Инновации
 

Взрывозащищенное устройство управления электроприводом моно-рельсовых дорог ЭМДВ-75

Кац А. Б., Коноплянко А. И., Пименов Г. А., Дубинкин В. Т.

В настоящее время канатные монорельсовые дороги, эксплуатируемые в уголь-ных шахтах Украины, оснащаются электроприводом на основе асинхронного электродвигателя с фазным ротором и реостатным регулированием скорости движения при помощи жидкостного реостата ВЖР-350. Этот вид электропривода получил широкое распространение ввиду сравни-тельно низкой стоимости и простоты работы при низких эксплуатационных показателях, а именно:

  1. Невозможность плавного изменения скорости движения и получения устойчивых значений скоростей движения в требуемом диапазоне, так как вследствие мягких моментных характери-стик электродвигатель в зоне промежуточных скоростей движения не может обеспечить тре-буемого момента и плавности разгона.
  2. Большое потребление электроэнергии при регулировании скорости движения, так как со снижением частоты вращения энергия скольжения выделяется в жидкостном реостате. Элек-тропривод имеет низкие к.п.д. и коэффициент мощности
  3. Сложность монтажа и обслуживания большого количества аппаратов, применяемых в пус-корегулирующей аппаратуре электропривода.

Опыт внедрения на промышленных предприятиях электроприводов на основе электродвигателей с короткозамкнутым ротором с частотным регулированием частоты враще-ния позволил разработать взрывозащищенное устройство управления частотно-управляемым электроприводом подвесной канатной монорельсовой дороги ЭМДВ-75 для подземных условий эксплуатации.

Частотный способ регулирования является наиболее перспективным и эконо-мичным среди используемых в настоящее время способов регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей. Частотно-управляемый электропривод, реализованный на ос-нове преобразователей частоты с инвертором ШИМ, наиболее полно удовлетворяет требованиям к электроприводу подъемно-транспортных механизмов, в частности к электроприводу шахтной подвесной канатной монорельсовой дороги.

Частотно-управляемый электропривод имеет существенные преимущества пе-ред электроприводом с жидкостным реостатом, а именно:

  1. Работа в широком диапазоне выходных частот с требуемым значением момента на валу, что обеспечивает плавность пуска и работу во всем диапазоне скоростей движения, в том числе и малых.
  2. Высокие к.п.д. (0,96) и коэффициент мощности (0,97) преобразователя частоты.
  3. Система автоматического управления частотно-управляемого электропривода обеспечивает практически любое значение скорости движения в требуемом диапазоне, чем обеспечивается плавность разгона, перемещения и останова состава монорельсовой дороги.
  4. Трудоемкость монтажа и обслуживания частотно-управляемого электропривода ниже, чем существующего, что обуславливается малым числом отдельных аппаратов комплекта.

Применение частотно-управляемого электропривода подвесной канатной моно-рельсовой дороги позволит значительно улучшить эксплуатационные показатели, исключить рывки и удары в механических звеньях, снизить затраты на электроэнергию и обслуживание.

Разработанное и изготовленное взрывозащищенное устройство управления час-тотно-управляемым электроприводом подземной монорельсовой дороги предназначено для ре-гулирования скорости движения поездных составов подземных монорельсовых дорог в уголь-ных шахтах, опасных по газу и угольной пыли c применением приводного асинхронного элек-тродвигателя с короткозамкнутым ротором мощностью 75 и 90 кВт.

   Устройство предназначено для работы при следующих условиях:

  • температура окружающего воздуха от минус 5 оС до плюс 35 оС;
  • относительная влажность окружающего воздуха 100 % при температуре 35 оС;
  • запыленность окружающей среды угольной пылью до 1000 мг/м3;
  • окружающая среда не должна содержать агрессивных газов и паров в концентрациях, раз-рушающих металл и изоляцию;
  • климатическое исполнение – У2, степень защиты оболочки - IР54.

   Устройство обеспечивает:

  • плавный разгон и останов приводного электродвигателя с программируемым темпом;
  • движение поездных составов с заданной скоростью в диапазоне скоростей от 0 до 2,4 м/с;
  • электрическое торможение приводного электродвигателя при движении груза на спусках;
  • необходимые технологические блокировки и аварийный останов;
  • возможность ручного управления от командоаппарата с рабочего места машиниста и дис-танционного управления.

   Устройство имеет следующие виды защит:

  • от короткого замыкания в приводном электродвигателе и его кабеле;
  • от перегрузки;
  • от обрыва фазы в кабеле приводного электродвигателя и питающей сети;
  • от превышения и понижения значения питающего напряжения;
  • от превышения температуры силового полупроводникового модуля преобразователя часто-ты;
  • от снижения сопротивления изоляции.

   Основные технические данные ЭМДВ-75:
Номинальное напряжение питающей сети, В 660


Отклонение напряжения питающей сети, % + 10 – 15


Номинальная частота питающей сети, Гц 50


Отклонение частоты питающей сети, % ± 5


Диапазон изменения выходного напряжения, В 0…660


Диапазон изменения частоты выходного напряжения, Гц 0…70


Максимальная мощность электродвигателя привода, кВт 90


Габаритные размеры, мм, не более:


высота 1380


ширина 1055


длина 1970


Масса, кг, не более 950


На рис. 1 представлен внешний вид устройства ЭМДВ-75. Корпус устройства представляет собой сварную конструкцию, состоящую из трех отделений: отделение преобразо-вателя частоты, отделение аппаратуры, сетевое отделение.

Крышки отделения преобразователя частоты и отделения аппаратуры снабжены навесами, чем обеспечивается удобство обслуживания устройства.

Взрывозащищенность устройства ЭМДВ-75 обеспечивается видом взрывозащи-ты «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ 22782.6, который достигается применением взрывонепроницаемой оболочки, имеющей высокую степень механической прочности. Взрыво-непроницаемость оболочки устройства обеспечивается применением щелевой взрывозащиты во взрывонепроницаемых соединениях.

Искробезопасность внешних цепей обеспечивается схемными решениями бло-ков БКУ-2 и применением барьера искрозащиты типа БИЗ.

Рис 1. Внешний вид устройства ЭМДВ-75

Питающее напряжение подается посредством разъединителя-предохранителя с внешней механической блокировкой. Питание преобразователя частоты осуществляется при по-мощи вакуумного контактора, управляемого посредством кнопок, установленных на передней крышке устройства.

Основу устройства составляет преобразователь частоты. При разработке изделия было принято решение о применении преобразователя частоты ACS800-01-0120-7, производи-мого фирмой АВВ.

Преобразователь частоты состоит из неуправляемого выпрямителя, промежу-точного звена постоянного тока и инвертора ШИМ. Управление преобразователем частоты и электроприводом в целом осуществляет цифровая микропроцессорная система управления, обеспечивающая выполнение требуемых законов частотного регулирования переменных вели-чин при изменении частоты вращения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ро-тором.

Для управления электроприводом используются дискретные и аналоговые вхо-ды преобразователя частоты, для управления тормозом и сигнализации аварийного отключения - релейные выходы. Индикация о состоянии и текущих параметрах преобразователя частоты осу-ществляется на дисплее, установленном в правом окне устройства.

Пуск электропривода и задание направления движения производится кнопками на пульте управления машиниста. Задание скорости движения в местном режиме управления осуществляется машинистом дороги при помощи командоаппарата. При этом с началом движе-ния автоматически происходит растормаживание электрогидравлического тормоза, установлен-ного на приводе монорельсовой дороги.

Электрическое торможение при замедлении или спуске груза осуществляется с помощью тормозной системы, состоящей из транзисторного прерывателя и резистора. В тормоз-ном режиме система управления электроприводом автоматически подключает транзисторный прерыватель и резистор к звену постоянного тока при переходе приводного электродвигателя в генераторный режим.

При срабатывании защит происходит аварийный останов преобразователя час-тоты и приводного электродвигателя, включается маслонасос тормоза, на панели засвечивается красный светодиод и на дисплее преобразователя высвечивается сообщение об аварии. После устранения причины сброс аварии производится нажатием кнопки "Сброс аварии ПЧ" на перед-ней крышке устройства.

Контроль изоляции выходного кабеля и приводного электродвигателя осущест-вляется аппаратом контроля изоляции АКП.1. Величина сопротивления изоляции отображается на дисплее в левом окне устройства. При снижении сопротивления изоляции ниже 20 кОм про-исходит аварийное отключение преобразователя частоты с отключением питающего контактора.

Испытания ЭМДВ-75, проведенные на стенде ОАО "Луганскгормаш" в реаль-ных условиях монорельсовой дороги подтвердили работоспособность принятых технических решений. На рис. 2 – 6 приведены осциллограммы, полученные при испытаниях ЭМДВ-75 на стенде. На осциллограммах по оси y записывались: значения линейной скорости V, момента электродвигателя M, мощности электродвигателя P в % от номинальных значений: Vн = 1,8 м/с; Мн = 725 Нм; Рн = 75 кВт и тока электродвигателя в А. Время - в секундах.

Испытания на стенде с постоянной нагрузкой номинальными токами электро-двигателей мощностью 75 кВт и 90 кВт в длительном режиме до установившейся температуры подтвердили возможность охлаждения преобразователя частоты примененной системой охлаж-дения.

Рис. 2. Движение по горизонтальному участку с различными скоростями.



Рис. 3. Подъем груза на участке с наклоном 20 град.



Рис. 4. Спуск груза на участке с наклоном 20 град.



Дополнительная информация (192КБ)