Тиристорное устройство управления и защиты электромагнитной муфты привода горной машины

 

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить надежность и расширить функциональные возможности устр-ва. Для этого в нормальном режиме работы фазовое управление тиристорами в соответствии с заданной величиной осуществляется блоком управления (БУ) 5. При зтом нуль-орган (НО) 6 вырабатывает синхроимпульсы, синхронизирующие НУ 5 с частотой питающей сети. Импульсы напряжения поступают также на управляющий вход ключа 19, который периоЗлектрона нитная мудзта

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И1

А1

@п 4 Е 21 С 35/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3932085/22-03 (22) 23.07.85 (46) 30,11.86. Бюл, ll 44 (71) Научи(производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин "Автоматгормаш" (72) С.В.Дубинин, К.А.Гринь, Н.Т.Кривущенко, Л.Е.Мальцев и И.Т.Сидоренко (53) 622.232 (088.8) (56) Колосюк В.П. Защитное отключение рудничных электроустановок.

М.: Недра, 1980, с. 267.

Авторское свидетельство СССР

В 402111, кл. Н 02 Н 3/17, 1970. (54) ТИРИСТОРНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕ НИЯ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МУФТЫ

ПРИВОДА ГОРНОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить надежность и расширить функциональные возможности устр-ва. Для этого в нормальном режиме работы фаэовое управление тиристорами в соответствии с заданной величиной осуществляется блоком управления (БУ/ 5. При этом нуль-орган (НО) 6 вырабатывает синхроимпульсы, синхронизирукицие БУ 5 с частотой питаю ей сети. Имп льсы щ У напряжения поступают также на управ- а ,ляющий вход ключа 19, который периое

С:

МЮ1 дически открывается с частотой питающей сети. Моменты открытого состояния ключа 19 совпадают с паузами в напряжении на выходе тиристорного выпрямителя 1, которые обеспечивают" ся импульсами НО 6, поступающими на синхровход БУ 5. Наличие коротких импульсов на выходе порогового элемента (ПЭ) 11 свидетельствует о пе" риодическом приложении с частотой питающей сети напряжения источника

4 к питающим жилам кабеля. Это свидетельствует об исправности следующих элементов . НО 6, элемента ИЛИ 9, ключа 19, ПЭ ll источника 4 напряжения, фильтра 3. Короткие импульсы с выхода ПЭ 11 поступают на квазипиковый детектор 14 и поддерживают

273547 его в заряженном состоянии, При попадании коротких импульсов на выходе

ПЭ 11, что однозначно свидетельствует о неисправности устройства, кваэипиковый детектор 14 разряжается. Напряжение снижается до нуля, срабатывает НО 7, На его выходе появляется напряжение, которое поступает на световой индикатор 17 и через элемент ИЛИ 10 и инерционное звено 15 на электромагнитное реле 2. Оно срабатывает, и происходит аварийное отключение . Зажигание индикатора 17 указывает на неисправ— ность устройства . Таким обра— зом обеспечивается активный са.моконтроль устройства на исправность, 5 ил.

Устройство относится к горной проиппленности и может быть исполь-, зовано для управления приводами горных машин, оснащенных электромагнитными муфтами скольжения. 5

Целью изобретения является повы-. шение надежности и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг.l представлена функцио.нальная схема устройства; на фиг,2— первый пороговый элемент; на фиг.3кваэипиковый детектор; на фиг.4 и 5осцилограммы работы устройства.

Тиристорное устройство управления и защиты электромагнитной муфты привода горной машины содержит тиристорный выпрямитель 1, электромагнит+ ное реле 2, первый фильтр 3, источник 4 постоянного напряжения, одной клеммой подключенный к заземлению, блок 5 управления тиристорами.

Новым в устройстве является то, что оно дополнительно снабжено первым и вторым нуль-органами 6 и 7, .первым, вторым и третьим элементами

ИЛИ 8, 9 и 10, первым и вторым пороговыми элементами 11 и 12, вторым фильтром 13, квазипиковым детектором

14, инерционным звеном 15, тремя све" товыми индикаторами 16, 17 и 18, 30 электронным ключом 19. Под нагрузкой тиристорного выпрямителя подразумевается электромагнитная муфта 20.

Источник переменного напряжения и задатчик тока возбуждения на схеме условно не показаны.

Р

Тиристорный выпрямитель 1- представляет собой управляемый двухполупериодный тиристорный выпрямитель с трансформатором со средним выводом.

Фильтр 3 представляет собой фильтр присоединений, собранный из диоднорезисторных цепочек, число которых равно числу контролируемых фаз. Источник 4 постоянного напряжения может быть любого типа с входным напряжением 30-70 В. Блок 5 управления представляет собой стандартную схему фазового управления тиристорами (фазосдвигающее устройство) либо другие схемы управления тиристорами.

Первый нуль-орган 6 необходим для синхронизации блока 5, а также всего устройства в целом с частотой питающей сети и представляет собой любую стандартную схему нуль-органа, вырабатывающую синхроимпульс при прохождении переменного питающего напряжения через нуль. Конструкция второго нуль-органа 7 аналогична нуль-органу 6. Элементы ИЛИ 8-10 представляют собой стандартные схемы ИЛИ на полупроводниковых диодах.

Первый пороговый элемент 11 предназначен для обеспечения защитного отключения при превышении величины

1273547 4 оперативного тока, проходящего по цепи: источник 4 постоянного напряжения — пороговый элемент 11 — электронный ключ 19 — фильтр 3 — сопротивление изоляции 2. S

Возможная схема реализации первого порогового элемента 11 представлена на фиг.2. Второй пороговый элемент 11 представляет собой диод— транзисторную оптопару с пороговыми элементами на операционном усилителе.

Пороговый элемент 12 представляет собой известную схему на операционном усилителе. Фильтр 13 представляет собой известную схему избирательного фильтра, настроенного на частоту питающей сети. Квазипиковый детектор 14 (см. фнг.3) представляет собой диодно-конденсаторную цепочку с малой постоянной времени заряда и большой постоянной разряда, что, обеспечивается разрядными резисторами R, R . Инерционный элемент 15— известный элемент, исключающий сра- ZS батывание электромагнитного реле 2 от коротких импульсов. Световые индикаторы 16, 17 и 18 представляют собой светодиодные индикаторы.

Устройство работает следующим

30 образом.

В нормальном режиме работы блок

5 управления осуществляет фаэовое управление тиристораии в соответствии с величиной, заданной эадатчикои Зэ тока возбуждения. При этом первый нуль-орган 6 вырабатывает синхроимпульсы, синхронизирующие блок 5 управления с частотой питающей сети.

Кроме того, импульсы напряжения U< (фиг. 1 и 4) поступают на управляющий вход электронного ключа 19. Ключ

19 периодически открывается с частотой питающей сети. При этом моменты открытого состояния ключа совпадают с паузами в напряжении на выходе тиристорного выпрямителя 1 ° которые обеспечиваются импульсами нуль-органа, поступающими на синхровход блока

5 управления. В момент открывания ключа 19 постоянное напряжение источника 4 прикладывается через первый пороговый элемент 11 и первый фильтр

З.к жилам кабеля, питающим нагрузку

20 ° и выходным клеммам тиристорного выпрямителя 1. При этом: по цепи источника напряжения — пороговый эле,мент 11 — электронный ключ 19— фильтр 3 — сопротивление изоляции

r земля протекает оперативный й9 ток i «(Br. 4 }. Емкостная составляющая оперативного тока обуславливает большую его величину при откры вании ключа и последующем его спада.нии до величины, ограниченной активной составляющей сопротивления изоляции кабеля r < Если изоляция не нарушена и r-> велико, то форма тока i и, проходящего через первый пороговый элемент 11, имеет форму, представленную на фиг. 4. Выбросы тока i<< приводят к кратковременному срабатыванию первого порогового элемента 11 и появлению на его выходе коротких импульсов.

Наличие коротких импульсов на выходе первого порогового элемента 1! свидетельствует о периодическом приложении с частотой питающей сети напряжения источника 4 к питающим жиЛам кабеля, что, в свою очередь, свидетельствует об исправности следующих элементов . нуль-органа 6, элемента ИЛИ 9, электронного ключа 19 первого порогового элемента I! источника 4 постоянного напряжения, первого фильтра 3. Короткие импульсы с выхода первого порогового элемента

11 поступают на квазипиковый детектор 14 и подцерживают его в заряжен ном состоянии. При пропадании коротких импульсов на выходе первого порогового элемента 11, что однозначно соответствует неисправности устройства, кваэипиковый детектор 14 разряжается, напряжение U<< (фиг.5) снижается до нуля, срабатывает нульорган 7, на.его выходе появляется напряжение U> которое поступает на третий световой индикатор 17 и через третий элемент ИЛИ 10 и инерционное звено 15 на электромагнитное реле 2.

Реле 2 срабатывает, и происходит аварийное отключение. Прн этом зажигание индикатора 17 указывает на не" исправность устройств. Инерционный элемент 15 в нормальном режиме работы исключает срабатывание реле 2 от коротких импульсов, поступающих с выхода порогового элемента 11.

Таким образом обеспечивается активный самоконтроль устройства на исправность. Если устройство исправно, то периодическая подача напряжения относительно земли и питающих жил кабеля приводит к появлению опе547 4

1273

5 ративного тока i ö (фиг,4) . Если активное сопротивление изоляции кабеля г велико, то величина оперативного тока к моменту запирания электронного ключа 19 ниже порога 5 срабатывания первого порогового элемента ll и íà его выходе присутству ют лишь короткие импульсы напряжения, обраэукициеся в результате выбросов оперативного тока. Если же изоляция 10 кабеля повреждена и ее сопротивление мало, то величина оперативного тока в конце синхроимпульса достаточна дпя поддержания первого порогового элемента 11 в сработанном состоянии 15 и напряжение с его выхода через первый элемент ИПИ 8 запирает блок 5 управления тиристорами и через второй элемент ИЛИ 9 поддерживает электронный ключ 19 в открытом состоянии. 20

При этом тиристоры запираются, и с некоторой задержкой срабатывает реле

2, производя.защитное отключение (Эта задержка, обусловленная инер ционностью элемента 15 и реле 2, в 25 сумме подбирается по требованиям .безопасности не больше 0,1 с). При этом зажигается первый световой индикатор 16, свидетельствующий об утечке в кабеле. Таким образом конт- Э0 .ролируется сопротивление изоляции кабеля. Запирание тиристоров при помощи синхроимпульса, вырабатываемого первым нуль-органом 6, приводит ,к отсутствию напряжения в кабеле на весь период измерения сопротивления изоляции, обеспечивая высокую точность измерения и помехоустойчивости устройства. Щ

В случае возникновения утечки со стороны вторичной обмотки трансформатора тиристорного выпрямителя переменное напряжение складывается с напряжением источника 4 постоянного напряжения. При этом в положительный полупериод пороговый элемент 11 срабатывает, а в отрицательный — отпускает вследствие встречного действия .отрицательного полупериода на источ- 50 ник 4 и уменьшения оперативного тока:,.

i, ниже порога срабатывания. В этом .случае на выходе первого порогового элемента 11 присутствует напряжение с частотой S0 Гц, которое выделяется 15

4ильтром 13 и приводит к срабатыванию второго порогового элемента 12.

При этом зажигается второй световой индикатор 8 "Утечка в аппарате" и происходит защитное отключение, Таким образом осуществляется индикация поврежденных цепей.

Тнристорное устройство управления и защиты электромагнитной муфты привода горной машины осуществляет активный самоконтроль исправности элементов, что исключает потерю управляемости устройства, уменьшает вероятность создания аварийных ситуаций, повышает безопасность обспуживающего персонапа.

При возникновении утечки в кабеле или при прикосновении человека к токоведущему проводу осуществляется быстрое снятие напряжения с кабеля с последующим отключением при помощи реле 2.

Таким образом достигается реэер вирование защитного отключения и более высокое быстродействие отключения опасного напряжения в кабеле.

Формула из обр ет ения

Тиристорное устройство управления и защиты электромагнитной муфты привода горной машины, содержащее источник переменного напряжения, источник постоянного напряжения, первый фильтр, электромагнитное реле, блок управления тиристорами, выход которого связан с управляющим входом тиристорного выпрямителя, выходные клеммы которого подключены к нагрузке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных воэможностей устройства, оно снабжено вторым фильтром, электронным ключом, инерционным звеном, квазипиковым детекто. ром, задатчиком тока возбуждения, двумя пороговыми элементами, тремя элементами ИЛИ, тремя световыми индикаторами и двумя нуль-органами, причем выход источника переменного напряжения подключен к входу первого нуль-органа, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу блока управления тиристорами, а выход второго элемента ИПИ - к управляющему вхо) у электронного ключа, выход которого соединен через первый фильтр с входом нагрузки, выход источника постоянного напряжения

1273547

8 lкаУу няюча

К исмочнинц постаяннто кап,о мгныФ

4се.2 Ю1

8b/Хад связан с входом первого порогового элемента, первый выход которого подключен к магистральному входу электронного ключа, а второй выход первого порогового элемента подключен к входам квазипикового детектора, второго фильтра, первого светового индикатора, а также к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ и к первому входу третьего элемента

ИЛИ, выход которого через инерцион.ное звено соединен с входом электромагнитного реле, выход второго фильтра связан с входом второго порогового элемента, выход которого соединен <5 с входом второго светового индикатора и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход квазипикового детек" тора связан с входом второго нульоргана, выход которого соединен с входом третьего светового индикатора и с третьим входом третьего элемента ИЛИ, а выход задатчика тока возбуждения подключен к второму входу блока управления тиристорами, при этом тиристорный выпрямитель выполнен в виде двухполупериодного управляемого выпрямителя с трансформатором, имеющим средний вы вод.

1273547 q азиз . Мп

Составитель И.Иазаркина

Редактор М.Циткина Техред В.Кадар Корректор Т ° Колб

Заказ 6403/28 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4