一種高壓繞線型電機(jī)提刷控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓繞線型電機(jī)的啟動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種高壓繞線型電機(jī)提刷控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓繞線型電機(jī)是異步電機(jī)的一類，它是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟(jì)各部門中應(yīng)用最為廣泛而且需要量最大的一種電機(jī)。金屬切削機(jī)床、乳鋼設(shè)備、鼓風(fēng)機(jī)、粉碎機(jī)、水栗、油栗、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、礦山機(jī)械等，絕大部分都采用異步電機(jī)拖動(dòng)。電力拖動(dòng)中，絕大多數(shù)的拖動(dòng)電機(jī)為異步電機(jī)，其用電量約占電網(wǎng)總負(fù)荷的60%。對某些重載下啟動(dòng)的恒轉(zhuǎn)矩生產(chǎn)機(jī)械(磨機(jī)、破碎機(jī)等)不僅要限制起動(dòng)電流，而且還要求有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在這種情況下起動(dòng)性能較好的繞線型電機(jī)被廣泛的使用，如圖1a所示，通常高壓繞線型電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接外部起動(dòng)電路，轉(zhuǎn)子回路通過集電環(huán)和碳刷與外部起動(dòng)電路連接，外部起動(dòng)電路主要由可變電阻組成，通過調(diào)節(jié)電阻的大小，降低起動(dòng)電流，從而提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改善電機(jī)的啟動(dòng)性能。
[0003]雖然轉(zhuǎn)子回路串接的外部起動(dòng)電路僅在高壓電機(jī)起動(dòng)的半分鐘左右時(shí)間內(nèi)起作用，但起動(dòng)后，如圖1b所示，通過轉(zhuǎn)子回路外部起動(dòng)電路短路接觸器KM3短接外部起動(dòng)電路，運(yùn)行過程中集電環(huán)與碳刷連續(xù)摩擦，存在以下缺點(diǎn):
[0004]⑴碳刷消耗量大，運(yùn)行成本高；
[0005]⑵摩擦產(chǎn)生碳粉容易引起短路起弧故障；
[0006]⑶碳刷檢查更換、碳粉清理等日常維護(hù)工作量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種高壓繞線型電機(jī)提刷控制系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)控制高壓繞線型電機(jī)集電環(huán)和碳刷僅在起動(dòng)的半分鐘左右時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生摩擦，起動(dòng)完畢后自動(dòng)短接集電環(huán)并且提起碳刷，克服運(yùn)行過程中集電環(huán)與碳刷連續(xù)摩擦的弊病。
[0008]本發(fā)明的第二目的在于提供一種基于上述高壓繞線型電機(jī)提刷控制系統(tǒng)的高壓繞線型電機(jī)提刷控制方法。
[0009]本發(fā)明的第一目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種高壓繞線型電機(jī)提刷控制系統(tǒng)包括第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、設(shè)置在電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的集電環(huán)短路開關(guān)、分別對應(yīng)設(shè)置在碳刷落下和提起位置處的第一接近開關(guān)和第二接近開關(guān)、分別對應(yīng)設(shè)置在集電環(huán)短路開關(guān)打開和閉合位置處的第三接近開關(guān)和第四接近開關(guān)、第一繼電器以及第二繼電器；
[0010]第一伺服電機(jī)連接碳刷提起及下落部件，通過第一伺服電機(jī)控制碳刷提起或者下落，第二伺服電機(jī)連接集電環(huán)短路開關(guān)，通過第二伺服電機(jī)控制集電環(huán)短路開關(guān)打開或者閉合；
[0011]第一伺服電機(jī)分別通過控制其正反轉(zhuǎn)的第一接觸器和第二接觸器連接電源，第二伺服電機(jī)分別通過控制其正反轉(zhuǎn)的第三接觸器和第四接觸器連接電源；
[0012]第二繼電器和第一接近開關(guān)串接在第一接觸器的線圈回路中，通過第二繼電器和第一接近開關(guān)控制第一接觸器的工作狀態(tài)；第四接近開關(guān)和第二接近開關(guān)串接在第二接觸器的線圈回路中，通過第四接近開關(guān)和第二接近開關(guān)控制第二接觸器的工作狀態(tài)；第一接近開關(guān)和第三接近開關(guān)串接在第三接觸器的線圈回路中，通過第一接近開關(guān)和第三接近開關(guān)控制第三接觸器的工作狀態(tài)；第一繼電器和第四接近開關(guān)串接在第四接觸器的線圈回路中，通過第一繼電器和第四接近開關(guān)控制第四接觸器的工作狀態(tài)。
[0013]優(yōu)選的，所述集電環(huán)短路開關(guān)為三刀三擲開關(guān)，其中三個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)分別與電機(jī)轉(zhuǎn)子的三相線對應(yīng)連接，三個(gè)靜觸點(diǎn)相互連接，通過第二伺服電機(jī)控制三刀三擲開關(guān)處于打開或者閉合狀態(tài)。
[0014]優(yōu)選的，第二繼電器通過常開觸點(diǎn)連接在第一接觸器的線圈回路中，第一接近開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)連接在第一接觸器的線圈回路中；
[0015]第四接近開關(guān)通過常開觸點(diǎn)連接在第二接觸器的線圈回路中，第二接近開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)連接在第二接觸器的線圈回路中；
[0016]第一接近開關(guān)通過常開觸點(diǎn)連接在第三接觸器的線圈回路中，第三接近開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)連接在第三接觸器的線圈回路中；
[0017]第一繼電器通過常開觸點(diǎn)連接在第四接觸器的線圈回路中，第四接近開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)連接在第四接觸器的線圈回路中。
[0018]更進(jìn)一步的，所述第一接近開關(guān)和第三接近開關(guān)分別串接在高壓繞線型電機(jī)備妥回路中；高壓繞線型電機(jī)備妥回路中第一接近開關(guān)和第三接近開關(guān)串聯(lián)后并聯(lián)斷路器。
[0019]更進(jìn)一步的，所述第一接近開關(guān)通過常開觸點(diǎn)連接在高壓繞線型電機(jī)備妥回路，第三接近開關(guān)通過常開觸點(diǎn)連接在高壓繞線型電機(jī)備妥回路中，斷路器通過常開觸點(diǎn)連接在高壓繞線型電機(jī)備妥回路中。
[0020]本發(fā)明的第一目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于上述高壓繞線型電機(jī)提刷控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的高壓繞線型電機(jī)提刷控制方法，包括碳刷提起步驟和碳刷落下步驟；
[0021]碳刷提起步驟如下:
[0022]S11、高壓繞線型電機(jī)起動(dòng)完畢后，發(fā)送電機(jī)起動(dòng)完畢信號(hào)至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收到電機(jī)起動(dòng)完畢信號(hào)后，延時(shí)t秒后控制第一繼電器工作，通過第一繼電器控制第四接觸器的線圈回路通電，第四接觸器吸合，驅(qū)動(dòng)第二伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制集電環(huán)短路開關(guān)閉合，集電環(huán)短路；
[0023]S12、集電環(huán)短路閉合位置處第四接近開關(guān)感應(yīng)到集電環(huán)閉合后，通過第四接近開關(guān)控制第四接觸器的線圈回路斷電，第二伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)通過第四接近開關(guān)控制第二接觸器的線圈回路通電，第二接觸器吸合，驅(qū)動(dòng)第一伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制碳刷提起；
[0024]S13、碳刷提起位置處的第二接近開關(guān)感應(yīng)到碳刷提起后，通過第二接近開關(guān)控制第二接觸器的線圈回路斷電，第一伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0025]碳刷落下步驟如下:
[0026]S21、高壓繞線型電機(jī)停止運(yùn)行后，發(fā)送停機(jī)信號(hào)至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收到電機(jī)停止信號(hào)后，控制第二繼電器工作，通過第二繼電器控制第一接觸器的線圈回路通電，第一接觸器吸合，驅(qū)動(dòng)第一伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制碳刷落下；
[0027]S22、碳刷落下位置處第一接近開關(guān)感應(yīng)到碳刷落下后，通過第一接近開關(guān)控制第一接觸器線圈回路斷電，第一伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過第一接近開關(guān)控制第三接觸器的線圈回路通電，第三接觸器吸合，驅(qū)動(dòng)第二伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制集電極短路開關(guān)打開；
[0028]S23、集電極短路開關(guān)打開位置處的第三接近開關(guān)感應(yīng)到集電環(huán)短路開關(guān)打開后，通過第三接近開關(guān)控制第三接觸器線圈回路斷電，第二伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029]優(yōu)選的，第一繼電器通過常開觸點(diǎn)連接在第四接觸器的線圈回路中，第四接近開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)連接在第四接觸器的線圈回路中；第四接近開關(guān)通過常開觸點(diǎn)連接在第二接觸器的線圈回路中，第二接近開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)連接在第二接觸器的線圈回路中；
[0030]所述步驟Sll中控制第一繼電器工作，第一繼電器處于常閉觸點(diǎn)打開及常開觸點(diǎn)閉合狀態(tài)，第一繼電器的常開觸點(diǎn)閉合使得第四接觸器的線圈回路通電，第四接觸器吸合，驅(qū)動(dòng)第二伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制集電環(huán)短路開關(guān)閉合；
[0031]所步驟S12中集電環(huán)短路閉合位置處第四接近開關(guān)感應(yīng)到集電環(huán)閉合后，第四接近開關(guān)處于常閉觸點(diǎn)打開且常開觸點(diǎn)閉合狀態(tài)，第四接近開關(guān)的常閉觸點(diǎn)打開使得第四接觸器的線圈回路斷電，第二伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)第四接近開關(guān)常開觸點(diǎn)閉合使得第二接觸器的線圈回路通電，第二接觸器吸合，驅(qū)動(dòng)第一伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制碳刷提起；
[0032]所述步驟S13中碳刷提起位置處的第二接近開關(guān)感應(yīng)到碳刷提起后，第二接近開關(guān)處于常閉觸點(diǎn)打開及常開觸點(diǎn)閉合的狀態(tài)，第二接近開關(guān)的常閉觸點(diǎn)打開使得第二接觸器的線圈回路斷電，第一伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033]優(yōu)選的，第二繼電器通過常開觸點(diǎn)連接在第一接觸器的線圈回路中，第一接近開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)連接在第一接觸器的線圈回路中；第一接近開關(guān)通過常開觸點(diǎn)連接在第三接觸器的線圈回路中，第三接近開關(guān)通過常閉觸點(diǎn)連接在第三接觸器的線圈回路中；
[0034]所述步驟S21中控制第二繼電器工作，第二繼電器處于常閉觸點(diǎn)打開及常開觸點(diǎn)閉合狀態(tài)，第一繼電器的常開觸點(diǎn)閉合使得第一接觸器的線圈回路通道，第一