专利名称：一种可控硅定子调压调速并联运行电气控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于调压调速电气传动控制技术，特别涉及一种满足大型起重运输机械中 大容量、多台电动机，且需要进行调速、具有稳定低速运行用的三拖二模式的可控硅定子调 压调速电气控制系统。
背景技术：
在冶金行业的炼铁或炼钢等车间中使用一种吊运液态金属铁水包或钢水包的大 型铸造起重机。按照国家相关标准的规定，其吊运钢包的主起升机构机械传动系统必须采 用两台电机驱动，一旦一台电动机出现故障，另一台电机仍可在短时内单独工作一个循环 (至少要求能够完成下放运行)，将液态金属包安全平稳地下放到支撑面。其主起升机构平 面布置图，如图1所示。目前的冶炼工艺和技术都比上世纪七、八十年代发生了很大变化，对起重机的传 动控制系统的要求也有了较大的提高。为了提高产量和效率，一般都对起升机构提出了调 速要求，以满足准确、快速对位的工艺要求。而出于成本的考虑，可控硅定子调压调速系统 就被广泛的使用在起升机构中。在一般情况下，都采用一台调速装置同时拖动两台电动机 的模式(简称一拖二模式)，以节约成本、减少备件数量以及维护工作量，并且只有这样才 能满足一台电动机故障时，用剩余的一台电动机继续工作完成一个工作循环的目的。但是， 对于起吊重量超过300t，并且起升速度较高的铸造起重机，由于每台主起升机构电动机的 容量(功率)较大(一般超过300kW)、电流较大(一般超过600A)，当采用德国西门子公 司或芬兰ABB公司的定子调压调速控制系统时，因其输出电流有限(单套装置输出电流在 1000A以内)，一套控制系统就不足以同时带动两台电动机正常工作(两台电动机同时工作 需要2*600A = 1200A电流)。并且，如果不是电动机故障，而是调压调速装置故障时，就不 能满足国家相关标准的规定，不能实现继续带负载运行，完成一个工作循环的目的。
发明内容
本发明的目的就是克服以上所述现有技术的可控硅定子调压调速装置容量存在 的不能满足大吨位起重机一拖二运行时容量不足的缺陷，提供一种即使一台调压调速装置 故障，也能够使大型起重机的主起升机构继续完成一个工作循环的三拖二模式的可控硅定 子调压调速电气控制系统。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下一种可控硅定子调压调速电气控制系统，包括由转换开关和可控硅定子调压调速 装置串联组成的供电装置，由转换开关、电动机、转子电阻器及接触器组成的驱动装置；其 特征在于所述的供电装置有三套，驱动装置有两套；所述的三套供电装置调节的输出电 压并联后，再连接两套驱动装置并供电；其中三套供电装置包括八台转换开关，三套可控硅定子调压调速装置。即第一转换开 关1、第二转换开关2、第三转换开关3、第四转换开关7，第五转换开关8、第六转换开关9、第七转换开关10和第八转换开关11 ；即第一可控硅定子调压调速装置4、第二可控硅定子 调压调速装置5和第三可控硅定子调压调速装置6 ；三套供电装置电路分别由第一转换开关1、第四转换开关7、及第一可控硅定子调 压调速装置4串联组成；由第二转换开关2、第五转换开关8与第二可控硅定子调压调速装 置5串联组成；由第三转换开关3、第六转换开关9与第三可控硅定子调压调速装置6串联 组成；两套驱动装置包括两台电动机，既第1号电动机12和第2号电动机13 ；两套转子 电阻器，即第一转子电阻器16和第二转子电阻器17 ；以及两套接触器，即第二接触器14和 第二接触器15 ；两套驱动装置电路分别由第七转换开关10与第1号电动机12、第1号电动机的转 子电阻器16及接触器14组成；由第八转换开关11与第2号电动机13、第2号电动机的转 子电阻器17及接触器15组成。本发明采用三台可控硅定子调压调速装置并联运行，同时拖动两台电动机的传动 模式(简称三拖二)，从设计角度去看，这种并联工作系统，既解决了大型提升机构传动系 统中，双电机运行时速度不同步或电流不均衡的问题，又解决了单个控制系统自我备份的 问题；从使用角度看，既可以满足正常的运行状况要求，又可以通过对装置与电机的不同切 换方式，满足用户和国家相关标准提出的系统在一台装置或一台电机事故状态下仍然能驱 动电动机完成一个工作循环或短时低速运行等，避免引起整个生产线停工的要求。本发明与现有技术相比，由于采用了上述技术方案，解决了单一可控硅定子调压 调速装置驱动两台电动机容量不足的问题，并满足了冶金起重机安全规范中规定的故障运 行原则。并且具有以下突出实质性特点和显著有益效果(1)三套可控硅定子调压调速装置并联使用，克服了单套调速装置容量不足的缺 陷，满足起重机双电机同时运行的要求。(2)三套可控硅定子调压调速装置可互为备用，如有一台装置发生故障，可以迅速 地完成转换，完成铸造起重机规定的故障运行要求。(3)三套可控硅定子调压调速装置并联使用，提供了足够的输出电流，当两台电动 机中的一台故障时，通过切换，能够提供单电机过载运行所需的足够大的电流，完成铸造起 重机规定的故障运行要求。本发明可广泛地应用在冶金和其它企业。
图1是本发明的起升机构布置平面示意图；图2是本发明的并联主回路示意具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。图1所示，大型起重机主起升机构的机械传动系统采用两台电动机12、13(第1号 和第2号电动机)驱动同一台减速机18工作，减速机为大型长减速机，并在低速轴处硬连 接，最终带动两套钢丝绳卷筒19、20缠绕钢丝绳。
图2所示，大型起重机主起升机构的三拖二模式的可控硅定子调压调速电气控制 系统。该调压调速电气控制系统包括三套供电装置、及两套驱动装置，所述的三套供电装置 调节的输出电压并联后，再连接两套驱动装置并供电。其中所述的三套供电装置包括八台转换开关，三套可控硅定子调压调速装置；即第一 转换开关1、第二转换开关2、第三转换开关3、第四转换开关7，第五转换开关8、第六转换 开关9、第七转换开关10和第八转换开关11 ；即第一可控硅定子调压调速装置4、第二可控 硅定子调压调速装置5和第三可控硅定子调压调速装置6 ；所述的三套供电装置的电路分 别由第一转换开关1、第四转换开关7、及第一可控硅定子调压调速装置4串联组成；由第二 转换开关2、第五转换开关8与第二可控硅定子调压调速装置5串联组成；由第三转换开关 3、第六转换开关9与第三可控硅定子调压调速装置6串联组成。所述的两套驱动装置包括两台电动机，既第1号电动机12和第2号电动机13 ；两 套转子电阻器，即第一转子电阻器16和第二转子电阻器17 ；以及两套接触器，即第一接触 器14和第二接触器15 ；所述的两套驱动装置的电路分别由第七转换开关10与第1号电动 机12、第1号电动机的转子电阻器16及接触器14组成；由第八转换开关11与第2号电动 机13、第2号电动机的转子电阻器17及接触器15组成。所述第1号和第2号电动机的速度由三套供电装置中的可控硅定子调压调速装 置、第1号电动机的电阻器16和第2号电动机的电阻器17、以及为切换电阻值大小而配套 第1号电动机的接触器14、第2号电动机的接触器15共同作用所决定。本发明可控硅定子调压调速电气控制系统的工作方式大型起重机主起升机构采用三拖二模式的可控硅定子调压调速电气控制系统，在 正常运行时，可以实现二拖二运行或三拖二运行。二拖二运行时，可以是三套供电系统的任意二套工作。如第一转换开关1、第二转 换开关2、第四转换开关7与第五转换开关8合间，串联上第一可控硅定子调压调速装置4 与第二可控硅定子调压调速装置5组成；也可以是第二转换开关2、第三转换开关3、第五转换开关8与第六转换开关9合 闸，串联上第二可控硅定子调压调速装置5与第三可控硅定子调压调速装置6组成；还可以是第一转换开关1、第三转换开关3、第四转换开关7、第六转换开关9合闸， 串联上第一可控硅定子调压调速装置4与第三可控硅定子调压调速装置6组成。三拖二运行时，则需将三套供电装置的转换开关和三套可控硅定子调压调速装置 全部串联才能组成。当一台电动机故障时，将与其串联的转换开关断开，即可实现单电动机短时运行 完成一个工作循环的功能。如第1号电动机12发生故障时，需将第七转换开关10断开， 实现二套或三套供电装置同时驱动第2号电动机13的状态。此时应注意的是，应根据供电 装置电流输出能力、起重机所吊负载及电动机的电流、过载倍数等参数来决定是否能够二 拖一安全运行，但保险的方案是三拖一，即三套供电装置拖动一套驱动电动机。当一套供电装置故障时，可分两种情况来处理1)单台调压调速装置的输出电流容量足够，正常工作时采用二拖二运行方式 (如第一和第二可控硅定子调压调速装置4、5运行)，此时将有故障的可控硅定子调压调 速装置(如第二可控硅定子调压调速装置幻上、下相连的第二转换开关2与第五转换开关8断开，再将第三转换开关3与第六转换开关9合闸，使第一和第三可控硅定子调压调速 装置4、6同时投入运行，即可达到正常工作的目的。2)单台调压调速装置的输出电流容量不足，正常工作时就是采用三拖二运行方 式，此时先将有故障的可控硅定子调压调速装置(如第二可控硅定子调压调速装置5)上、 下相连的第二转换开关2与第五转换开关8断开，再断开一台电动机(如第2号电动机 13)前串联的转换开关(如第八转换开关11)，使用两套第一和第三可控硅定子调压调速 装置4、6的电流输出能力，共同驱动一台电动机(如第2号电动机12)，达到二拖一短时 运行完成一个工作循环的目的。在正常运行和故障运行时，都要进行不同的装置参数设置，才能保证主起升机构 系统的安全稳定运行。特别是单电动机运行时需注意1)电动机由两台工作变换为一台工作了，相应的可控硅调压调速装置的“电动机 电流参数”要改变，以达到电机过流保护功能。2)单电动机运行时，应降低主起升机构工作级别，不可以长时间运行，此时，电动 机工作在S3-25%状态。3)单电动机运行时必须保证事故电动机还可以无障碍转动，四台制动器动作同
止
少ο4)单电动机运行时，无论是三套装置并联驱动，还是两套装置并联驱动，都必须将 一台装置设定为主装置，而另外的一套或两套调压装置则必须设定为从装置。应用示例在为某钢铁公司设计的350/80t铸造起重机，主起升机构都是采用所述三拖二模 式的定子调压调速控制系统。控制系统中动力回路电源采用AC380V、控制回路电源采用 AC220V;调速装置选用三套西门子SIMOTRAS HD 6SG70系列产品并联运行；电动机选用两 台国产HR系列500kW绕线电动机。现场调试结束后已经正常使用四年。实践证明，这种 三拖二的并联传动系统，解决了双电动机运行时速度不同步或电流不均衡的问题、系统自 我备份的问题，完全满足了大型提升机构传动系统的正常运行要求以及在一台调压调速装 置或一台电机故障状态下带故障运行的要求。
权利要求
1. 一种可控硅定子调压调速电气控制系统，包括由转换开关和可控硅定子调压调速装 置串联组成的供电装置，由转换开关、电动机、转子电阻器及接触器组成的驱动装置；其特 征在于所述的供电装置有三套，驱动装置有两套；所述的三套供电装置调节的输出电压 并联，再连接两套驱动装置并供电；其中所述的三套供电装置包括八台转换开关，三套可控硅定子调压调速装置；即第一转换 开关(1)、第二转换开关O)、第三转换开关(3)、第四转换开关(7)，第五转换开关(8)、第 六转换开关(9)、第七转换开关(10)和第八转换开关(11)；即第一可控硅定子调压调速装 置G)、第二可控硅定子调压调速装置( 和第三可控硅定子调压调速装置(6)；所述的三 套供电装置的电路分别由第一转换开关(1)、第四转换开关(7)、及第一可控硅定子调压调 速装置串联组成；由第二转换开关O)、第五转换开关(8)与第二可控硅定子调压调速 装置(5)串联组成；由第三转换开关(3)、第六转换开关(9)与第三可控硅定子调压调速装 置(6)串联组成；所述的两套驱动装置包括两台电动机，既第1号电动机(1 和第2号电动机(1 ；两 套转子电阻器，即第一转子电阻器(16)和第二转子电阻器(17)；以及两套接触器，即第一 接触器(14)和第二接触器(1 ；所述的两套驱动装置的电路分别由第七转换开关(10)与 第1号电动机(12)、第1号电动机的转子电阻器(16)及接触器(14)组成；由第八转换开 关(11)与第2号电动机(13)、第2号电动机的转子电阻器(17)及接触器(15)组成。
全文摘要
本发明提供了一种可控硅定子调压调速电气控制系统，包括由转换开关和可控硅定子调压调速装置串联组成的供电装置，由转换开关、电动机、转子电阻器及接触器组成的驱动装置；其特点是供电装置有三套，驱动装置有两套；所述的三套供电装置调节的输出电压并联后，再连接两套驱动装置并供电。它解决了大型提升机构传动系统中，双电机运行时速度不同步或电流不均衡的问题，解决了单个控制系统自我备份的问题；可满足正常的运行状况要求，又可通过对装置与电机的不同切换方式，满足国家相关标准和用户提出的系统在一台供电装置，或一台电机事故状态下仍然能驱动电动机完成一个工作循环或短时低速运行等，避免引起整个生产线停工的要求。
文档编号H02P5/46GK102142799SQ20111008585
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者刘焕江, 吴建华, 周亮亮 申请人:太原重工股份有限公司