы подъема.

При правильном выборе электрических машин, осущест­ вляющих регулирование системы подъема, и соответствующем

очертании профилей, воздействующих на реостат регулятора

скорости 1СР, при любых колебаниях концевой нагрузки ско­ рость подъемных сосудов при входе их в разгрузочные кривые снижается до заданной величины. Период работы электродви­ гателя в режиме динамического торможения в этот момент

должен заканчиваться и электродвигатель переводится на ра­

боту в режиме питания обмоток его статора переменным или постоянным током в зависимости от величины фактической скорости дотяжки.

Перевод электродвигателя на работу .из одного режима в другой осуществляют реле 1РС, 2РС и РКД, включенными на якорь ТГ и, следовательно, реагирующими на скорость дви­ жения подъемных сосудов.

При подходе подъемных сосудов к разгрузочным кривым ролик реостата регулятора скорости располагается на самой высшей точке профиля ретардирующего диска и движок 1 рео­ стата 1СР находится почти у начала сопротивления (точка 2),

благодаря чему по обмотке управления ОУ: протекает ток ма­ лой величины. Весь этот период движок реостата 1СР нахо­ дится в крайнем положении и регулирование осуществляется только э. д. с. ТГ.

При достижении заданной скорости движения в разгрузоч­ ных кривых снижается соответственно и напряжение, питаю­ щее реле 1РС, вследствие чего якорь реле отпадает.

Замыканием контактов 1РС-1 восстанавливается цепь пита­ ния катушек реверсора и повторно включается контактор той части реверсора, которая была включена первоначально, и на. обмотки статора двигателя Д подается переменный ток.

Регулирование скорости при движении подъемных сосудов в разгрузочных кривых усложняется, так как происходит изме­ нение концевой нагрузки вследствие начинающейся разгрузки

изменение момента подъемного электродвигателя.

При движении подъемных сосудов в разгрузочных кривых

иногда необходимо для поддержания скорости, близкой к за­ данной, осуществлять работу подъемного двигателя: в двига­ тельном режиме с полным сопротивлением, на первой ступени

сопротивления или в режиме динамического торможения. После включения на дотяжку контактом 1РС-1 работа дви­

гателя может происходить следующим образом:

1) если момент внешнего сопротивления движению таков, что при полностью введенном сопротивлении в цепь ротора скорость дотяжки не отличается на 20% от заданной скорости..

286

то дотяжка происходит без переключения-двигателя на какую-

либо другую механическую характеристику;

2)при подъеме легкого груза возможно превышение задан­ ной скорости на 20%, тогда реле РКД, притянув свой якорь, разомкнет контакт РКД-1 в цепи реверсора и замкнет контакт РКД-2 в цепи катушки ДТ, благодаря чему подъемный двига­ тель переводится на работу в режиме динамического тормо­ жения;

3)при подъеме тяжелого груза возможно снижение дей­ ствительной скорости дотяжки на 20% от заданной; в этом случае якорь реле 2РС отпадает и замкнувшийся контакт 2РС-2 включит контактор ускорения 1У, движущий момент двигателя возрастет (в цепи реверсора в этом случае контакты 1РС-1 и

РКД-1 замкнуты), скорость дотяжки увеличится и по достиже­

нии ею заданной величины реле 2РС притянет свой якорь, кон­ тактор 1У отключится, и двигатель начнет работать с полным сопротивлением в цепи ротора.

Как показывают расчеты, при длине пути дотяжки порядка 3 м возможно до трех включений реверсора.

Верхний подъемный сосуд, подойдя к месту разгрузки, на­ ходится против индуктивного датчика 1ДИ или 2ДИ бескон­ тактного конечного выключателя и своим металлическим кор­ пусом изменяет сопротивление датчика (изменяя индуктив­ ность последнего), благодаря чему наступает равновесие в системе бесконтактного конечного выключателя (сопротивление СД, индуктивные датчики 1ДИ и 2ДИ и реле ВБД). Реле ВБД обесточивается и размыкает свои контакты ВБД в цепи ка­

тушки промежуточного реле РО, которое размыкает свой контакт РО в цепи катушки контактора рабочего тор­ моза ТР.

Контактор ТР, отключаясь, обесточивает электромагнит

ванием, и если одновременно с отключением контактора ТР от­ ключить питание подъемного электродвигателя, то барабаны подъемной машины могут провернуться в обратном направле­

цепь катушки которого разрывается блок-контактом контак­ тора ТР.

Реле РВС контактом РВС-1 разрывает цепь катушек ревер­ сора и катушки контактора ДТ, снимает питание с обмоток

статора и контактом РВС-2 отключает контакторы КПВ и КИН. Таким образом схема подготовлена к следующему пуску подъемной машины.

287

§2. СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ

СПРИМЕНЕНИЕМ ТОКА ПОНИЖЕННОЙ ЧАСТОТЫ

На рис. 174 показана схема автоматического управления при питании обмоток статора подъемного двигателя в период замедленного движения и дотяжки током пониженной частоты. Работа подъемного двигателя с пониженной скоростью при ревизии ствола и каната также происходит при питании ста­ тора током пониженной частоты.

В качестве преобразователя частоты принята Лидаль-

машина с питанием ее обмоток возбуждения от ЭМУ через механический преобразователь частоты.

Как видно из рис. 174, принципиально эта схема почти не отличается от схемы на рис. 173.

Контроль, сравнение и усиление разности скоростей произ­ водятся при помощи ЭМУ и генератора частоты Ш.

Пуск подъемного двигателя осуществляется в зависимости от тока с дополнительной выдержкой времени.

В начале периода замедленного движения после кратковре­ менного размыкания контактов выключателя 5ВК линейный

контактор Л отключается, контактор ДТ включается, контактор

В или Н (в зависимости от направления движения) остается

включенным. Подъемный двигатель начинает работать в ре­ жиме динамического торможения током низкой частоты.

При снижении скорости до скорости дотяжки реле РПВ от­ пускает свой якорь и производит переключение для питания подъемного двигателя током низкой частоты при закороченном роторе. Н. з. контактами реле РПВ подается питание на об­ мотку управления ОУщ и на катушку контактора 8У, послед­ ний замыкает ротор накоротко. При размыкании н.о. контактов

РПВ обмотки управления ОУ\ и ОУц обесточиваются.

Ввиду того, что двигатель работает в этом режиме на жест­

кой механической характеристике и нет надобности регулиро­ вать ток его возбуждения или производить переключение сту­ пеней роторного сопротивления в зависимости от изменения скорости дотяжки, обмотка управления ОУш питается от не­

зависимого источника тока и напряжение на якоре генератора

Ш поддерживается постоянным весь период дотяжки. Стопорение машины в конце подъема производится наложе­

нием механического тормоза и отключением контакторов В, И

иДТ.

§3. СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ

СДРОССЕЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И ДИНАМИЧЕСКИМ

ТОРМОЖЕНИЕМ

При необходимости получения в период замедленного дви­ жения положительных и отрицательных усилий может быть использовано комбинированное управление при помощи дрос­ селей насыщения и динамического торможения (рис. 175).

288