Электропривод для подъемной машины Советский патент 1985 года по МПК H02P5/06 

t

Изобретение относится к электротехнике и. может быть использовзно в электроприводах ПОСТОЯ1ТНОГО тока с реверсом потока.

Известен электропривод подъемной машины, содержащий нереверсивный вентильный преобразователь, питающий якорную цепь электродвигателя постоянного тока, и реверсивный вентильный преобразователь, подключенный к обмотке возбуждения электродвигателя. В канал управления нереверсивного вентильного нреобра;1ователя включен регулятор тока якоря, вход которого соединен с выходом -пропорционального регулятора частоты вращения через блок выделения модуля. Задающий сигнал от задатчика интенсивности поступает на пропорциональный регулятор частоты вращения через интегральный регулятор частоты вращения. В канал управления реверсивного вентильного преобразователя включен регулятор возбуждения, вход которого соединен с выходом пропорционального регулятора частоты вращения через согласующий усилитель {.

В этом электроприводе при переходе управления подъемной машины от режима установившегося движения к режиму замедления интенсивность уменьщения напряжения задатчика интенсивности не может быть велика, что приводит к уменьшению пр1-)изводительности подъемной мащиньк Вольщая скорость уменьщения выходного напряжения задатчика интенсивности приводит к появлению значительного отрицательного рассогласования на входах регуляторов частоты вращения. Это рассогласование, усиливается регуляторам что приводит к изменению знака ныходног(5 сигнала пропорционального регулятора частоты вращения. Его выходноенапряжение является задающим для тока возбуждения элекродвигателя и для тока якоря. На контур тока возбуждения электродвигателя задающий сигнал поступает от согласующего усили ля. Малое быстродействие контура возбуждения приводит к плановому уменьн1ению тока возбуждения. На контур тока якоря задающий сигнал поступает через блок выделения модуля. Резкое уменьще1гие выходного напряжения пропорционального регулятора частоты вращения и переход его в отрицательное значение приводит к уменьшению задающего сигнала на входе регулятора тока якоря сначала до нуля, а затем к возрастанию его в соответствии с модулем выходного напряжения пропорционального регулятора частоты вращения. На вход регулятора тока якоря не поступает отрицательное задание с выхода пропорционального регулятора частоты вращения ввиду наличия в канале управления блока выделения модуля. Такой задающий сич

нал на входе регулятора тока якоря приводит вначале к уменьпшнию, а затем к значительному росту тока якоря электродвигателя вплоть до его значения ограничения. 5 Быстродействие KOHiypa тока якоря значительно больиге, чем б|,1стродействие контура возбуждения. Поэтому при резком изменении знака выхошюго напряжения пропорционального регулятора частотьг вращения, чему

0 соответствует необходимость изменения знака крутянгего момента привода, незначительно умоныкаегся возбуждение электродвигателя и значительно возрастает его якорный ток, что приводит ife к изменению знака

5 крутянюю момента, а наоборот: тгри прежнем знаке крутяншй момент резко возрастает. Последнее приводит к увеличению частоты вращения. Уменынонис частоты вращения пала диигателя в соответствии с заданием

0 задатчика интенсивности начинается только после изменения знака FK)збyждeния электродвигателя, а следовгпелыю, и знака крутянюю момента.

Кроме того, выходное напряжение инте5 гралыюго регулятора частоты вращения ограничииается is соответствии с максимальной частотой врагнения привода. Это предопределяет низкую добро1Н()сть системы и плохое качество переходных процессов. Нанример, при переводе привода с основной

чвсто1ы вращения на частоту вран1ения дотягивания появляется рассогласование на входе интегрального регулятора частоты врагнения, что ведет к интегрированию этого рассогласования и насыщению регулятора, поэтому в KoiHie переходного процесса неизбежным оказьшаегся значительное перерегулирование частоты вращения вала электродвигателя.

Таким образом, соединение выхода пропорционального регулятора частоты вращения с входами регулятора возбуждения и регулятора тока якоря через согласующий усилитель и блок выделения модуля приводит в момент начала замедления привода не к уменьшению его частоты вращения, а к ее увеличению, т.е. имеет место бросок частоты вращения. Соединение выхода задатчика интенсивности с входом пропорционального регулятора частоты вращения через интегральный ре1у)гятор нриводит к динамическим ошибкам регулирования частоты вращения, что недопустимо по технологическим условиям работы подъемной машины.,

Известен также электропривод подъемной машины, содержащий нереверсивный вентильный преобразователь, питающий якорную 3 цепь электродвигателя постоянного тока, и реверсивный веятильный -преобразователь, подключенный к обмотке возбуждения электродвигателя. В канал управления нере версивного вентильного преобразователя вк чек регулятор тока якоря, вход которого соединен с выходом регулятора частоты вр щения через исполнительные цепи первого переключающего блока, управляющие цепи которого подключены к выходу датчик тока возбуждения. В канал управления реверсивного вентильного преобразователя включен регулятор возбуждения, вход кото рого соединен с выходом регулятора часто ты вращения через согласующий усилитель 2. Низкое быстродействие KOirrypa возбуждения приводит к тому, что в момент растормаживания подъемной машины статический моме1 т мгновенно прикладывается к органу навивки, а крутяший момент привода нарастает в соответствии с быстродействием контуров возбуждения и тока якоря электродвигателя. Низкое б.1стродействие контура возбуждения приводит к двум нежелательным явлениям: обратному ходу мащинЙ и появле1гию з){ачител1.ного рассогласования межл;у заданной и действительной частотами враи1ения в начальный п риод разгона установки. Зависимость , возбуждения днщ-аюля от величины сигнала на вг.тходс регулятора частоты вращения нриводит в переходных режимах к параллельной и одновременной работе контуров в()збужл.е11ия и ток якоря. Последнее приводит к позникнопению слабозатухаюших колебаний как возбуждения электродвигателя, так и его тока якоря, что отрицательно сказыкпегся на динамике рабогь всей электромеханической системы. Наличие интегральной части в регуляторе частоты вращения, включенной параллельно пропорциональной ее части, ведет к усилению .этих колебаний контуром часто ты вращения и ноявлению колебаний органа навивки. Кроме roio, при неполной загрузке скинов HpHBOJUiaH система имеет пониженный поток возбуждения двигателя, что. при реверсе крутян1его момента привода и срабатывания Г1ереключаюн1его блока приводит к необходимости снижения быстро действия контура тока якоря электродвигате ля, так как с понижением потока возбужде ния необходимо снизить скорость изменения якорного тока Ш1Я сохранения удовлетворительной коммутации двигателя постоянного то ка, в противном случае возможно появление искрения на коллекторе. Работа приво84да с пониженным потоком возбуждения ухудHjaeT энергетические характеристики вентильно го привода. Наиболее близким к прецчагаемому по технической сущности является электропривод подъемной машины, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к нереверсивному вентшгьному преобразователю, в канал управления которого вклн)чены блок задания частоты вран1ения, последовательно соединенные задатчик интенсивности и пропорциональный регулятор частоты вращения и регулятор тока якоря, а обмотка возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному вентильному преобразователю, в цень управления которого включен регулятор возбуждения, соединенные с входами соответствуюп|их регуляторов Датчики частоты , тока якоря и тока возбуждения и подключенный к исполнительной цени релейного элемента датчик нагрузки подъемной машины 3. В этом электроприводе между выходом пропорционального регулятора частоты вращения и входом регулятора тока якоря включен регулятор производной тока, выход которого через согласующий усилитель соединен с входом регулятора возб)окдения, а вход - с выходом исполнительной цепи релейного элемента, а для устранения явления обратного хода машины в момент ее растормажива1гия имеются датчик нагрузки и релейный элемент. Однако рассогласование между заданной и действительной частотами вращения в период разгона установки сохраняется вследствие того, что до времени уравновеошвания крутящим моментом статического момента задатчик интенсивности увеличивает свое. напряжение, так как на его входе при заторможенной мащине имеется задающий сигнал. Поэтому в момент растормаживания машины накапливается значительное рассогласование между заданной и действительной частотами вращения, величина которого прямо пропорциональна скорости нарастания задающего сигнала и времени уравновешивания статического момента крутящим. Для устранения этого рассогласования увеличивается время поДъема, т.е. снижается производительность установки. Кроме того, для согласованного обнуления ока якоря и возбуждения электродвигателя системе регулирования имеется регулятор роизводной тока, который настраивается в оответствии с быстродействием контура воз уждения электродвигателя. Поэтому быстродействие контура ретупирования частоты вра щения невелико, так как npHBv)a работает в программном режиме, т.е. частота вращения вала электродвигателя должна воспро изводить выходной сигнал задатчика итенсивности, то малое быстродействие контура регулирования частоты вращения приводит к неточной отработке задающего сигнала в динамических режимах работы привода. Идя устранения этой неточности увеличивается время подъема, т.е. снижается производительность машины. Целью изобретения является увеличение производительности Подъемной машины. I Цель достигается тем, что в электропривод для подъемной машины, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к нереверсивному вентильному преобразователю, в канал управления которого включень блок задания частоты вращения, последовательно соединенные задатчик интенсивности и пропорциональ ный регулятор частоты вращения и регулятор тока якоря, а обмотка возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого включен регулятор возбуждения, соединенные с входом соответствующ регуляторов датчики частоты вращения, тока якоря и тока возбуждения и подключенный к исполнительной цгпи релейного элемента датчик нагрузки подъемной машины, введены интегральный регулятор частоты вращения, блок задания номинального тока возбуждения, два переключающих блока с исполнительной и управляющей цепями и бло задержки с у11равляюи1ей цепью и исцо.мнительной цепью, включенной между блоком задания частоты вращения и задатчиком ин тенсивности, 3 его цепь управления соедине на с выходом датчика юка возбужде)|ия, при этом входы интегрального регулятора частоты вращения соединены с выходами задатчика интенсивности и датчика частоты вращения, а его выход соединен с входом пропорционального регулятора частоты вращения, вход и выход исполнительной цепи блока задержки соединены с управляющими входами релейного элемента, выход которого связан с входом пропорционального регулятора частоты врапхения, исполнительны цепи первого переключающего блока включе ны мемшу выходом пропорционального регу тора частоты вращения и входом регулятора токз якоря, а его г.еиь управления подключена к выходу датчика тока возбуждения, и полнительные цепи второго переключающего бпока включены между выходом блока зад ния гомингльмог(1 юка псибуж.чепия и входом регулятора возбуждения, з ею цепь управления сиспинеиа с выходом пропорционального регулятора частоты крашения. На чертеже изображена |1)ункциональная схема электропривощ. Электропривод подъемной мащи}1Ы содержит электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка 1 которого подключена к нереверсивному- вентильному преобразователю 2, в канал управ ления которого включены блок 3 задания частоты вращения, последовательно соединенньге задатчик 4 интенсивности и пропорциональный регулятор 5 частоты вращения и регулятор 6 тока якоря, а обмотка 7 возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному вентильному преобразователю 8, в цепь управления которого включен регулятор 9 возбуждения, соединенные с входами соответствуюплих регуляторов датчики 10, 11 и 12 соответственно частЬты враще {ия, тока якоря и тока возбуждения и подключенный к исполнительной кепи релейного элемента 13 датчик 14 нагрузки подъемной маишны. Электропривод содержит также интегральный регулятор 15 частоты вращения, блок 16 задания номинального тока возбуждения, два переключающих блока 17 и 1Й и блок 19 задержки, исполнительная цепь которого включе1га между блоком 3 зада)гия частоты вращения и задатчиком 4 инте1гсип1гости, а его цепь управления соединена с выходом датчика 12 тока возбуждения. Входы интегрального регулятора 15 частоты вращения соединены с выходами задатчика 4 интенсивности и датчика 10 частоты вращения, а его выход соединен с вход(.м пропорционального регулятора 5 частоты вращения, вход и выход исполнительной цепи блока 19 задержки соединеЩ.1 с управляющими входами релейного элемента 13, выход которого -связан с входом пронорционального регулятора 5 частоты вращения. Исполнительные цепи переключающего блока 17 включены между выходом пронорционального регулятора 5 частоты вращения и входом регулятора 6 тока якоря, а его цепь управления подключена к выходу датчика 12 тока возбуждения. Исполнительные цепи переключающего блока 18 включены между выходом блока 16 задания номинальною тока возбуждения и входом регулятора 9 возбуждения, а его цепь управления соединена с выходом пропорционального регулятора 5 частоты вращения.: Переключающий блок 17 содержит усилитель 20 мощности, который через разделительный диоды 21 и 22 подключен к обмоткам 23- и 24 реле. Исполнительные цепи блока содержат замыкающие контакты 25 и 26 и инвертор 27, Перёключаюший блок 18 содержит соответственно -усилитель 28 мощности, разделительные диоды 29 и 30. и обмотки реле 31 и 32. Исполнительные цепи зтого блока образованы замыкающими контактами 33 и 34 и инвертором 35. Электронривод работает следующим образом.. При отсутствии сигнала на задающем вход блока 19 задержки якорная цепь и обмотка возбуждения злектродвигателя обесточены, а орган навивки заторможен механическим тормозом. Исполнительные цепи переключающих блоков 17 и 18 и релейного элемента 13 разомкнул (разомкнуты контакты 25 и 26, 33 и 34). При-появлении на входе блока 19 задержки задающего сигнала срабатывает релейный злемент 13 и подсоединяет датчик 14 нагрузки на вход пропорционального регулятора 5 частоты вращения, На выходе блока 19 задержки сигнал отсутствует. После появления на входе регулятора 5 сигнала, пропорционального нагрузке, на его выходе появляется напряжение, которое поступает на вход усилителя 28 мощности который через разделительные дио ды 29 и 30 запитьгвает обмотку реле 31 или 32 (в зависимости от полярности сигнала) . Реле замыкает. контакты 33 или 34 (в зависимости от того, какое реле срабатывает) и подключает вход регулятора 9 возбуждения к блоку 16 задания номинального тока возбуждения непосредственно или через инвертор 35. При появлении возбуждения через усилитель 20 мощности получают питание обмотки реле 23 или 24 (в зависимости от полярности возбуждения) Реле замыкающими контактами 25 или 26 подключает регулятор 6 тока якоря к выходу пропорционального регулятора 5 частоты вращения непосредственно или через инвертор 27. После окончания переходного пр цесса- у заторможенного механическим тормо зом электропривода будет номинальное возбуждение и величина тока якор.:, пропорциональная выходному напряжению датчика 14 нагрузки. Так как выходное напряжение датчика 14 нагрузки определяется величиной статического -омента, то при заторможенно органе навивки система, находится в уравно вешенном состоянии, т.е. момент, развиваемый приводом, полностью уравнрвещивает статический момент. Величина времени задержки .блока 19 опр деляется промежутком времени от поступле НИН сигнала на его вход до момента, когда возбуждение двигатели достигнет номинальной . После чего срабатывают исполнительные цепи блока 19 задержки, и пропускается задающий сигнал на вход задатчика 4 интенсипности. При появлении с сигнала на входе задатчика 4 интенсивности отключаются исполнитЪльные цепи релейного элемента 13 и одновременно растормаживается механический тормоз. После чего система регулирования собрана, и происходит движение всей подъемной установки в соответствии с задающим сигналом. При поступлении сигнала на замедление электропривода или при изменении знака статического момента на валу двигателя появляются отрицательные рассогласования на .входах регуляторов 15 и 5 частоты вращенИя. Это отрицательное рассогласование усиливается и поступает на вход регулятора 6 тока якоря через замыкающий контакт 25. Отрицательный сигнал на входе регулятора 6 тока якоря переводит вентильчый преобразователь 2 в инверторный режим, ток в якорной цепи не протекает вследствие однонаправленной проводимости вентилей. Одновременно отрицательный сигнал с выхода регулятора 5 частоты вращения поступает на усилитель 28 мощности, знак выходного напряжения которого также изменяется. При этом, например, обесточивается катущка реле3 и запитывается реле 32, а следовательно, размьшается ранее замкнутый, например, контакт 33 и замыкается контакт 34. В этом случае выходной сигнал с б.лока 16 задания номинального тока возбуждения лнвертируется инвертором 35 и подается на регулятор 9 возбуждения. При этом на вход регулятора 9 возбужде ния поступает задающий сигнал другой полярности. В контуре возбуждения начинается переходный процесс, и начинает уменьшаться возбуждение двигателя при обнуленном токе якоря двигателя и открытом вентильном ДВИ1а1еля ; преобразователе 2 в инверторном режиме. При переходе возбуждения через ноль изменяется знак противо-ЭДС -электродвигателя на противоположный и знак выходного напряжения усилителя мощности 20, при , например 23, обесточивается, а 24 находится под током. Последнее ведет к тому, что отключается контакт, например 25, и включается контакт 26, т.е. отрицательный сигнал .с выхода регулятора 5 частоты вращения инвертируется инвертором 27 и уже как положительный сигнал поступает на вход регулятора 6 тока якоря. По-i следнее приводит к тому, что после реверса

возбуяуадаия элеюродвигателя появляется якорный ГОК, причем направление протекания 11ослед 1его совпадает с направлением действия противо--ЭДС, т.е. дпнгате.чь перево дится в генераторный режим. Регулятором 6 тока якоря в соотвегствии с сигналом задания на его вхопе устанавливается требуемая величина тока якоря электродвигате.ия и тем самым принудительно удерживается отрйнательноё выходное напряжение нереверсивного вентильного преобразователя 2, т.е. направление протекания якорного тока противоп(элг)жно полярности напряжения вентильног о преобразователя 2, а следовательно, формируется инверторный режим работы преобразователя с отдачей энергии в сеть.

. 913810

Аналогишо обеспечивается устойчивый переход и нормальная работа этектропри ола при переходе из инверторного в дпигател(г

НЫЙ режим. При этом ток. в HKOpIOH Ц€5 пи падает до нуля, переключающим бтоком 18 меняется П ляриость задающего сипада на входе регулятора 9 возбуждения и после перехода через ноль возбуждения двигателя переключагопшм блоком 7 изменяется

10 полярность задающего сигнала На входе регулятора 6 тока якоря.

Таким образом, электропривод обеспешввет все возможные режимы работы и осуществляет временную селекцию pa6otM контуров

5 возбуждения и тока якоря, что устраняет вр|чикновение слабозатухающих колебательных явлений в контуре управления частотой вращения.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к нереверсивному вентильному преобразователю, в канал управления которого включены блок задания частоты вращения, последовательно соединенные задатчик интенсивности и пропорциональный регулятор частоты вращения и регулятор тока якоря, а обмотка возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному вентильному преобразователю, в непь управления которого включен регулятор возбуждения, соединенные с входами соответствующих регуляторов датчики частоты вращения, тока 1CE№K) iiAi&fTViu- «jj 13 3 г. |Г«:гН;дГ;;НАЙ BiSllOYEKA якоря и тока возбуждения и подключегшый к исполнительной цепи релейного элемента датчик нагрузки подъемной мангины, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности подъемной машины, в него введены интегральный регулятор частоты вращения, блок задания номинального тока возбуждения, два переключающих блока с исполнительной и управляющей цепями и блок задержки с управляющей цепью и исполнительной цепью, включенной между блоком задания часто1ы вращения и задатчиком интенс|даности, а его цепь управления соединена с.выходом датчика тока возбуждения, при этом входы интегрального регулятора частоты вращения соединены с выходами задатчика интенсивности (Л и датчика частоты вра цения, а его выход соединен с входом пропорционального регулятора частоты вращения, вход и выход исполнительной цепи блока задержки соединены с управляющими входами релейного элемента, выход которого связан с входом пропорционального регулятора част