Способ ограничения динамических усилий в механизме экскаватора и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК E02F9/20 H02P5/06 

4

CD

О

ьо

со СО

(9

НИН регулятору 1 тока якоря. Затем опрслс1ляют направление BpaiueniDi 3/1 6 и песте снижения скорости / 6 до луля прекращают режим РТ. этом

цополкительпо п пп.чале РТ с помопыо пклгач11иимх к входам за/датчика 1 иптепси мюсте заг-плкаюимлго 18 и pa j..Ъ1ка101,чего 17 ана-чог (;П1 1х 1;л1о чей умен1;. до нуля задангую ско- рость ЗД I l -1 ув1:личиог);от nvT(vi J. пения с -омо1 1ыо функ1;ио 1;гль;)1, :ре- оПразонателя 9 а 1ря;ке П1Л Оло;:л 13 ограипчочия ; цепи ocpaTi .oi i у 11 р а LI л п е м о г- о сЬо р г-н i р о р ат ел я 1 2 за-

данное значение тока якорг. Б рехиме РТ по М Зре снижения язмернеь ои цп чиком 7 и регулируемо рег улятором 2 скорости ЭД 6, После npeKpaiuehrHH режима РТ разгоняют ЗД 6 упеличе1гием сиг1ии;а задания скорости врагиения путем подачи входного напряжения на за;., 1 и от Л:оче ия регулятора 4 KJno4OM 14 от формиропателя 12. Рас- чет1П1Й темп разгона, TopMoxeuvisr я ре перса ЭД 6 во всех режимах его рабо- ты оСоснечиваетсп путем исключения нелине;п ой обратной связи по току. Зтим обеспечивается снижение времени переход1Ш1х прсшессов и упеличи- нается нрсичи-сть и иЛфек гивност :. ограниче1{ия динат-гиче ::гих нагрузок. 2 с. и. ib-лы, 1 .

Изобретение относится к управлению электроприводами копающих механизмов экскаватора. Цель - повышение надежности за счет увеличения эффективности ограничения динамических усилий при одновременном увеличении произ-сти. Для этого задают скорость вращения электродвигателя (ЭД) 6, ограничивают ток якоря и измеряют датчиком 9 усилие в упругой связи. При превышении этим усилием заданного значения сигналом с выхода формирователя 12 уровня рекуперативного тока переключают ЭД 6 в режим рекуперативного торможения (РТ), изменяя знак и величину задания регулятору 4 тока якоря. Затем определяют направление вращения ЭД 6 и после снижения скорости ЭД 6 до нуля прекращают режим РТ. При этом дополнительно в начале режима РТ с помощью включенных к входам задатчика 1 интенсивностей замыкающего 18 и размыкающего 17 аналоговых ключей уменьшают до нуля заданную скорость ЭД 6 и увеличивают путем увеличения с помощью функционального преобразователя 9 напряжения блока 13 ограничения в цепи обратной связи управляемого формирователя 12 заданное значение тока якоря в режиме РТ по мере снижения измеряемой датчиком 7 и регулируемой регулятором 2 скорости ЭД 6. После прекращения режима РТ разгоняют ЭД 6 увеличением сигнала задания скорости вращения путем подачи входного напряжения на задатчик 1 и отключения регулятора 4 ключом 14 от формирователя 12. Расчетный темп разгона, торможения и реверса ЭД 6 во всех режимах его работы обеспечивается путем исключения нелинейной обратной связи по току. Этим обеспечивается снижение времени переходных процессов и увеличивается произв-сть и эффективность ограничения динамических нагрузок. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

l:3oop. i-einte от -:осится к ynp;i.;-fJie- irim .; рог:ри1иэда: 1 1-;с.ппю1Ч -Х механизмов :л;ска.ватора п пг г диазначе 1о для ограничения ди;;- ;-:; чес.чих yciunn i D р е ;та м и с т о п с Р t м ги я .

По. ияо и сч рстеиия пвлиеч ся по1зы- f inrj, H.-I;,V-чпости з;.; ;;.-ге-. . оф 1|-/:ггИ1 г1;-.-i : Qi :1ан-..чеь;1л /;инами- t j :i-- У -; Л, 1 пГ) от-;)г .)v.. уие ли ;е 11:11 : р;:ит О;лИ re-iiiKoc j -1.

На ei :u -: iii;i:Tv ;j,e;i j rpii.-vimi- альиа) i xo , yoTpijiic .i-.. с:. у-- i j;ecT::j:eiuf.4 уред:iar;iet- o: ciiiiм обо .

iiOCT.iiui ;п;(ая iioji до.. ;;гает . и Te ЧГО .:,4aicT c. , лскт- ;;: I лк , ог)1 шичщ;-Л: v о-: мкоря

уо1 Л.1. ;. у .руг,-..; (Л1и;)п и ачг:; км ;; ч 4. i.ei-:Jib;4 ai-. ;l:i ;r),

при :i..-;r

О 311 . ::: га-...), , женк : ; 3 ;и;;|Гп ; ;)i д,елЯ1 V ii. I

ЛЧ и j lKM l

iiviK .to ;л

-. ,- ре;;у ;(ji. ii; n;n()ro TOiiMC -ииe 3l ;lK i л ;

у.; { Г1:ч У (JKa як ям:, onpe- .;1ие ира чоиия :м И а д 1: 1Н: 1а-нил съ:ор|:с г;: д пг;:- ч i:peKpa:u iioT ре) им п.ер i. HI .) : тормо; :онич , чри это:-1 до:1олчмт :м-ь::о, з нач-ие рс. кима реку- нератч-; ii ir .1 горм.кеш я умепыча,1Т до гО ля : . Ч .и Р ю скоростг дпигятслЧ , упеличии. Гот задан.чое . игачеипг; Ti.rica ;i;;op : : р . реку;се ;ати И ого тор- г.о epe снижения ско ;ост1 д гателя, а пос.,ае прекращения рс;1-има реку по рати п но г о торможения ра;з j оняют электр(.1.пБигател1 yвeJЧИчenиeм задания скорости вра мелшя.

Ус1 ройс 1 ьо , реа.чизу ишее С юсоб , соде1) посл.до.ца . е;т- ио соедине п11-.1е : .ад;1 .г;1ик 1 15ит(;нсипности, регулятор 2 скорости с б.чоком 3 о раничення в nun;i обратной снязи, регулятор 4 ;i;a якоря и венти. преобрапова- ссль 5, к вь;ходу KOi oporo подключен .чк ,рь )Ига | еля 6 пос.тоянно- ; J I .vua, датчики 7 и 8 скорости и тока якор. -г, cof AiuieiiHM г со- отгзетс ву1 1: 1)Х рогуля .горов , последова- ге:1Ь 1о включенные д;;тчик 9 усилия в yiiiivi oii связи меха}.П .зма, стабилрггро- IU-: 10 и 11, формирс;ватель 12 уровня рекупера гив1Ю1 о тока с блоком 13 ог- рапичеии 5 цепи обратио: с;-. и . аналоговый зль:ь1г:аюи:ий КЛ|-.1Ч 14. 1и-;ход которого подключен ; вуоду ре- Г улятор.а ; тока якоря, а упраг я.ощп Бход 15 Ti crc v .iiKj Ja соединен через дмод 16 с датчико -1 / С1сорости.

Fl устройство унравле} ия дог1олп;1- те.ти.но введены ан..,;; размыкак:- i:iri к;тч 17, второй а11ало1-ов -1Й за- М:чкл1ол,пй ;лгач 18 и фуь:: .1и;о альнмй преобразовате.ль 19, а блок 13 ограничения R п.ени ,)ралч1ой связи формь ро- вс.теля 12 урог)ня рек-уперативпого тока вьиюлнен унраьм яе:- ым, при этом ипфо11мацион1п- Й вход к:глч; . 17 соеди- НГ }1 с источником входного напряжения igi Ф Р иРУ10щим т. 1да1огц1Й сигн.-ш скорости вращения, а его выход подклю- чеч к входу задатчика 1 интенсип- ности, информационны вход ключа 18 :;одсоединен к вь ходу пропордиона пь- ного усилителя 20 с нел нейным элементом 2 в цепи обратной связи за- датчика интенсивности, а выход это го ключа соединен с резистором 22 во входной цепи интегрирующего усили теля 23 задатчика 1 интенсивности, управляющие входы 2А и 25 ключей 17 и 18 подключены к выходу ключа 14, вход функционального преобразователя 19 соединен с выходом датчика 7 скорости, а выход подключен к управляющему входу 26 блока 13 ограничения формирователя 12 уровня рекуперативного тока. В цепи обратной связи усилителя 23 имеется конденсатор 27.

Устройство работает следующим образом.

Если усилие в упругой свяпи механизма превысит заданное, например стопорное значение F, , то стабилитроны 10 и 11 пробиваются и сигнал с выхода датчика 9 усилия механизма поступает на вход формирователя 12 уровня рекуперативного тока, На выходе формирователя 12 появляется напряжение Ифру , величина которого существенно больше максимального значения напряжения на выходе регулятора 2 скорости 1 рсгпак которое определяется блоком 3 ограничения в цепи обратной связи этого регулятора и соответствует заданию на статический стопорный ток якоря If.-,-.

Напряжение с выхода формирователя 12 через аналоговый замыкающий ключ 14, который открыт при положительном значе гии скорости двигателя, соответствующем режиму копания, поступает на вход регулятора 4 тока. Полярность напряжения формирователя Jcrpf противоположна полярности регулятора скорости Upc н поскольку ,, то изменяется полярность напряжения на входе регулятора 4 тока, при этом ЭДС двигателя 6 становится меныче УДС преобразователя 5, ток якоря изменяет знак и двигатель 6 переводится в режим рекуперативного торможения,

В начале режима рекуперативного торможения при появлении напряжения на выходе аналогового ключа- 14 это напряжение поступает на управля- ю1 Д1е входы 24 и 25 аналоговых ключей 17 и 18.

Ключ 17 при этом размыкается и отключает вход задатчика 1 интенсивности от источника входного напряжения I bx ключ 18 замыкается и соеди902336

няет выход усилителя 20 через резистор 22 с входом интегратора 23. Напряжение на выходе усилителя 20

с приобретает максимальное значение

обратной полярности, конденсатор 27 в цепи обратной связи интегрирующего усилителя 23 разряжается и напряжение на выходе задатчика 1 интен10 сивности становится равным нулю. Благодаря включению резистора 22 во входную цепь усилителя 23, процесс разряда конденсатора 27 и снижения до нуля напряжения на выходе задат15 чика интенсивности происходит с темпом, значительно больщим, чем это f имеет место в режимах разгона и торможения двигателя от задатчика интенсивности.

20 В процессе рекуперативного торможения двигателя при стопорении часть накопленной в приводе кинетической энергии преобразуется в электрическую и возвращается в сеть, благодаря

25 чему снижаются динамические стопорные усилия в упругой связи механизма. По мере уменьшения скорости двигателя 6 напряжение на выходе функционального преобразователя 19 возраста- 30 ет, при этом увеличивается также напряжение ограничения блока 13, которое определяет собою величину напряжения

и

ФРТ

на выходе формирователя 12

5

уровня рекуперативного тока, no3TONry

(- по мере снижения скорости двигателя 6 задание регулятору 4 тока возрастает, т.е, растет ток якоря двигателя в режиме рекуперативного торможе1П1я, Это обеспечивает полное использование

0 предельных возможностей электродвигателя по условиям кoм ryтaluIИ на коллекторе, увеличение эффективности ограничения динамических нагрузок, т.е. повышение надежности.

Процесс рекуперативного торможения происходит до тех пор, пока скорость двигателя не снизится до нуля. При этом исчезает напряжение на управляющем входе 15 ключа 14. Ключ 14

ч размыкается и снимает с входа регулятора 4 тока напряжения формирователя 12 - ,

Одновременно исчезает напряжение на управляюш 1х входах 24 и 25, клю5 чей 17 и 18. Ключ 17 замыкается и

подключает к входу задатчика 1 интенсивности напряжение П. , , ключ 18 при этом размыкается. Начинается процесс разгона электродвигателя 6 от задатчика 1 интенсивности. Разгон электродвигателя происходит с расчетным темпом, определяющим темп нарастания напряжения, -поступающего на вход регулятора скорости от задатчика 1 интенсивности.

Благодаря этому исключается появление дополнительных динамических усилий в упругой связи механизма, что обеспечивает повьачение надежности.

Расчетный темп разгона, торможения и реверса электропривода во всех режимах его работы обеспечивается в техническом решении путем исключения нелинейной обратной связи по току, которая снижает темп переходных процессов при увеличении заданной скорости двигателя в направлении подъема ковша, а также в режиме торможения после опускания ковша.

Благодаря этог-гу обеспечивается снижение времени переходных процессов, т.е. увеличение производительности.

Таким образ.ом, устройство дпя осуществления предлагаемого способа ограничс.ния динамических усилий в механизме экскаватора,по сравнению с прототипом позволяет повысить надежность за счет увеличения зЛфектив ности ограничения динамических усилий при одновременном увеличении производительности. Увеличение эффективности ограничения динамических усилий при стопорении осуществляется пут 5м роста тока якорл в режиме рекупег ативного торможения по мере сниже п1я скорости двигав .ля.эчто обзспе -:инает полное использование предель ых возможностей электродвигателя по условиям коммутации на коллекторе ,

I

Увеличение надежности обеспечивается также за счет того, что разгон электродвигателя после окончания режима рекуперативного торможения осуществляется с расчетным темпом изменения скорости, с помощью задатчика интенсивности, что исключает возникновение чрезмерных дополнительных динамических усилий на этом этапе работ) электропривода.

Увеличение производительности обеспечивается путем исключения влия ния на темп переходных процессчв

нелинейной гибкой обратной связи по току якоря.

Формула изобретения

электродвигатель в режим рекуперативного торможения изменением знака и величины задания регулятору тока якоря, определяют напраилс- ше вращения электродвигателя и после снижжения скорости вращения электродвигателя до нуля прекращают режим рекуперативного торможения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет увеличения

эффективности ограничения динамических усилий, в начале режима рекуперативного торможения уменьшают до нуля заданную скорость вращения электродвигателя, увеличивают заданнее значение тока якоря в режиме рекуперативного торможения по мере снл- женгя скорости вращения электродвига- тапя, а после прекрао1ения режима рекуперативного торможения разгоняют

5

электродвигатель увеличением сигнала

задания скорости вращения.

5 электродвигателя, датчики скоро-:ти и тока якоря, выходы которых подкз-юче- ны к входам соответствую1Щ1х регуляторов, датчик усилия, выход которого через последовательно включенные стабилитрон, формирователь уровня рекуперативного тока с блоком ограничения в обратной связи и первый аналоговый замыкающий ключ подключен к входу регулятора тока якоря, а управляющий вход первого аналогового ключа через диод соединен с выходом датчика скорости, источник входного напряжения, задатчик интенсивности, который содержит последовательно сое5

диненные пропорциональный усилитель с нелннейньгм элементом в цепи обратной связи и интегрирующий усилитель, охваченные обратной связью, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет увеличения эффективности ограничения динамических усилий, оно дополнительно снабжено аналоговым разьыкаю- 1ЧИМ ключом, функциональным преобразователем и вторым аналоговым замыкающим ключом с резистором на выход ;, а блок ограничения в цепи обратной связи формирователя уровня рекуперативного тока выполнен управляемым, при этом источник входного напряжения подключен к информационному входу аналогового размыкаюг;его ключя.

выход которого подключен к входу задатчика интенсивности, информационный вход второго з амыкаюшего ключа подсоединен к выходу пропорционального усилителя задатчика интенсивности, а выход этого ключа через резистор подключен к входу интегрирующего усилителя задатчика

интенсивности, причем управляющие входы размыкающего и второго замыка- )ощего аналоговых ключей подключены к выходу первого аналогового замыкающего ключа, вход функционального

преобразователя соединен с выходом датчика скорости, а выход подключен к управляющему входу блока ограничения формирователя уровня рекуперативного тока.