Вибухобезпечний пристрій керування електродвигунами

1. Вибухобезпечний пристрій керування електродвигунами, який містить корпус з розміщеними в ньому роз'єднувачем, блоком живлення, апаратурою комутації, контролю, керування й захисту, виконаний із двох послідовно з'єднаних відділень, закритих з торців кришками, у верхній частині корпусу розміщена клемна коробка з кабельними уведеннями, який відрізняється тим, що в першому відділенні встановлені роз'єднувач, блок живлення, апаратура комутації й контролю, електрично зв'язані з апаратурою керування й захисту, виконаною у вигляді перетворювача частоти, встановленого у другому відділенні. 2. Вибухобезпечний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що корпус перетворювача частоти прикріплений до стінок другого відділення через електроізолятори й підключений до вказаних стінок через конденсатор. 3. Вибухобезпечний пристрій за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що додатково уведений гальмовий резистор, закріплений у другому відділенні корпусу й підключений до гальмового переривника, встановленого в перетворювачі частоти. U 2 UA 1 3 Такий пристрій використається для регулювання швидкості руху підземних монорейкових і нагрунтовіх доріг у вугільних шахтах, небезпечних по газу (метану) і вугільного пилу. До недоліків пристрою ставляться більші габарити й маса. Наявність окремих вибухобезпечних магнітних пускачів і рідинного реостата ускладнює монтаж, обслуговування й керування пристроєм, знижує його експлуатаційну надійність і приводить до великої витрати електроенергії. Відомо також комплектний вибухобезпечний розподільний пристрій. Цей розподільний пристрій складається з окремих жорстко зв'язаних між собою циліндричних відсіків з герметичними кришками. На кожному відсіку встановлена клемна коробка з кабельними уведеннями [2]. Розподільний пристрій призначений для дистанційного керування декількома приводними електродвигунами. До недоліків пристрою відносяться більші габарити, маса, складність обслуговування й керування, а також неможливість плавного регулювання частоти обертання асинхронних двигунів. Найближчий аналог, що збігається з корисною моделлю по більшості істотних ознак, представляє собою вибухобезпечний пристрій керування електродвигунами. Зазначений пристрій містить, корпус із розміщеними в ньому роз'єднувачем, блоком живлення, апаратурою комутації, контролю, керування й захисту. Корпус здійсненний із двох послідовно з'єднаних відділень, закритих з торців кришками. У верхній частині корпуса розміщена клемна коробка з кабельними уведеннями [3]. У найближчому аналогу плавне регулювання частоти обертання асинхронних двигунів здійснюється за допомогою перетворювача асинхронновентильного каскаду. Однак пристрій за найближчим аналогом має ряд істотних недоліків. У пристрої за найближчим аналогом застосована система водяного охолодження силового блоку з силовими напівпровідниковими модулями, а також рідинні вогнепрепинителі, пристрої настроювання блоків керування й захисту. Все це ускладнює конструкцію й знижує експлуатаційну надійність роботи найближчого аналога. Крім того, така конструкція виключає можливість регулювання швидкості руху підземних монорейкових і нагрунтовіх доріг. Завданням пропонованої корисної моделі є підвищення експлуатаційної надійності роботи вибухобезпечного пристрою керування електродвигунами, спрощення конструкції, розширення функціональних можливостей. Поставлене завдання вирішується в такий спосіб. Аналогічно відомому, що заявляється вибухобезпечний пристрій керування електродвигунами, містить корпус, з розміщеними в ньому роз'єднувачем, блоком живлення, апаратурою комутації, контролю, керування й захисту. Корпус виконаний із двох послідовно з'єднаних відділень, закритих з торців кришками. У верхній частині корпуса розміщена клемна коробка з кабельними уведеннями. Але на відміну від найближчого аналога у вибухобезпечному пристрої керування електродви 26655 4 гунами що заявляється, в першому відділенні корпуса встановлені роз'єднувач, блок живлення, апаратура комутації й контролю. У другому відділенні встановлена апаратура керування й захисту, яка виконана у вигляді перетворювача частоти. Перетворювач частоти має електричний зв’язок з роз'єднувачем, блоком живлення, апаратурою комутації й контролю. Перераховані вище істотні ознаки корисної моделі, відмінні від найближчого аналога, необхідні й достатні у всіх випадках, на яких поширюється правова охорона корисної моделі. Таке виконання відмінних ознак дозволяє спростити конструкцію пристрою, знизити температуру усередині корпуса й розширити функції керування й захисту. Корпус перетворювача частоти пропонується закріпити до стінок другого відділення через електроізолятори й підключити до вказаних стінок через конденсатор. Це підвищить рівень вибухобезпечністі. Пропонується додатково ввести гальмовий резистор, закріпити його в другому відділенні корпуса й підключити до гальмового переривника встановленому в перетворювачі частоти. Таке виконання розширює функціональні можливості корисної моделі. Пропонується також додатково ввести дроселі, входи яких підключити до виходу перетворювача частоти. Дроселі встановити в другому відділенні корпуса. Таке рішення розширює захисні функції пристрою, що заявляється. Апаратура комутації може бути виконана із двох контакторів. Вхідні затискачі першого контактора через захисний автомат пропонується підключити до вихідних затискачів роз'єднувача, а вхідні затискачі другого підключити до виходу перетворювача частоти або до виходу дроселів. Другий контактор може бути виконаний вакуумним. Таке виконання додатково розширює функціональні можливості корисної моделі. На стінках верхньої половини бічних поверхонь другого відділення пропонується виконати ребра охолодження. Як варіант, пропонується ребра охолодження виконати із внутрішньої й зовнішньої сторони стінок другого відділення. Виконання ребер охолодження підвищує систему охолодження всього вибухобезпечного пристрою керування електродвигунами при одночасному його спрощенні. Пропонується клемну коробку з кабельними уведеннями встановити у верхній частині першого відділення й відокремити її від нього вибухонепроникненной перегородкою, що підвищує рівень вибухобезпечності. Для зручності роботи пропонується на кришці першого відділення додатково встановити кнопки кнопкового поста для керування другим контактором, а також дисплей індикації поточних параметрів перетворювача частоти. Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями, де: 5 - на Фіг.1 зображений загальний вид вибухобезпечного пристрою керування електродвигунами; - на Фіг.2 - той же вид у розрізі; - на Фіг.3 показана схема електричних з'єднань силових елементів вибухобезпечного пристрою керування електродвигунами. Вибухобезпечний пристрій керування електродвигунами виконано у вигляді єдиного вибухонепроникненного корпуса. Корпус пристрою складається із двох послідовно з'єднаних відділень 1 і 2, закритих з торців кришками 3 і 4. Клемна коробка 5 установлена у верхній частині відділення 1 і відділена від нього вибухонепроникненной перегородкою 7. У відділенні 1, розміщені: роз'єднувач 8, блок живлення 9 і апаратура комутації. Апаратура комутації містить у собі перший контактор 10, що через захисний автомат 11 підключений до вихідних затискачів роз'єднувача 8 і другий вакуумний контактор 12. Для зручності роботи на кришці 3 відділення 1 установлені кнопки кнопкового поста 13 для керування контактором 12. На кришку 3 виведений дисплей 14 індикації поточних параметрів апаратури керування й захисти виконаної у вигляді перетворювача частоти 15, установленого у відділенні 2. Перетворювач частоти 15 виконаний у єдиному корпусі й складається з випрямляча, ланки постійного струму й інвертора ШІМ. Корпус перетворювача частоти 15 закріплений до стінок відділення 2 через електроізоляторі 16 і заземлений через конденсатор 17. Перетворювач частоти 15 електрически пов'язаний з роз'єднувачем 8 і вакуумним контактором 12. У відділенні 2 установлені також гальмовий резистор 18, підключений до гальмового переривника 19 установленому в перетворювачі частоти 15. У цьому ж відділенні встановлені дроселі 20, входи яких підключені до виходу перетворювача частоти 15. Вхідні затискачі вакуумного контактора 12 підключені до виходу перетворювача частоти 15 або до виходу дроселів 20. На стінках верхньої половини бічних поверхонь відділення 2 виконані ребра охолодження 21, які встановлені із внутрішньої й зовнішньої сторони стінок відділення 2. Робота вибухобезпечного пристрою керування електродвигунами (далі пристрій) показана на прикладі регулювання швидкості руху потяга підземних монорейкових і нагрунтових доріг. Підготовка пристрою до роботи. Силовими кабелями через кабельні уведення 6 клемної коробки 5 пристрій підключається до джерела живлення трифазного струму, виконаному у вигляді трансформаторної підстанції, і асинхронним двигунам потяга (на кресленнях не показані). Напруга від джерела живлення трифазного струму подається на вхід перетворювача частоти 15 шляхом включення роз'єднувача 8. Після ініціалізації перетворювач частоти 15 готовий до роботи. По команді із кнопкового поста 13 включається 26655 6 вакуумний контактор 12, і рушійний асинхронний двигун потяга підключається до виходу перетворювача частоти 15. Одночасно подається напруга на захисний автомат 11 і через нього на вхідні затискачі контактора 10, керування асинхронним двигуном електрогідравлічного гальма. Електрогідравлічне гальмо загальмоване. Пристрій готовий до роботи. Робота пристрою. Алгоритм керування рушійним асинхронним двигуном транспортного засобу й керування контактором 10 електрогідравлічного гальма реалізує мікропроцесорна система керування перетворювача частоти 15. Перед початком руху, автоматично, по команді перетворювача частоти 15, відбувається розгальмовування електрогідравлічного гальма, подачею напруги живлення на його асинхронний двигун контактором 10. Одночасно, по команді перетворювача частоти 15, запускається рушійний асинхронний двигун транспортного засобу. Технологічне припинення електропривода транспортного засобу здійснюється в такий спосіб. При досягненні електроприводом нульової швидкості, електрогідравлічне гальмо загальмовує механізм механічного приводу транспортного засобу через відключення його асинхронного двигуна контактором 10, по сигналу від перетворювача частоти 15. Для забезпечення гальмового режиму, при керованому припиненні руху транспортного засобу, у пристрої застосоване електричне гальмування, при якому енергія гальмування через гальмовий переривник 19, установлений у перетворювачі частоти 15, підключається до гальмового резистора 18. Рух транспортного засобу в протилежному напрямку здійснюється реверсуванням напрямку обертання його рушійного асинхронного двигуна шляхом безконтактної зміни чергування фаз на виході перетворювача частоти 15. По закінченні роботи транспортний засіб зупиняється. При цьому по команді перетворювача частоти 15 відбувається відключення рушійного асинхронного двигуна. Контактором 10 відключається асинхронний двигун електрогідравлічного гальма, і механізм механічного приводу загальмовується. Кнопковим постом 13 здійснюється відключення вакуумного контактора 12. Вхід перетворювача частоти 15 відключається роз'єднувачем 8 від напруги джерела живлення трифазного струму. Захист від струмів витоку на землю в приєднаннях, що відходять, здійснюється апаратом, розміщеним у живильній підстанції. Апарат (на кресленні не показаний), при досягненні величини струму витоку більше припустимої, відключає вакуумний контактор 12. Після усунення ушкодження кнопковим постом 13 вакуумний контактор 12 підключає рушійний асинхронний двигун транспортного засобу до виходу перетворювача частоти 15. Захист електропривода транспортного засобу від ушкоджень забезпечується перетворювачем частоти 15. При спрацьовуванні захисту відбувається аварійне припинення перетворювача часто 7 ти 15. Відключаються рушійний асинхронний двигун і асинхронний двигун електрогідравлічного гальма. Загальмовується механізм механічного приводу й транспортний засіб зупиняється. Вибухобезпечний пристрій керування електродвигунами знайде широке застосування при регулюванні швидкості руху підземних монорейкових і нагрунтових доріг у вугільних шахтах, небезпечних по газу (метану) і вугільного пилу в замін електроустаткування на діючої нині канатної нагрунтової дороги типу ДКНВ. Пропонований вибухобезпечний пристрій керування електродвигунами, при значно менших габаритах і масі, спрощує його обслуговування, підвищує експлуатаційну надійність і значно знижує витрата електроенергії. Крім того, такий пристрій має розширені функціональні можливості. У вибухобезпечному пристрої, що заявляється, керування електродвигунами застосування 26655 8 перетворювача частоти забезпечує наступні види захистів: від короткого замикання в перетворювачі, в асинхронному двигуні й живильному його кабелі; перевантаження по струму; зниженої напруги живлення; підвищеної напруги живлення; від перевищення температури силових напівпровідникових елементів перетворювача частоти; відсутності фази живильної мережі; перегріву гальмового резистора; обриву фази в ланцюзі асинхронного двигуна. Джерела інформації: 1. Дорога канатна нагрунтована вдосконалена ДКНУ (виконання ДКНВ1, ДКНВ2), Посібник з експлуатації ДКНВ 1(2).00.00.000РЕ, Луганськ - Донбас, 2005. 2. Авторське посвідчення СРСР №604067, кл. Н 02 В 13/00, 1978. 3. Авторське посвідчення СРСР №843061, кл. Н 02 В 7/00, 1981, (найближчий аналог). 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 26655 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601