Способ защиты горной машины от динамических перегрузов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК E21C35/24 H02P5/28 B65G23/00 

делитель напряжения, два развязывающих диода, причем вход инвертора и счетный вход триггера соединены с выходом датчика скорости вращения ротора электродвигателя, другой выход триггера соединен с входом одного из дополнительных генераторов пилообразного напряжения, к выходам генератора пилообразного напряжения и одного из дополнительных генераторов пилообразного напряжения подключены одноимен,-

I

Изобретение относится к электроприводу горных машин и может быть использовано для защиты шахтных конвейеров и других горных машин от резких динамических перегрузов, на- пример, вызванных заклиниваниями, их тяговых рабочих органов.

Цель изобретения - повьшение эффективности защиты за счет увеличения быстродействия и обеспечения работы в переходных режимах.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способJ на фиг.2 - 4 - временные диаграммы, поясняющие рабо

ту устройства в различных режимах. о

Способ защиты горной машины от динамических перегрузов заключается в формировании прямоугольных: импульсов, частота которых пропорциональ- на скорости вращения ротора электро- двига:теля защищаемой машины, формировании пилообразных напряжений по переднему и заднему фронтам этих прямоугольных импульсов, причем скорость нарастания пилообразных напряжений выбирается одинаковой. Зате произврдится сравнение сформирован- ,ных пллробразных напряжений, предварительно уменьшив скорость нараста ния того пилообразного напряжения, которое сформировано по переднему фронту прямоугольных импульсов в пределах J,

1 п :

где п - величина изменения скорости нарастания пилообразного напряжения J

HbiMH электродами диоды, другие электроды которых соединены между собой и с входом делителя напряжения, выход инвертора соединен с входом другого дополнительного генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к одному из входов узла сравнения, другой )зход которого соединен с выходом делителя напряжения, а выход - с управляющим входом силового коммутатора..

10

5-

-

20м- 30 35

2

Т - период прямоугольных импульсов при равномерном вращении электродвигателя J t - длительность паузы между прямоугольными импульсами. В результате сравнения производится формирование управляющего сигнала, на защитное отключение и торможение электродвигателя машины, если величина пилообразного напряжения, сформированного по заднему фронту прямоугольных импульсов, превысит величину пилообразного напряжения, сформированного по переднему фронту прямоугольных импульсов.

Устройство для осуществления предлагаемого способа (фиг.1) содержит силовой коммутатор 1 (например управляемый тиристорный коммутатор), включенный в с таторную цепь электродвигателя 2 защищаемой горной машины. На валу ротора этого электродвигателя установлен датчик 3 скорости вращения ротора. Выход датчика 3 подключен к входу инверто ра 4 и счетному входу , триггера 5. Выходы триггера 5 соединены с входами генераторов 6 и 7 пилообразного напряжения, выходы которых соединены с анодами диодов соответственно 8 И 9. Катоды последних соединены мелоду собой и с входом делителя 10 напряжения, который может состоять, например, из двух, включенных последовательно, резисторов 11 и 12, Выкод инвертора 4 соединен с входом генератора 13 пилообразного напрялсения. Сигналы с выходов делителя 10 напряжения и генератора 13 пилообразного напряжения подаются на

31242612 4

входы узла 14 сравнения (компарато- При разгоне электродвигателя ра) , выход которого соединен с управ- (участок О - i диаграммы фиг. 2) длнляющим входом силового коммутатора 1.

Устройство работает следующим образом.

.Во время вращения вала ротора . приводного электродвигателя 2 защшда- емой машины с.датчика 3 скорости вращения ротора снимаются прямоугольные импульсы КJ (фиг.2), которые инвертируются инвертором 4 ( Ц ) . Импульсы Uj подаются на счетный вход триггера 5. С его выхода Q снимаются импульсы Uj, а с выхода Q - импульсы U . 1Ш- пульсы U запускают генератор 6 пи- . лообразного напряжения, а импульсы

тельность каждого последующего импуль са серии U и, меньше предыдущего. 5 Поэтому к концу импульса U величина пилообразного импульса U меньше импульсов и ( и ), уменьшенных в п раз. З зел 14 сравнения не формирует сигнал на защитное отключение и тор10 можение привода горной машины.

При установивш(мся (участок - Т диаграммы-фиг.2) импульсы U.J и и равны по длительности и к концу импульса Ll величина пилообраз15 ного импульса .(J будет в п -раз меньше величины импульса U ( U). Защит6 I ное отключение также не произойдет.

и.генератор 7 пилообразного напряжения.

Скорости нарастания выходных напряжений (Ll и и, ) этих генераторов устанавливают одинаковыми. Напряжения U, и U, через диоды соответ- 6 (

ственно 8 и 9 подаются на делитель 10 напряжения. С выхода этого делителя снимаются пилообразные импульсы U , совпадающие по фазе с напряжениями L и U., . Величина этих импульсов по сравнению с напряжениями U и Uj. уменьшена максимум в п . раз, где п отношение периода повторения прямоугольных импульсов и датчика 3 скорости к значению интервала времени между этими импульсами (длительность- импульсов и ) при равномерном вращении вала этого датчика. В общем слу- 35 чае, если длительность прямоуголь6 I ное отключение также не произойдет.

При резком,,, динамическом перегрузе (заклинивание рабочего органа машины)

20 длительность каждого последующего импульса из серии и., ( и ) становится больше предьщущего (фиг.2, участок диаграммы правее момента Lj ) В этом случае к концу каждого импульса U

25 величина импульсов и становится большей, чем величина напряжений il (и), уменьшенных в П| раз, т.е. превьш1ает величину напряжений U. на

10

выходе делителя 10. Узел 14 сравнения 30 (компаратор) формирует сигнал vl , продоллсительность которого определяется длительностью превышения .

над и

13

1с

Сигнал U, -подается на вход управления коммутатора 1. Последний отключает двигатель 2 от сети и переводит его в режим торможения, например индукционно-динамического. .

Если величину 1-1мпульсов уменьшить по сравнению с соответствующими 4Q импульсами Ll и U в п раз, то

по сравнению с соответствующими напряжениями и и U.. не более чем в 2 раза. Снимаемые с инвертора 4 прямоугольные импульсы и запускают тре- .... .... ,..j .

тий генератор 13 пилообразного напря- уменьшить в п раз, где 1 nj :П., жения. Скорость нарастания выходных то устройство отключает электродвига- импульсов этого генератора устанавливают равной углу наклона напряных импульсов U при равномерном вращении вала датчика 3 равна длительности интервалов между ними ( то величину импульсов U уменьшают

устройство реагирует на любое уменьшение скорости вращения ротора приводного электродвигателя горной машины.

Если же величину импульсов U

тель только при определенной-интенсивности снг сжения его скорости. Оно позволяет снижать скорость вращения

жения U и U,, .

Пилообразные импульсы U подаются 50 электродвигателя машины в зависимое на первый вход узла 14 сравнения, ти от технологических условий, от- на второй вход которого подаются пи- ключит двигатель при резких уменьше- лообразные импульсы У, с делителя ниях его скорости, которые будут 10 напряжения. Узел 14 сравнения, вы- иметь место при динамических перерабатывает импульс Ц на аварийное .55 грузках машины (фиг. 3, фиг. 4). отключение и торможение электродвигателя 2, если величина импульсов. U превысит величину импульсов U .

На фиг.З проиллюстрированы процессы, происходящие в устройстве при

технологическом cнIiжeнии скорости

5

тельность каждого последующего импуль са серии U и, меньше предыдущего. 5 Поэтому к концу импульса U величина пилообразного импульса U меньше импульсов и ( и ), уменьшенных в п раз. З зел 14 сравнения не формирует сигнал на защитное отключение и тор10 можение привода горной машины.

При установивш(мся (участок - Т диаграммы-фиг.2) импульсы U.J и и равны по длительности и к концу импульса Ll величина пилообраз15 ного импульса .(J будет в п -раз меньше величины импульса U ( U). Защит6 I ное отключение также не произойдет.

При резком,,, динамическом перегрузе (заклинивание рабочего органа машины)

20 длительность каждого последующего импульса из серии и., ( и ) становится больше предьщущего (фиг.2, участок диаграммы правее момента Lj ) В этом случае к концу каждого импульса U

5 величина импульсов и становится большей, чем величина напряжений il (и), уменьшенных в П| раз, т.е. превьш1ает величину напряжений U. на

10

выходе делителя 10. Узел 14 сравнения 0 (компаратор) формирует сигнал vl , продоллсительность которого определяется длительностью превышения .

над и

13

1с

Сигнал U, -подается на вход управления коммутатора 1. Последний отключает двигатель 2 от сети и переводит его в режим торможения, например индукционно-динамического. .

Если величину 1-1мпульсов уменьшить по сравнению с соответствующими импульсами Ll и U в п раз, то

.... .... ,..j .

меньшить в п раз, где 1 nj :П., то устройство отключает электродвига-

устройство реагирует на любое уменьшение скорости вращения ротора приводного электродвигателя горной машины.

Если же величину импульсов U

уменьшить в п раз, где 1 nj :П., то устройство отключает электродвига

тель только при определенной-интенсивности снг сжения его скорости. Оно позволяет снижать скорость вращения

электродвигателя машины в зависимое ти от технологических условий, от- ключит двигатель при резких уменьше- ниях его скорости, которые будут иметь место при динамических перегрузках машины (фиг. 3, фиг. 4).

На фиг.З проиллюстрированы процессы, происходящие в устройстве при

лектродвигателя машины в зависимоеи от технологических условий, от- лючит двигатель при резких уменьше- иях его скорости, которые будут меть место при динамических перерузках машины (фиг. 3, фиг. 4).

технологическом cнIiжeнии скорости

5

электродвигателя, характеризуемом сравнительно малой интенсивностью. При этом величина импульсов U величины импульсов U и U, , уменьшенных в п раз, и срабатывание защиты не произойдет.

При заклинивании рабочего органа машины- интенсивность сниясения ско

рости ее приводного электродвигателя возрастает (фиг. 4). В результате величина импульсов U, превышает величину И1чпульсов и и U., , уменьшенных в Hj раз, и узел 14 сравнения сформирует импульсы Ц на защитное отключение и торможение приводного электродвигателя машины.

-в

V

eV

-0

1. Способ защиты горной машины от динамических перегрузов, заключающийся в формировании прямоугольных импульсов, частота которых пропорциональна скорости враще.ния ротора электродвигателя защищаемой машины, формировании пилообразного напряжения по переднему фронту этих прямоугольных импульсов и формировании управлягацего сигнала на защитное отклонение и торможение электродвигателя этой машины, отличающийся тем, что, с целью noEbmie- ния эффективности защиты за с чет увеличения быстродействия и обеспечения работы 13 переходных режимах, формируют по заднему фронту прямоугольных импульсов импульсы пилообразного напряжения, скорость нарастания которых выбирают равной скорости нарастания импульсов пилообразного напряжения. сформированных по переднему фронту прямоугольных импульсов, затем сравнивают амплитуды двух пилообразных напряжений, предварительно изменив скорость нарастания того пилообразного напряжения, которое сформирова-. но по переднему фронту прямоугольных импульсов, в пределах 1 Т 1 п -, где п - величина изменения скорости нарастания пилообразного напряжения , Т - период прямоугольных импульсов при равномерном вращении электродвигателяJ t - длительность паузы между прямоугольными импульсами, а формирование управляющего сигнала на защитное отключение и торможение электродвигателя машины производят, если величина пилообразного напряжения, сформированного по заднему фронту прямоугольных импульсов, превьша- ет величину пилообразного напряжения, сформированного по переднему фронту прямоугольных импульсов. 2. Устройство для защиты горной машины от динамических перегрузов, содержащее силовой коммутатор, включенный в цепь статора электродвигателя защищаемой машины, датчик скорости вращения .ротора электродвигателя, триггер, один из выходов которого соединен с генератором пилообразноро напряжения, узел сравнения, отличающее с я тем, что, в него введены инвертор, два дополнительных генератора пилообразного напряжения. с ю (Л to Ub to

г

t

о W.

ию

:-2Н

о

ф1/г.2

Г,

i

Фиг.

Редактор Н.Данкулич

Составитель И.Назаркина

Техред Н.Бонкало Корректор Е.Рошко

Заказ 3675/31 Тираж 470Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4