一种高压绕线型电机提刷控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压绕线型电机的启动领域，特别涉及一种高压绕线型电机提刷控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]高压绕线型电机是异步电机的一类，它是工农业生产及国民经济各部门中应用最为广泛而且需要量最大的一种电机。金属切削机床、乳钢设备、鼓风机、粉碎机、水栗、油栗、轻工机械、纺织机械、矿山机械等，绝大部分都采用异步电机拖动。电力拖动中，绝大多数的拖动电机为异步电机，其用电量约占电网总负荷的60%。对某些重载下启动的恒转矩生产机械(磨机、破碎机等)不仅要限制起动电流，而且还要求有足够大的起动转矩，在这种情况下起动性能较好的绕线型电机被广泛的使用，如图1a所示，通常高压绕线型电机转子回路串接外部起动电路，转子回路通过集电环和碳刷与外部起动电路连接，外部起动电路主要由可变电阻组成，通过调节电阻的大小，降低起动电流，从而提高起动转矩，改善电机的启动性能。
[0003]虽然转子回路串接的外部起动电路仅在高压电机起动的半分钟左右时间内起作用，但起动后，如图1b所示，通过转子回路外部起动电路短路接触器KM3短接外部起动电路，运行过程中集电环与碳刷连续摩擦，存在以下缺点:
[0004]⑴碳刷消耗量大，运行成本高；
[0005]⑵摩擦产生碳粉容易引起短路起弧故障；
[0006]⑶碳刷检查更换、碳粉清理等日常维护工作量大。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高压绕线型电机提刷控制系统，通过该系统控制高压绕线型电机集电环和碳刷仅在起动的半分钟左右时间内产生摩擦，起动完毕后自动短接集电环并且提起碳刷，克服运行过程中集电环与碳刷连续摩擦的弊病。
[0008]本发明的第二目的在于提供一种基于上述高压绕线型电机提刷控制系统的高压绕线型电机提刷控制方法。
[0009]本发明的第一目的通过下述技术方案实现:一种高压绕线型电机提刷控制系统包括第一伺服电机、第二伺服电机、设置在电机转子回路中的集电环短路开关、分别对应设置在碳刷落下和提起位置处的第一接近开关和第二接近开关、分别对应设置在集电环短路开关打开和闭合位置处的第三接近开关和第四接近开关、第一继电器以及第二继电器；
[0010]第一伺服电机连接碳刷提起及下落部件，通过第一伺服电机控制碳刷提起或者下落，第二伺服电机连接集电环短路开关，通过第二伺服电机控制集电环短路开关打开或者闭合；
[0011]第一伺服电机分别通过控制其正反转的第一接触器和第二接触器连接电源，第二伺服电机分别通过控制其正反转的第三接触器和第四接触器连接电源；
[0012]第二继电器和第一接近开关串接在第一接触器的线圈回路中，通过第二继电器和第一接近开关控制第一接触器的工作状态；第四接近开关和第二接近开关串接在第二接触器的线圈回路中，通过第四接近开关和第二接近开关控制第二接触器的工作状态；第一接近开关和第三接近开关串接在第三接触器的线圈回路中，通过第一接近开关和第三接近开关控制第三接触器的工作状态；第一继电器和第四接近开关串接在第四接触器的线圈回路中，通过第一继电器和第四接近开关控制第四接触器的工作状态。
[0013]优选的，所述集电环短路开关为三刀三掷开关，其中三个动触点分别与电机转子的三相线对应连接，三个静触点相互连接，通过第二伺服电机控制三刀三掷开关处于打开或者闭合状态。
[0014]优选的，第二继电器通过常开触点连接在第一接触器的线圈回路中，第一接近开关通过常闭触点连接在第一接触器的线圈回路中；
[0015]第四接近开关通过常开触点连接在第二接触器的线圈回路中，第二接近开关通过常闭触点连接在第二接触器的线圈回路中；
[0016]第一接近开关通过常开触点连接在第三接触器的线圈回路中，第三接近开关通过常闭触点连接在第三接触器的线圈回路中；
[0017]第一继电器通过常开触点连接在第四接触器的线圈回路中，第四接近开关通过常闭触点连接在第四接触器的线圈回路中。
[0018]更进一步的，所述第一接近开关和第三接近开关分别串接在高压绕线型电机备妥回路中；高压绕线型电机备妥回路中第一接近开关和第三接近开关串联后并联断路器。
[0019]更进一步的，所述第一接近开关通过常开触点连接在高压绕线型电机备妥回路，第三接近开关通过常开触点连接在高压绕线型电机备妥回路中，断路器通过常开触点连接在高压绕线型电机备妥回路中。
[0020]本发明的第一目的通过下述技术方案实现:一种基于上述高压绕线型电机提刷控制系统实现的高压绕线型电机提刷控制方法，包括碳刷提起步骤和碳刷落下步骤；
[0021]碳刷提起步骤如下:
[0022]S11、高压绕线型电机起动完毕后，发送电机起动完毕信号至控制系统，控制系统接收到电机起动完毕信号后，延时t秒后控制第一继电器工作，通过第一继电器控制第四接触器的线圈回路通电，第四接触器吸合，驱动第二伺服电机转动控制集电环短路开关闭合，集电环短路；
[0023]S12、集电环短路闭合位置处第四接近开关感应到集电环闭合后，通过第四接近开关控制第四接触器的线圈回路断电，第二伺服电机停止转动；同时通过第四接近开关控制第二接触器的线圈回路通电，第二接触器吸合，驱动第一伺服电机转动控制碳刷提起；
[0024]S13、碳刷提起位置处的第二接近开关感应到碳刷提起后，通过第二接近开关控制第二接触器的线圈回路断电，第一伺服电机停止转动；
[0025]碳刷落下步骤如下:
[0026]S21、高压绕线型电机停止运行后，发送停机信号至控制系统，控制系统接收到电机停止信号后，控制第二继电器工作，通过第二继电器控制第一接触器的线圈回路通电，第一接触器吸合，驱动第一伺服电机转动控制碳刷落下；
[0027]S22、碳刷落下位置处第一接近开关感应到碳刷落下后，通过第一接近开关控制第一接触器线圈回路断电，第一伺服电机停止转动，同时通过第一接近开关控制第三接触器的线圈回路通电，第三接触器吸合，驱动第二伺服电机转动控制集电极短路开关打开；
[0028]S23、集电极短路开关打开位置处的第三接近开关感应到集电环短路开关打开后，通过第三接近开关控制第三接触器线圈回路断电，第二伺服电机停止转动。
[0029]优选的，第一继电器通过常开触点连接在第四接触器的线圈回路中，第四接近开关通过常闭触点连接在第四接触器的线圈回路中；第四接近开关通过常开触点连接在第二接触器的线圈回路中，第二接近开关通过常闭触点连接在第二接触器的线圈回路中；
[0030]所述步骤Sll中控制第一继电器工作，第一继电器处于常闭触点打开及常开触点闭合状态，第一继电器的常开触点闭合使得第四接触器的线圈回路通电，第四接触器吸合，驱动第二伺服电机转动控制集电环短路开关闭合；
[0031]所步骤S12中集电环短路闭合位置处第四接近开关感应到集电环闭合后，第四接近开关处于常闭触点打开且常开触点闭合状态，第四接近开关的常闭触点打开使得第四接触器的线圈回路断电，第二伺服电机停止转动；同时第四接近开关常开触点闭合使得第二接触器的线圈回路通电，第二接触器吸合，驱动第一伺服电机转动控制碳刷提起；
[0032]所述步骤S13中碳刷提起位置处的第二接近开关感应到碳刷提起后，第二接近开关处于常闭触点打开及常开触点闭合的状态，第二接近开关的常闭触点打开使得第二接触器的线圈回路断电，第一伺服电机停止转动。
[0033]优选的，第二继电器通过常开触点连接在第一接触器的线圈回路中，第一接近开关通过常闭触点连接在第一接触器的线圈回路中；第一接近开关通过常开触点连接在第三接触器的线圈回路中，第三接近开关通过常闭触点连接在第三接触器的线圈回路中；
[0034]所述步骤S21中控制第二继电器工作，第二继电器处于常闭触点打开及常开触点闭合状态，第一继电器的常开触点闭合使得第一接触器的线圈回路通道，第一