Устройство для управления подъемно-транспортной установкой Советский патент 1985 года по МПК B65G43/00 

Изобретение относится к средствам управления электроприводом и может быть использовано для плавного пуска и регулирования скорости электропривода подъемно-транспортных установок (ПТУ).

Известно устройство для управления подъемно-транспортной установкой, включающее приводной асинхронный двигатель, в роторную цепь которого включен преобразователь по схеме асинхронно-вентильного каскада (АВК) и пусковые резисторы, шунтируемые контактами контакторов. Первоначальный запуск осуществляется ступенчато посредством пусковых резисторов, а при снижении роторного напряжения до номинального напряжения преобразователя резисторы отключаются и в роторную цепь включается преобразователь АВК, посредством которого производится дальнейший разгон двигателя до требуемой скорости 1.

Однако такое устройство не обладает достаточной точностью и не обеспечивает плавный пуск установки.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления многоприводной подъемно-транспортной установкой, содержащее приводной асинхронный двигатель с фазным ротором, в роторную цепь которого включены пусковые резисторы, шунтируемые контактами контакторов, асинхронно-вентильный каскад, включающий инвертор, сглаживающий дроссель и выпрямитель, подключенный к пусковым резисторам 2.

Однако известное устройство также имеет невысокую точность управления.

Целью изобретения является повышение точности управления.

Эта цель достигается тем, что устройство для управления подъемно-транспортной установкой, содержащее приводной асинхронный двигатель с фазным ротором, в роторную цепь которого включены, пусковые резисторы, шунтируемые контактами контакторов, асинхронно-вентильньш каскад, включающий инвертор, сглаживающий дроссель и выпрямитель, подключенный к пусковым резисторам, снабжено датчиком погонной нагрузки, датчиком скорости, датчиком тока, блоком управления контакторами, двумя функциональными преобразователями, сумматором, двумя усилителями, интегратором, регулятором скорости и задатчиком интенсивности, выход которого соединен с одним из входов регулятора скорости, второй вход которого . подключен к датчику скорости, к входу блока управления контакторами и к входу первого функционального преобразователя, выход которого подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока управления контакторами, выход сумматора соединен с входом второго функционального преобразователя и одним из входов второго

усилителя, выход регулятора скорости соединен с одними из входов второго усилителя, выход регулятора скорости соединен с одним из входов второго усилителя и интегратора, другие входы которых соединены с датчиком тока, а выходы соединены с входами первого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом инверто- ра.

Кроме того, блок управления контакторами выполнен в виде трех пороговых элементов, трех формирователей выдержки, трех элементов ИЛИ и формирователя корректирующего сигнала, причем входы пороговых элементов соединены между собой и являются одним из входов блока управления контакторами, входы формирователей выдержки соединены между собой и являются другим входом блока управления контакторами, выходы каждой пары порогового элемента и формирователя выдержки соединены через соответствующий элемент ИЛИ с одним из контакторов и одним из входов формирователя корректирующего сигнала.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для управ5 ления подъемно-транспортной установко ; на фиг. 2 - функциональная схема логического устройства управления контакторамина фиг. 3 - механические характеристики устройства.

0 Устройство для управления подъемнотранспортной установкой 1 содержит датчик 2 скорости приводного двигателя 3, в роторную цепь которого включены пусковые резисторы 4, щунтируемые контакторами 5 контакторов К1, К2, КЗ, преобразова5 тель по схеме АВК, который состоит из вы- . прямителя 6, инвертора 7, сглаживающего дросселя 8 и датчика 9 тока. Управление преобразователем осуществляется при помощи системы управления, содержащей адаптивный регулятор тока, включающий пропорциональные усилители 10 и 11 и интегратор 12, регулятор 13 скорости, задатчик 14 интенсивности, функциональные преобразователи 15 и 16, сумматор 17 и логический блок 18 управления контакторами, определяющее последовательность работы контакторов К1, К2 и КЗ.

Для регулирования скорости ПТУ в функции текущего грузопотока, устанавливается датчик 19 погонной нагрузки, выход

0 которого подключен к входу задатчика 14 интенсивности. Выход задатчика интенсивности подключен к положительному входу регулятора 13 скорости, отрицательный вход которого подключен к выходу датчика 2 скорости, входу логического устройства 18 и входу первого функционального преобразователя 15. Выход функционального преобразователя 15 подключен к первому входу сумматора 17, второй вход которого подключен к выходу логического устройства 18, а выход - к управляющему коэффициентом усиления входу усилителя 11 и через функциональный преобразователь 16 к управляющему коэффициентом усиления входу усилителя 10. Выход регулятора 13 скорости подключен к положительным входам усилителя 10 и интегратора 12, отрицательные входы которых подключены к выходу датчика 9 тока. Выходы усилителя 11 и интегратора 12 подключены к входам усилителя- 10, выход которого подключен к входу инвертора 7. Логическое устройство 18 (один из возможных вариантов реализации) содержит пороговые элементы 20-22, входы которых подключены к выходу датчика 2 скорости, вторые входы их подключены к выходам элементов формирования выдержек времени 23-25, а выходы - к первым входам элементов ИЛИ 26-28. Входы элементов 23-25, формирования выдержек времени подключены к выходу пускового устройства приводного двигателя 3, которое формирует команду «Пуск (фиг. 2). Выходыэлементов ИЛИ 26-28 подключены к контакторам К1, К2 и КЗ и ключам V, V иУз, щунтирующим сопротивления Ri, R и R3 в цепи обратной связи операционного усилителя 4 в элементе 29 формирования корректирующего сигнала. Устройство работает следующим образом. Тяговое усилие приводному барабану ПТУ передается от асинхронного двигателя 3, запуск которого осуществляется при полностью введенных в его роторную цепь пусковых резисторов, которые рграничивают первоначальпый пусковой ток (момент) двигателя и напряжение, подводимое к преобразователю. При полностью введенных пусковых резисторах 4 и максимальной противоЭДС инверто а двигатель развивает минимальный пусковой момент (фиг. 2).. При пуске ПТУ на выходе задатчика 14 интенсивности формируется сигнал управления, соответствующий оптимальному изменению скорости ПТУ. В первый момент пуска сигнал на выходе датчика 2 скорости равен О, а сигнал на выходе задатчика 14 интенсивности начинает возрастать. На входе регулятора 13 скорости сравнивается сигнал с выхода задатчика 14 интенсивности (с положительным знаком) с сигналом с выхода датчика 2 скорости (с отрицательным знаком). Если эта разность сигналов больше нуля, то на выходе регулятора 13 скбрости сигнал также начинает возрастать. Величина сигнала на выходе регулятора 13 скорости определяет величину тока (момента) двигателя 3 и сравнивается с текущим значением тока, которое измеряется датчиком 9 тока. Если текущее значение тока двигателя меньще зад;анного, т.е. величина сигнала на выходе регулятора 13 скорости больще величины сигнала на выходе датчика 9 тока, то величина сигнала на выходе усилителя 10 увеличивается, что приводит к уменьшению Ед инвертора 7 и к увеличению тока, а соответственно - момента двигателя с Mnmiw ДО MI (фиг. 2). Этот процесс происходит до момента трогания приводного барабана ПТУ, т.е. до момента времени, когда момент двигателя Мо. станет больше момента сопротивления Мс. ПТУ. После этого скорость приводного барабана ПТУ начинает увеличиваться, а соответственно начинает увеличиваться сигнал на выходе датчика 2 скорости. По мере достижения скоростью ПТУ заданного уровня, определяемого выходным напряжением задатчика 14 интенсивности разница сигналов на входе регулятора 13 скорости начинает уменьщаться, а соответственно начинает уменьщаться напряжение на выходе регулятора 13 скорости и ток (момент) двигателя поддерживается таким, чтобы обеспечить разгон ПТУ с заданным ускорением. Через заданное время (при пуске номинально загруженной ПТУ) или по достижении заданной скорости (при пуске недогруженной ПТУ), включается очередной контактор, который шунтирует своими контактами 5 сопротивление очередной ступени пусковых резисторов 4 и двигатель продолжает свой разгон на очередной ступени пусковых резисторов 4. Одновременно с переключением контакторов переключаются ключи YI, Va и УЗ в элементе формирования корректирующего сигнала 29. Функциональные преобразователи 15 и 16 и сумматор 17 формируют корректирующие сигналы, в функции которых изменяются коэффициенты усиления усилителей 10 и 11, для компенсации изменения параметров роторной цепи, связанных со ступенчатым изменением сопротивления пусковых резисторов 4. На вход логического устройства 18 поступает сигнал с выхода датчика 2 скорости и команда «Пуск. При поступлении на вход элементов 23-25 формирования выдержек времени команды «Пуск эти элементы начинают отсчет заданных выдержек времени t, tg и tj, которые определяют время работы двигателя 3 на соответствующих ступенях пусковых резисторов 4, выдержки времени ii, ta и tj выбираются из условий обеспечения пуска номинально загруженной ПТУ с заданным ускорением. По истечении заданных выдержек времени ti, tg и t на выходах элементов 23-25 формируются единичные сигналы и поступают на вход элементов ИЛИ 26-28, к выходам которых подключены контакторы К1, К2 и КЗ. Таким образом, при пуске номинально загруженной ПТУ переключение контакторов К1, К2 и КЗ происходит в функции времени. При пуске недогруженной ПТУ время ее разгона до номинальной скорости меньше, чем суммарное время, определяемое выдержками времени tj, tj и tj. Поэтому пуск недогруженной ПТУ осуществляется в функции скорости двигателя. Для этого сигнал с выхода датчика 2 скорости поступает на вход пороговых элементов 20-22, настроенных на соответствующие уровни скорости. При достижении скоростью ПТУ 1 уровней срабатывания пороговых элементов 20- 22 на их выходах появляются единичные сигналы, поступают на вход элементов ИЛИ 26-28 и срабатывают контакторы К1, К2 и КЗ. Семейства механических характеристик двигателя в предлагаемом устройстве, построенные приближенным методом в относительных единицах, показаны на фиг. 3. Зона работы привода без добавочных сопротивлений в цепи ротора ограничена прямыми ав и cd, где ав - верхняя граница зоны регулирования скорости; dc - нижняя граница зоны регулирования. Зона работы с добавочными сопротивлениями ограничена прямыми ad и CQ, при этом на первой ступени из изменения ЭДС инвертора, от О до Еян привод работает в зоне acgf, на второй ступени - в зоне acfe, на третьей ступени - aced. Количество ступеней переключения пусковых сопротивлений при номинальной загрузке ленты конвейера определяете графически (фиг. 3) из формулы N, -- „где SH-номинальное скольжение двигателя при выведенных полностью ЭДС, инвертора и дополнительных сопротивлениях и М Мв; Sn- скольжение переключения -выпрямленное напряжение ротора. Из подобия треугольников и соотношений их сторон (стороны лежат на осях скольжения S и момента М) можно определить количество ступеней, необходимых для плавного пуска конвейера при учете возможности недогруженной ленты. TJ S-Y- +iОбщее число ступеней определяется сумN, . N Nj + li-0 An Прл этом N 3. Из фиг. 3 видно, что при выборе пусковых резисторов таким образом, чтобы семейства механических характеристик, определяемые изменением Ец при Rд(,6 coпst, пересекались в крайних точках своих зон (например, acgf и acfe), обеспечивается бесступенчатое изменение момента двигателя при помощи регулятора тока и регулятора 13 скорости, а следовательно, обеспечивается плавный пуск ПТУ при различных уровнях ее загрузки.

I

«sj

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЙ УСТАНОВКОЙ, содержащее приводной асинхронный двигатель с фазным ротором, в роторную цепь которого включены пусковые резисторы, шунтируемые контактами контакторов, асинхронно-вентильный каскад, включающий инвертор, сглаживающий дроссель и выпрямитель, подключенный к пусковым резисторам, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено датчиком погонной нагрузки, датчиком скорости, датчиком тока, блоком управления контакторами, двумя функциональными преобразователями, сумматором, двумя усилителями, интегратором, регулятором скорости и задатчиком интенсивности, выход которого соединен с одним из входов регулятора скорости. второй вход которого подключен к датчику скорости, к входу блока управления контакторами и к входу первого функционального преобразователя, выход которого подключен к одному из входов сумматора, второй вход которого соединён с выходом блока управления контакторами, выход сумматора соединен с входом второго функционального преобразователя и одним из входов второго усилителя, выход регулятора скорости соединен с одними из входов второго усилителя и интегратора, другие входы которых соединены с датчиком тока, а выходы соединены с входами первого усилителя, выход которого соединен с управляющим входом инвертора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся i тем, что, блок управления контакторами выполнен в виде трех пороговых элементов, (Л трех формирователей выдержки, трех элементов ИЛИ и формирователя корректирующего сигнала, причем входы пороговых элементов соединены между собой и являются одним из входов блока управления контакторами, входы формирователей выдержки соединены между собой и являются другим входом блока управления контакторами, сд выходы каждой пары порогового элемента ;о оо и формирователя выдеркки соединены через соответствующий элемент ИЛИ с одним из контакторов и одним из входов фор41 мирователя корректирующего сигнала.

«44 cvi

ч ic cs s:

-xi

/

/

,11// I I/ /

, 1//

/

44

.

I

r

/I// /I /

/ / И/

//1/1// xf

/// I// /

///

//

:i

«О

4j

//

a

Ч.

-4

//

«о гг

ча

CN

t

/

/ I /

ct

cs

са