Электропривод Буровой Лебедки 0200 000000 023ПЗ

2 Патентные исследования и обзор публикаций

2.1 Обоснование предмета поиска

В дипломном проекте поставлена и выполнена задача анализа регулируемого электропривода буровой лебедки по системе ТП-ДПТ, поэтому целью патентной проработки и литературного обзора является рассмотрение электроприводов постоянного тока, тиристорных преобразователей частоты  
и фильтрокомпенсирующих устройств.

Патентный поиск проводился с использованием фонда ГОУ ВПО «УГНТУ» по источникам патентной документации России. В  связи  
с тем, что обновление технических средств происходит быстрыми темпами, выбрана глубина поиска с 2003 по 2008 гг.

Поиск производился по международной  патентной классификации (МПК), по подклассам: Н 02 J (подгруппа 3/18); Н 02 Р (подгруппа 5/06, 1/24, 5/16); Н 02 F (подгруппа 7/18); Н 02 Р (подгруппа 7/42); G 05 F (подгруппа 5/02). При этом был использован источник патентной информации – Интернет-издание Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам  
и товарным знакам ФГУ ФИПС (РОСПАТЕНТ).

2.2 Поиск по патентам

Результаты поиска по российским авторским  свидетельствам и патентам сведены  в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Результаты патентного поиска

Продолжение таблицы 2.1

В патенте №2308140 изобретение относятся к преобразовательной технике, предназначены для систем импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем с фазовым регулированием от магнитного усилителя и могут быть использованы в сочетании с другими фазосдвигающими устройствами. Задачей, на решение которой направлены заявленные способ и устройство управления тиристорами, является обеспечение работоспособности системы управления с фазовым регулированием от магнитного усилителя при любом значении результирующего сигнала управления, а также расширение арсенала технических средств. Единым техническим результатом, достигаемым  
при осуществлении заявленной группы изобретений, является фазовое регулирование импульсов управления тиристоров, включенных противофазно, от однофазного магнитного усилителя с самонасыщением с ограничением  
в нужных пределах диапазона угла регулирования независимо от величины результирующего сигнала управления магнитным усилителем  
по двух- и одноканальным схемам управления, и согласование работы формирователя импульсов с магнитным усилителем, независимо от величины напряжения питания и схемы соединения рабочих обмоток последнего. Указанный технический результат достигается тем, что при управлении тиристорами с фазовым регулированием от магнитного усилителя  
и формированием выходного импульса управления тиристором с помощью релаксационного генератора импульсов на однопереходном транзисторе  
с RC-цепью разрядом заряженного конденсатора RC-цепи на первичную обмотку импульсного трансформатора, цепи рабочей обмотки магнитного усилителя и релаксационного генератора питают от источника выпрямленного напряжения трапецеидальной формы, синхронизированного с напряжением питающей сети, согласно изобретению при появлении импульса питающего напряжения конденсатор RC-цепи заряжают до напряжения срабатывания однопереходного транзистора с постоянной времени, соответствующей максимальному углу регулирования и заданной резистором RC-цепи,  
а при появлении импульса управления с выхода магнитного усилителя конденсатор дозаряжают до напряжения срабатывания транзистора  
через другой резистор с постоянной времени, соответствующей минимальному углу регулирования.

В патенте №2313173, заявляемое изобретение относится  
к электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования электрических двигателей с шаговым вращением ротора для высокоточного позиционирования оптических устройств: предметного стола микроскопа  
и др. Техническим результатом является достижение высокой точности позиционирования простыми средствами. В способе управления электроприводом постоянного тока двигатель подключают к источнику питания коммутатором, управляемым сигналом с широтно-импульсной модуляцией, сформированным вычислительным устройством обратной связи по результату сравнения данных датчика исполнительного устройства  
с данными цели, при этом интервал между импульсами питания превышает время торможения до полной остановки двигателя.

В патенте за №2309890 изобретение относится к электроприводам механизмов подъема и опускания груза грузоподъемных машин. Устройство содержит электродвигатель постоянного тока, тиристорный выпрямитель, диод, шунтирующий контактор, контакторы динамического торможения, резисторы. Тиристорный выпрямитель установлен в цепи питания электродвигателя  
и соединен с генератором. Диод соединен с тиристорным выпрямителем. Выход диода подключен к цепи якоря электродвигателя. Шунтирующий контактор шунтирует диод. Контакторы динамического торможения, в цепи которых введены резисторы, соединены с тиристорным выпрямителем  
и электродвигателем постоянного тока. Технический результат заключается  
в повышении надежности работы электропривода грузоподъемного крана.

В патенте №2324271 используется в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве в системах автоматического регулирования для защиты высоковольтных выпрямителей для питания электрофильтров газоочистки и других регулируемых выпрямителей. Непрерывно измеряют фазу прохождения фронта импульса  
управления a тиристорным ключом преобразовательного агрегата, задаваемую системой автоматического регулирования, фазу фронта импульса тока нагрузки φ и вычисляют значение их разности. Если разность a - φ меньше или равна предельно допустимой величины угла отставания тока нагрузки,  
это нормальный режим работы. Если разность a - φ больше предельно допустимой величины – холостой ход. В этом случае формируют сигнал  
на уменьшение угла управления тиристорным ключом или на отключение автоматического выключателя в питающей цепи преобразователя. Другим отличием предлагаемого способа защиты является то, что непрерывно измеряют, в каждом полупериоде, текущее амплитудное значение напряжения на электрофильтре Uф и соответствующее амплитудное значение импульса тока нагрузки Iф. Если при заданном значении уровня  
перенапряжения Ua амплитудное значение импульса тока нагрузки Iа больше нуля, это нормальный режим работы электрофильтра. При этом ограничение амплитудного значения напряжения на электрофильтре осуществляется  
на уровне, максимально допустимом для данного типа преобразовательного агрегата. Если при заданном значении уровня перенапряжения Ua амплитудное значение импульса тока нагрузки Iф равно нулю – холостой ход. В этом случае формируют сигнал на изменение уровня ограничения перенапряжения  
на электрофильтре до величины Ua, значительно меньшей допустимого, например порядка тридцати, сорока процентов максимального амплитудного значения напряжения преобразователя, или формируют сигнал на отключение автоматического выключателя в питающей цепи преобразователя. Технический результат – повышение надежности.

В патенте №2237304 техническим результатом  является снижение напряжения, падающего  на схеме во включенном состоянии, снижение уровня электромагнитных помех при  работе с индуктивной нагрузкой, реализация защиты нагрузки от перегрева, отсутствие открытых нагруженных электрических контактов. Устройство управления электроприводами постоянного тока потребления содержит накопительный конденсатор, мощный полевой транзистор с низким сопротивлением канала, защитный транзистор, переключающий геркон, управляемый постоянным магнитом, два стабилитрона, термистор. Сток полевого транзистора подсоединен к нагрузке, подвижный контакт переключающего геркона подсоединен к накопительному конденсатору, а неподвижные контакты переключающего геркона к стоку  
и затвору полевого транзистора. База защитного транзистора подключена  
к стоку полевого транзистора, а коллектор – к затвору полевого транзистора. Термистор подключен к затвору полевого транзистора. Один стабилитрон параллельно подключен к накопительному конденсатору, а другой – к стоку полевого транзистора одним концом и к затвору через диод другим концом. Накопительный конденсатор подключен к стоку или затвору полевого транзистора в зависимости от положения постоянного магнита.

В патенте №2245601 технический результат заключается в повышении срока службы, надежности и в снижении влиянии показателей качества напряжения источника питания на работу устройства. Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель последовательного возбуждения, шунтированный обратно включенным диодом, катод которого соединен  
с катодом тиристора, анод которого через коммутирующий реактор подключен к первой обкладке конденсатора и первому выводу второго реактора, анод обратно включенного диода подключен к минусовой клемме источника питания, в электропривод введены шесть резисторов, контактор, два компаратора, логический элемент «И», источник порогового напряжения и блок управления.

В патенте №2246748 в тиристорный  регулятор постоянного  
и переменного напряжения, состоящий из выпрямителя переменного напряжения, тиристора, формирователя импульсов тока управления тиристором и источника управляющего напряжения. Для обеспечения линейной зависимости выходного напряжения от управляющего напряжения введены интегратор выпрямленного напряжения, ключ, шунтирующий конденсатор интегратора и управляемый выпрямленным напряжением, и компаратор,  
к входам которого подключены выход интегратора и источник управляющего напряжения. Выход соединено с формирователем импульсов тока управления тиристором. Технический результат – достижение линейной зависимости между управляющим и выходным напряжением в предлагаемом техническом решении достигается за счет сравнения управляющего напряжения  
с напряжением косинусоидальной формы, формируемым интегратором  
из выпрямленного напряжения.

Содержащие цифровое управление, устройство с процессором, которое производит сбор цифровой информации с цифрового  пульта управление  
и цифровых датчиков угла, формируя управляющие цифровые сигналы, которые поступают по цифровому интерфейсу в соответствующие цифровые усилители мощности, при этом цифровые усилители мощности содержат входной регистр; где управляющие цифровые сигналы кратковременно фиксируются. Выходные сигналы которые подключены к двум буферным регистром, в одном из которых управляющие цифровые сигналы кратковременно фиксируются, в зависимости от знака сигнала, каждый  
из буферных регистров подключен к группам ключей соответствующих усилителей.

2.3 Обзор публикаций

В [9] описываются характерные особенности  условий работы электропривода буровой лебедки. Рассмотрен принцип работы нерегулируемого электропривода и его недостатки. Указывается  
то, что в настоящее время наиболее распространенным и совершенным признаны регулируемые электропривод лебедки. В ней приведены кинематические схемы лебедок БУЗООЭ, БУЗООДЭ, БУ-15000, БУ-8000/500ЭР, БУ-6500/400ЭР (ДЭР). Приведены особенности регулируемого электропривода лебедки и его достоинства. Первые регулируемые электроприводы были по системе Г-Д, что делало привод управляемым  
во всех четырех квадрантах. Его недостатком является большая масса тихоходных двигателей, неунифицированных с двигателями приводов насосов, ротора. С течением времени, при производстве регулируемых электроприводов перешли на использование тиристорных преобразователей. Однако при этом регулирование стало возможным лишь в двух квадрантах. Но в реверсивных электроприводах данный недостаток был устранен. Особенностью динамики работы буровой лебедки является применение в качестве подъемного приспособления стального каната. Канат представляет собой упругую связь одностороннего действия. Вследствие чего появляется ограничение ускорения при спускоподъемных операциях. Далее представлены инструментальные исследования буровой установки БУ-3200/200ЭУК-ЗМА с реверсивным электроприводом лебедки, оснащенной зубчатым редуктором. В конце статьи приведены достоинства привода управляемого во всех четырех квадрантах.

В [10] описаны новые разработки буровых  установок: кустовые буровые установки  в блочно-модульном, исполнении БУ 3900/225 (200) ЭК-БМ, БУ 3200/200 ЭК-БМ с приводом постоянного тока; буровая установка смешанного исполнения для бурения одиночных скважин и небольших кустов БУ 2900/175 ДЭР с приводом постоянного тока; передвижная буровая установка «Уралмаш-2500/160 ДП–БМ» с дизель-гидравлическим приводом.

В [11] приведена концепция развития работ по созданию современных электротехнических комплексов для буровых установок. Она включает в себя максимальную унификацию электрооборудования для различных производственных машин и механизмов с учетом идентичности условий  
их эксплуатации, требований к характеристикам электроприводов и диапазону мощностей. А также приоритетное применение статических преобразователей  
с цифровыми системами управления вместо электромашинных преобразователей и аналоговых систем управления; компьютеризацию систем логического управления главными и вспомогательными электроприводами, систем информатики и диагностики, позволяющую значительно упростить монтаж аппаратуры управления, а также обеспечить оператора полной информацией о состоянии и тенденциях изменения характеристик электропривода и механизмов; постепенный (по мере преодоления пока  
не решенных технических проблем) переход к применению частотно-регулируемых электроприводов, обеспечивающих повышение надежности, производительности и удобства эксплуатации по сравнению с другими видами электроприводов. Далее на примерах последних разработок ОАО «Электропривод» г. Кушинск Свердловской области рассматриваются,  
как решаются задачи, возникающие при реализации указанных направлений.