Электропривод постоянного тока шахтной подъемной установки Советский патент 1987 года по МПК B66B1/24 

Изобретение относится к подъемным установкам, в частности к электроприводам постоянного тока для шахтных подъемных установок, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1141551.

Цель изобретения - повышение производительности путем повышения точности регулирования скорости.

На чертеже представлена функциональная блок-схема предлагаемого устройства. Электродвигатель 1 шахтной подъемной установки соединен с якорем генератора 2, обмотка 3 возбуждения которого подключена к выходу тир исторного преобразователя 4, соединенного входом с выходом регулятора 5 напряжения, первый вход которого соединен с выходом первого датчика б напряжений (вход последнего соединен с потенциометром 7). Регулятор 5 напряжения, ти- ристорный преобразователь 4, генератор 2, потенциометр 7 и первый датчик 6 напряжения образуют контур регулирования напряжения генератора, который обеспечивает оптимальную работу генератора 2.

Второй вход регулятора 5 напряжения соединен с выходом регулятора 8 ЭДС, первый вход которого соединен с выходом за- датчика 9 интенсивности, второй вход - с выходом второго датчика 10 напряжения, а третий вход - с выходом блока 11 переключения. Вход второго датчика 10 напряжения соединен с потенциометром 12. Первый вход задатчика 9 интенсивности соединен с выходом задающего устройства 13, второй вход - с выходом блока 14 задержки, вход которого подключен к выходу датчика 15 тока, соединенного с измерительным шунтом 16. Третий вход задатчика 9 интенсивности соединен с выходом блока 17 выделения ошибки, первый вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения электродвигателя 1.

Датчик частоты вращения электродвигателя содержит генератор 18.1 и преобразователь 18.2 напряжения. Второй вход блока 17 подключен к выходу задающего устройства 13. Первый вход блока 11 переключения соединен с выходом датчика 15 тока, а второй вход - с выходом командного устройства 19 управления механическим тормозом.

Контур регулирования ЭДС электродвигателя, включающий в себя регулятор 8 ЭДС, контур регулирования напряжения генератора, электродвигатель 1, потенциометр 12, второй датчик 10 напряжения, измерительный шунт 16 и датчик 15 тока, определяет оптимальную работу электропривода.

Электропривод работает следующим образом.

Задающим устройством 13 подается сигнал управления на первый вход задатчика 9 интенсивности и на второй вход блока 17 выделения ошибки. Задатчик 9 интенсивности представляет собой известный за

0

5

0

5

0

5

0

5

датчик интенсивности, включающий в себя два операционных усилителя постоянного тока и блок связи, в которо.м располагаются вспомогательные элементы: резисторы и конденсатор.

Сигнал управления подается на вход первого усилителя, работающего в релейном режиме с регулируемым ограничением. Выходное напряжение релейного элемента интегрируется во времени с помощью второго усилителя, являющегося интегрирующим элементом.

Выходное напряжение интегрирующего элемента является выходным напряжением задатчика интенсивности.

Первый вход задатчика 9 интенсивности образуется с помощью первого входного резистора, подключенного к входу релейного элемента, второй вход - с помощью второго резистора, подключенного к входу интегрирующего элемента, третий вход - с помощью третьего входного резистора, подключенного к входу релейного элемента.

Оба усилителя задатчика 9 интенсивности обхвачены жесткой отрицательной обратной связью с коэффициентом передачи, равным единице. В результате выходное напряжение интегрирующего элемента в процессе отработки устанавливается равным напряжению, подаваемого с задающего устройства 13.

Пока выходное напряжение задатчика 9 интенсивности не достигло уровня напряжения задания, жесткая отрицательная обратная связь блокирована и релейный элемент имеет выходное напряжение, равное напряжению ограничения, и не зависит от величины входного сигнала (напряжения задания). В момент, когда выходное напряжение задатчика 9 интенсивности сравнивается по величине с напряжением задания, выходное напряжение релейного элемента резко уменьщается до нуля и процесс интегрирования при этом прекращается.

Таким образом, задатчик 9 интенсивности изменяет входное напряжение по вполне определенному закону. Тем самым фор.мируется диаграмма движения подъемных сосудов, определяющая ускорение и установивщийся режим работы электропривода. Режим торможения осуществляется при снятии сигнала с входа задатчика 9 интенсивности.

Входное напряжение задатчика 9 интенсивности является задающим для регулятора 8 ЭДС, на входе которого сравниваются задающее напряжение, пропорциональное заданному значению ЭДС электродвигателя (а следовательно, пропорциональное заданной частоте вращения), и направленное встречно напряжение, пропорциональное измененному значению ЭДС. Сигнал, пропорциональный измеренному значению ЭДС электродвигателя, выделяется непосредственно на входе регулятора 8 ЭДС, разделенного с силовой частью вторым датчиком 10 напряжения и датчиком 15 тока.

При отклонении измеренного значения ЭДС от заданного появляется сигнал рассогласования, определящий регулирующее воздействие на регулятор 8 ЭДС. При этом выходное напряжение регулятора 8 ЭДС изменяется таким образом, что устраняется возникшее рассогласование. Например, увеличилась частота вращения электродвигателя 1, что вызывает увеличение измеренного значения ЭДС. Значит, появляется сигнал рассогласования, вызывающий умень- щение выходного напряжения регулятора 8 ЭДС. Это напряжение, являясь задающим для регулятора 5 напряжения, уменьшает его выходное напряжение, что вызывает уменьшение выходного напряжения тиристорного преобразователя 4, а значит, и напряжения генератора 2. Это приводит к уменьшению частоты вращения электродвигателя 1, тем самым возникшее увеличение частоты вращения ликвидируется.

Так работает контур регулирования ЭДС электродвигателя 1. Аналогично работает контур регулирования напряжения генератора 2 при отклонении напряжения генератора 2 от заданного значения.

Первый датчик 6 напряжения и второй датчик 10 предназначены для ввода в систему регулирования обратной связи по напряжению постоянного тока с гальваническим разделением входной и выходной цепи. Датчик 15 тока предназначен для выделения сигнала, пропорционального току якорной цепи, путем усилия напряжения, снимаемого, с шунта 16, до унифицированного уровня с одновременным гальваническим разделением входной и. измеряемой цепи.

Блок 11 переключения и командное устройство 19 управления механическим тормозом работают в конце и в начале каждого цикла п5дъема. В конце цикла подъе- ма при остановке электродвигателя 1 шахтной подъемной установки и наложении тормозов на выходе командного устройства 19 управления механическим тормозом появляется напряжение, поступающее на второй (управляющий) вход блока 11 переключения. При этом в блоке 11 происходит разрыв цепи, соединяющей выход датчика 15 тока с входом регулятора 8 ЭДС. Тем самым с входа 8 ЭДС отключается сигнал положительной обратной связи по току якорной цепи. На входе регулятора 8 ЭДС остается только один, сигнал отрицательной обратной связи по напряжению электродвигателя (в этот момент напряжение задания равно нулю). При этом регулятор 8 ЭДС начинает выполнять роль регулятора напряжения электродвигателя. Следовательно, в системе регулирования в этом режиме работают два контура регулирования напряжения, которые действуют таким образом, что происходит интенсивное снижение напряжения генератора.

5

Ограничение тока якорной цепи осуществляется токоограничением, выполненным в виде задержанной отрицательной обратной связи по току якоря. Токоограничение работает следующим образом. Блоком 14 задержки (может быть выполнен в виде цепи стабилитронов) определяется величина напряжения уставки. Если выходное напряжение датчика 15 тока превышает величину уставки (что соответствует превышению

0 током якорной цепи допустимого значения), то на выходе блока 14 задержки появляется напряжение, т. е. появляется сигнал отрицательной обратной связи по току якорной цепи. Это напряжение подается на второй вход задатчика 9 интенсивности, интегрирующий элемент которого начинает работать в режиме регулятора тока и в системе регулирования начинает действовать контур регулирования тока якорной цепи, что вызывает снижение тока до определяемого

0 уставкой блока 14 задержки уровня. ЭДС электродвигателя определяется из уравнения электрического равновесия

Е и -f RI + L J-, at

5 где и- напряжение на якоре электродвигателя;

I - ток якорной цепи; R - сопротивление якоря электродвигателя;

L - индуктивность якоря электродвига- 0теля.

В процессе работы электропривода происходит нагрев электрических мащин, соединительных шин, изменяется сопротивление щеточного контакта. Это вызывает измене5

ние значения сопротивления якорной цепи и

индуктивности. Тем самым нарушается соответствие между измеренным значением ЭДС и действительным значением ЭДС электродвигателя, что приводит к появлению соотQ ветствующей ошибки регулирования по ЭДС электродвигателя. Значит действительная скорость вращения электродвигателя отличается от заданной.

В предлагаемом электроприводе измерения действительной скорости вращения

5 электродвигателя осуществляется датчиком частоты вращения электродвигателя. Преобразователь 18.2 напряжения служит для потенциального разделения силовых цепей генератора 18.1 и цепей управления, а также для снижения выходного напряжения ге0 нератора 18.1 до унифицированного уровня.

При отсутствии ошибки при измерении ЭДС электродвигателя выходное напряжение датчика частоты вращения по величине равно напряжению задания ЭДС, т. е. действительная частота вращения электродвигателя в статическом режиме соответствует заданной. При этом сигнал ошибки (выходное

5

Нг ПрЯЖ ; .;, .ч: ; : i M

вен HX jiKi.

в Ka iocTiij о.;. .{; ; ки можс нс11(). 1ь:г:|1 11 ь.:;-; тель tiocTjHiiSioro , роль сумматор;: и зователя. Два резистора, iK);u ;no4cn ii,ix к входу усилителя, ооразукп первый и |;торой входы блока 17 выде. гения ошибки.

Если напряжение, соответствующее дей- стпителыюй скорости движения сосуда, отли- маегся от напряжения задания, то на выходе блока 17, выделения ошибки появляется напряжение, пропорциональное ошибке регулирования от внутренних возмущений. Этот сигнал поступает на третий вход за- датчика 9 интенсивности, который отрабатывается системой управления и устраняет разницу между действительной скоростью и заданной. Тем самым в предлагаемом элек- : ро11риво,ае обеспечивается в статическом ре- Kii-.ic совпадение заданной и действительной ч; стоты вращения электропривода.

(л1с:тсмы автоматического регулирования скорости вращения с обратной связью :;.) Э, 1С электродвигателя позволяют получить более высокое качество переходных процессов по сравнению с системами автоматического регулирования с обратной связью по скорости (с тахогенератором в качестве датчика скорости). Поэтому предлагаемый электропривод использует в своей системе автоматического управления в качестве измерителя скорости объект управления, т. е. электродвигатель. При этом измеряемая ЭДС электродвигателя пропорциональна его скорости вращения.

На сигнал, пропорциональный скорости вращения электродвигателя, оказывают влияние пульпации и помехи на выходе датчика 18 частоты вращения, а также сочленения в механических передачах. При подаче этого сигнала на вход задатчика 9 интенсивности влияние указанных низкочастотных пульсаций и нелинейностей на качество

управления исключается вследствие достаточно высокой инерционности задатчика 9 интенсивности, применяемого в шахтных подъемных установках.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет за счет исключения ощибки регулирования обеспечить необходимую точность отработки тахограммы движения сосудов, что уменьшает длительность цикла подъема и повышает производительность электропривода подъемной установки.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока шахтной подъемной установки по авт. св. № 1141551, отличающийся тем, .что, с целью повышения производительности путем повыщения точности регулирования скорости, он снабжен датчиком частоты вращения электродвигателя и блоком выделения ошибки, входы которого подключены соответственно к выходам задающего блока и датчика частоты вращения электродвигателя, а выход - к входу задатчика интенсивности.

Изобретение относится к подъемным установкам, в частности к электроприводам постоянного тока для шахтных подъемных установок, и обеспечивает повышение производительности путем повышения точности регулирования. Электродвигатель 1 шахтной подъемной установки соединен с якорем генератора 2, обмотки 3 возбуждения которого подключена к выходу тиристорного преобразователя 4. Регулятор 5 напряжения, датчик 6 напряжения, соединенный с потенциометром 7, образуют контур регулирования напряжения генератора 2. Pery. iHiop 8 ЭДС, выход которого подключен к входу регулятора 5 напряжения, второй датчик И) напряжения, соединенный с потенциометром 12, образуют контур регулирования ЭДС двигателя 1. Задаюп1ее устройство 13 и задат- чик интенсивности 9 обесиечивают задание скорости подъема. Датчик тока 15, соединенный с шунтом 16, и блок 14 задержки обеспечивают ограничение тока двигатс,1я. Командное устройство 19 и блок 1 1 переключений обеспечивают снятие нап|П1жеипя с генератора 2 при остановке и наложении тормоза. Датчик частоты вращения и п/кж 17 выделения оп1ибки подключены к ; 1.ругпму входу задатчика интенсивности и обеспечивают введение коррекции сигнала задания при изменении параметров приноаа иг температуры окружающей среды и нагревания самих элементов привода ири работе, что повышает точность регулирования. 1 и.1. о (Л со о яш1 СП К