Источник: Донецкая инжиниринговая группа
http://deg.com.ua/adjustable_electric/innovation/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 характеристик электродвигатель в зоне промежуточных скоростей движения не может обеспечить требуемого момента и плавности разгона.
2. Большое потребление электроэнергии при регулировании скорости движения, так как со снижением частоты вращения энергия скольжения выделяется в жидкостном реостате. Электропривод имеет низкие к.п.д. и коэффициент мощности.
3. Сложность монтажа и обслуживания большого количества аппаратов, применяемых в пускорегулирующей аппаратуре электропривода.
Опыт внедрения на промышленных предприятиях электроприводов на основе электродвигателей с короткозамкнутым ротором с частотным регулированием частоты вращения позволил разработать взрывозащищенное устройство управления частотноуправляемым электроприводом подвесной канатной монорельсовой дороги ЭМДВ-75 для подземных условий эксплуатации.
Частотный способ регулирования является наиболее перспективным и экономичным среди используемых в настоящее время способов регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей. Частотно-управляемый электропривод, реализованный на основе преобразователей частоты с инвертором ШИМ, наиболее полно удовлетворяет требованиям к электроприводу подъемнотранспортных механизмов, в частности к электроприводу шахтной подвесной канатной монорельсовой дороги.
Частотноуправляемый электропривод имеет существенные преимущества перед электроприводом с жидкостным реостатом, а именно:
- 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.
- Высокие к.п.д. (0,96) и коэффициент мощности (0,97) преобразователя частоты.
- Система автоматического управления частотноуправляемого электропривода обеспечивает практически любое значение скорости движения в требуемом диапазоне, чем обеспечивается плавность разгона, перемещения и останова состава монорельсовой дороги.
- Трудоемкость монтажа и обслуживания частотноуправляемого электропривода ниже, чем существующего, что обуславливается малым числом отдельных аппаратов комплекта.
Применение частотно-управляемого электропривода подвесной канатной монорельсовой 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 частотноуправляемым электроприводом подземной монорельсовой дороги предназначено для регулирования скорости движения поездных составов подземных монорельсовых дорог в угольных 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 дистанционного 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 частоты;
• от снижения сопротивления изоляции.
На рис. 1 представлен внешний вид устройства ЭМДВ-75. Корпус устройства представляет собой сварную конструкцию, состоящую из трех отделений: отделение преобразователя 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 взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» по ГОСТ 22782.6, который достигается применением взрывонепроницаемой оболочки, имеющей высокую степень механической прочности. Взрывонепроницаемость оболочки устройства обеспечивается применением щелевой взрывозащиты во взрывонепроницаемых соединениях.
Искробезопасность внешних цепей обеспечивается схемными решениями блоков БКУ-2 и применением барьера искрозащиты типа БИЗ.
Питающее напряжение подается посредством разъединителя-предохранителя с внешней механической блокировкой. Питание преобразователя частоты осуществляется при помощи 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, производимого фирмой АВВ.
Преобразователь частоты состоит из неуправляемого выпрямителя, промежуточного 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 величин при изменении частоты вращения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.
Для управления электроприводом используются дискретные и аналоговые входы преобразователя частоты, для управления тормозом и сигнализации аварийного отключения - релейные выходы. Индикация о состоянии и текущих параметрах преобразователя частоты осуществляется 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 движения 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 тормозном 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 частоты 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 передней крышке устройства.
Контроль изоляции выходного кабеля и приводного электродвигателя осуществляется аппаратом контроля изоляции АКП.1. Величина сопротивления изоляции отображается на дисплее в левом окне устройства. При снижении сопротивления изоляции ниже 20 кОм происходит 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 электродвигателей мощностью 75 кВт и 90 кВт в длительном режиме до установившейся температуры подтвердили возможность охлаждения преобразователя частоты примененной системой охлаж-дения.
