Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающего комбайна Советский патент 1987 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к области автоматического упраиления горными машинами и может быть использовано для автоматического регулирования .скорости пода Чи частотно-регулируемого электропривода угледобывающего комбайна.

Цель изобретения - повьшюние точности стабилизации динамических ю свойств системы автоматического регулирования при изменении сопротивления угля резанию.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. 15

Устройство содержит источник 1 задающего сигнала тока резания, датчик 2 тока резания, регулятор 3 скорости подачи, ф1-шьтр 4 низкой частоты, подключенный к выходу датчика 2 тока 20 резания, регулируемьш усилитель 5, подключенный к выходу фильтра 4 низкой частоты, сумматор 6, выход которого подключен к первому входу (делимое) блока 7 деления, а первый и вто- 25 рой входы подключены соответственно к выходам регулируемого усилителя 5 и источника 8 опорного сигнала. Регу- . лятор скорости выполнен на операционном усилителе 9, инвертирующий вход 30 которого через входной резистор 10 подключен к выходу фильтра 4 низкой частоты, а неинвертирующий вход через входной резистор 11 присоединен к выходу источника 1 задающего сигнала, В цепь обратной отрицательной связи операционного усилителя 9 включены последовательно соединенные резистор- ная оптопара 12, вход которой подключен к выходу блока 7 деления, и кон- 40 денсатор 13. Выход регулятора 3 скорости подачи подключен к входу зада- ния скорости подачи привода угледо- . бывающего комбайна 14, в гдепь питания двигателя резания которого включен 45 датчик 2 тока резания.

Устройство работает следующим образом.

Источником 1 задающего сигнапа тока резания задают ток резания, ко-, 50 торый однозначно определяет мощность потребляемую электродвигателем резания угледобывающего комбайна 14, Сигнал задания скорости подачи.

на вход сумматора 6, где суммируетс с сигналом с источником 8 опорного напряжения, причем коэффициент усил ния регулируемого усилителя 5 устанавливается пропорциональным произв дению коэф)ициента передачи датчика тока 2 резания на коэффициент К;) связи между активной мопщостью Р и током данного типа электродвигате ля резания угледобывающего комбайна 14:

М

PI

1

(1)

где

РЗьзаданная активная мощность электродвигателя резания; заданньм ток электродвигате ля .резания.

Одновременно источником 8 опорно го сигнала задается сигнал, пропорциональный активной мощности А холостого хода данного типа электродвигателя резания. Таким образом, на первом входе (делимое) блока 7 деления устанавливается сигнал, про порциональньш активной мощности (току) резания с учетом потерь мощности холостого хода.:

На выходе блока 7 деления сигнал выраженньш через параметры энергетической характеристики комбайна равен

35

В Ei

- А

V,

(2)

пп

где коэффициент В пропорционален -со противляемости угля резанию или коэффициенту зарубаемости объекта.

В (2)

что Р, К,-1.

учтено, jLj - iij ij. Сигнал с выхода блока 7 деления пропорциональньй коэффициенту зару баемости, воздействует на резистор ную оптопару 12, вследствие чего сопротивление резистора оптопары 1 изменяется обратно пропорционально сигналу с выхода блока 7 деления. В результате того, что резистор оп пары 12 включен в цепь отрицательн обратной связи усилителя 9, измене его сопротивления пропорционально перестраивает коэффициент усиления

усилителя 9.

реа следовательно, и

снимаемый с выхода регулятора 3, пос- gg гулятора 3.Регулятор 3 обеспечивает тупает на второй вход (делитель) бло пропорционально интегральный закон ка 7 деления. Сигнал с датчика 2 тока резания через фильтр 4 низкой частоты и регулируемый усилитель 5 nocTjaiaeT

регулирования благодаря включению в обратной связи конденсатора 13 и оптопары 12.

на вход сумматора 6, где суммируется с сигналом с источником 8 опорного напряжения, причем коэффициент усиления регулируемого усилителя 5 устанавливается пропорциональным произведению коэф)ициента передачи датчика тока 2 резания на коэффициент К;) связи между активной мопщостью Р и током данного типа электродвигателя резания угледобывающего комбайна 14:

М

PI

1

(1)

где

РЗьзаданная активная мощность электродвигателя резания; заданньм ток электродвигателя .резания.

Одновременно источником 8 опорного сигнала задается сигнал, пропорциональный активной мощности А холостого хода данного типа электродвигателя резания. Таким образом, на первом входе (делимое) блока 7 деления устанавливается сигнал, про порциональньш активной мощности (току) резания с учетом потерь мощности холостого хода.:

На выходе блока 7 деления сигнал выраженньш через параметры энергетической характеристики комбайна равен

В Ei

- А

V,

(2)

пп

где коэффициент В пропорционален -сопротивляемости угля резанию или коэффициенту зарубаемости объекта.

В (2)

что Р, К,-1.

учтено, jLj - iij ij. Сигнал с выхода блока 7 деления, пропорциональньй коэффициенту зарубаемости, воздействует на резистор- ную оптопару 12, вследствие чего сопротивление резистора оптопары 12 изменяется обратно пропорционально сигналу с выхода блока 7 деления. В результате того, что резистор оптопары 12 включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя 9, изменение его сопротивления пропорционально перестраивает коэффициент усиления

усилителя 9.

реа следовательно, и

гулятора 3.Регулятор 3 обеспечивает пропорционально интегральный закон

регулирования благодаря включению в обратной связи конденсатора 13 и оптопары 12.

При увеличении сопротивления угля резанию и неизменном сигнале задания тока резания, система регулирования уменьшает скорость подачи комбайна 14 до тех пор, пока сигнал с выхода датчика 2 тока резания не будет раве току задания, выдаваемого источником 1. Сигнал-на выходе блока 7 деления, полученный в результате вычисления нового значения коэффициента зарубае мости, увеличивается. Это приводит к тому, что ко аФФициент усиления регу-, лятора 3 уменьшается пропорционально увеличению коэффициента зарубаемости Следовательно, произведение коэффициента зарубаемости на коэффициент усиления регулятора остается неиз- менным, и не изменяются динамические свойства (быстродействие, перер егули- рование, устойчивость) системы регулирования.

В качестве регулируемого усилителя 5 в устройстве использован операционньш усилитель с регулируемым ко- эффициентом усиления путем изменения сопротивления резисторной оптопары 12, включенной в цепь отрицательной обратной связи. Блок 7 деления может быть выполнен по одной из известных схем.

В качестве привода угледобывающего комбайна 14 может быть использован частотно-регулируемый электропривод.

Выходной сигнал регулятора 3 равен

1

и

вы к

Р -Ю-С

Uex it

5j . IT R 11 ex

(3)

Ug - входной сигнал регулятора

3, равный разности тока задания и фактического тока;

R11 - сопротивления входных резисторов операционного уси- 45 лителя, С - емкость в цепи обратной

связи операционного усилителя 9; - сопротивление оптопары

R

оп

12.50

Коэффициент усиления регулятора согласно (3)

равен .

и меняется

с изменением сопротивления оптопары 12.

Сигнал на выходе 3 регулятора пропорционален фактической скорости подачи комбайна, так как этот подается в электропривод комбайна 14 в качестве задающего скорость подачи. Регулятор 3 может быть выполне и пропорциональным, но тогда имеется статическая ощибка в поддержании величины тока резания.

Использование устройства(по сравнению с известными)повышает точность стабилизации заданных динамических свойств системы (быстродействие, перерегулирование, устойчивость) в 1,5-2,5 раза за счет учета мощности А nojrepb холостого хода при вычислении коэффициента В зарубаемости по формуле (2). При использовании известных устройств коэффициент зарубаемости определяют по формуле В

ю is 20

25 30

35

0

-- без п

учета потерь мощности на

холостом ходу. Мощность (ток) холостого хода имеется в достаточно щироких пределах - 15-20% (30-50%) от номинальной для комбайновых электродвигателей с номинальной мощностью от 90 до 160 кВт и зависит от конструкции комбайна, степени износа резцов, состояния редуктора резания комбайна типа электродвигателя и ряда других факторов. В предлагаемом устройстве коэффициент зарубаемости вычисляется по формуле (2) с учетом коэффициента А с применением дополнительно введенных блоков - регулируемого усилителя, обеспечивающего учет типа электродвигателя путем установки коэффициента усиления, пропорционального Kj, сумматора и источника опорного сигнала задающего величину А,

45

Кроме того, в предлагаемом устройстве (в отличие от известных) исключен датчик скорости подачи комбайна, так как сигнал, пропорциональньй скорости, берется с выхода регулятора скорости подачи, причем в качестве датчика, характеризующего нагрузку, применяется датчик тока, а не более 50 сложньй датчик мощности, что упрощает предлагаемое устройство по сравнению с известными.

55

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования скорости подачи угледобывающего комбайна, содержащее блок деления и регулятор скорости подачи.

выход которого соединен с входом привода угледобывающего комбайна, в выходные цепи которого включен датчик тока резания, о т л и ч а ю - щ ее с я тем, что, с целью повьше- ния точности стабилизации динамических свойств системы автоматического регулирования при изменении сопротивления угля резанию, устройство снабжено регулируемым усилителем, источником опорного сигнала, сумматором, задатчиком тока резания и фильтром низкой частоты, причем регулятор ско13

рости подачи состоит из операционного J5 ход которого подключен к входным цеусилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включены последовательно соединенные конденсатор и выходная цепь резисторной оптопаРедактор А. Ревин

Составитель М. Аксенов Техред Л.Олийньж Корректор Л.Иилипенко

Заказ 4898/33 Тираж 452Подписное

ВНИРШИ 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

6

ры, ров.

а также из двух входных резисток первому из которых подключен задатчик тока резания, при этом выход датчика тока резания подключен к входу фильтра низкой частоты, выход которого связан с вторым входным резистором рез улятора скорости подачи и с. входом регулируемого усилителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к источнику опорного сигнала, а выход сумматора соединен с первым входом блока деления, выпям резисторной оптопары, а выход операционного усилителя, являющийся выходом регулятора скорости подачи, соединен с вторым входом блока деления.

Изобретение относится к области автоматического управления горными машинами и может быть использовано для автоматического регулирования скорости подачи частотно-регулируемого электропривода угледобывающего комбайна. Устройство позволяет повысить точность стабилизации динамических свойств системы автоматическоI го регулирования при изменении сопротивления угля резанию. Источником 1 задающего сигнала задается ток электродвигателя резания (ЭДР) комбайна 14, Сигнал с датчика 2 тока резания через фильтр 4 низкой частоты и регулируемый усилитель 5 поступает на вход сумматора 6, где суммируется с сигналом с источника 8 опорного напряжения и подается на первый вход блока деления (БД) 7. Коэффициент передачи усилителя 5 устанавливается пропорциональным произведению коэффициента передачи датчика 2 на коэффициент связи между активной мощностью и током ЭДР. Источником 8 опорного сигнала задается сигнал, пропорцио- нальньш активной мощности холостого кода ЭДР. Сигнал задания скорости подачи, снимаемый с выхода регулятора 3, подается, на второй вход БД 7. Выходной сигнал БД 7 изменяет сопротивление оптопары 12 таким образом, что произведение коэффициента зару- баемости на коэффициент усиления регулятора 3 остается неизменным. 1 ил. (Л СО 4 4 00 о kr