Электропривод бурового станка Советский патент 1989 года по МПК H02P5/00 

Изобретение относится к электро - технике, а именно к области электроприводов с автономными источниками питания, и может найти применение и буровых станках, строительных, транспортных механизмах и т.д.

Цель изобретения - повьшение экономичности и надежности электропривода.

На фиг„ 1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие рабо электропривода.

Электропривод (фиг. I) содержит электродвигатель 1, подключенный к реверсивному тиристорному преобразовтелю 2 с вентильными группами Впе- ред 3 и Назад 4 вход которого, как и вход нереверсивного тиристорного преобразователя 5, соединен с выходом дизель-электрической станции 6, последовательно соединенные задатчик 7 интенсивности, регулятор 8 напряжения, регулятор 9 тока и систему 10 импульсно-фазового, управления, выход которой через управляемые ключи 11 -и 12 подключен к вентильным группам 3 и 4 реверсивного тиристорного преобразователя 2, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики 13 и 14 напряжения и тока, логическое переключающее устройство 15, соединенное своими входами с выходами регулятора 9 тока и датчика 13 напряжения, а выходами связанные с управляющими цепями управляемых ключей 11 и 12, а также систему 16 управления нереверсивными тиристор- ным преобразователем 5, подключенную к его выходу нагрузку 17 и блок 18 . управления рекуперацией, состоящий из однополярного компаратора 19, логического элемента НЕ 20, логических элементов И-НЕ 21 и 22, логического элемента ИЛИ-НЕ 23 и третьего управлемого ключа 24, при этом вход одно- полярного компаратора 19 подключен к выходу задатЧика 7 интенсивности, а

0

емого ключа 24, включенного между выходом датчика 14 тока и входом системы 16 управления нереверсивным тирис- торным преобразователем 5.

Дизель-генератор 6 представляет собой систему, состоящую из дизеля и сопряженного с ним генератора трехфазного напряжения,

Логическое переключающее устройство 15 предназначено для подключения вентильных групп 3 и 4 в зависимости от соотношения сигналов на выходах регулятора 9 и датчика 13 напряжения.

На фиг. 2 введены следующие обозначения:

п - скорость электродвигателя 1;

1 - ток якорной обмотки электродвигателя 1;

I Yj - выходной сигнал задатчика 7 интенсивности;

У - выходной сигнал однополярно0

5

го компаратора 19;

Yjo выходной сигнал элемента 5 НЕ 20;

„- выходной сигнал логического переключающего устройства 15, управляющий ключом 11;

У, ,- выходной сигнал логическо 5-12

ГО переключающего устройства 15, управляющий ключом 12;

21 У-гэ выходные сигналы логических элементов И-НЕ 21 и 22 соответственно;

выходной сигнал элемента ИЛИ-НЕ 23;.

У.,- выходной сигнал датчика 14

тока;

выходной сигнал блока 18 уп- равления рекуперацией (входной сигнал для системы 16 управления);

t, t 2 момент времени перехода электродвигателя 1 в генераторный режим;

t, t4 момент времени разгона электродвигателя 1 в двигательном режиме„

Однополярный компаратор 19 реализован на операционном усилителе, и

Изобретение относится к электроприводам с автономными источниками питания. Цель изобретения - повышение экономичности и надежности электропривода. Электропривод бурового станка содержит подключенные к выходу дизель-электрической станции реверсивный и нереверсивный тиристорные преобразователи, к выходу первого из которых подключен электродвигатель, а к выходу другого - нагрузка , при этом система управления реверсивного тиристорного преобразователя выполнена по принципу подчиненного регулирования с регуляторами напряжения 8 и тока 9. Для достижения поставленной цели в электропривод введен блок 18 управления рекуперацией, выполненный на компараторе 19 и логических элементах 20-23 с управляемым ключом 24 на выходе, при этом входы блока 18 соединены с выходами задатчика 7 интенсивности и логического переключающего устройства 15, исполнительная цепь управляемого ключа 24 включена между выходом датчика тока электродвигателя 1 и входом системы 16 управления нереверсивного тиристорного преобразователя 5, а управляющая цепь ключа 24 подключена к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ 23. Изобретение исключает работу дизеля в режиме компресора , что уменьшает износ его узлов и экономит топливо. 2 ил.

выход - непосредственно к первому вхо-50 поступлении на его вход положиду логического элемента И-НЕ 21 и через логический элемент НЕ 20 к первому входу логического элемента И-НЕ 22, вторые входы которых соединены порознь с выходами логического переключающего устройства 15, а выходы подключены к входам логического элемента ИЛИ-НЕ 23, соединенного своим выходом с управляющим входом управля5

тельного сигнала, равного или боль- щего уставки, на его выходе появляется положительное напряжение, по амплитуде равное уровню лог. 1. При отрицательном сигнале на входе компаратора 19 на его выходе имеет место лог. О.

Элемент НЕ 20 имеет на выходе сигнал лог. О, когда на его входе -.

51

сигнал лог. I, и сигнал лог. 1 на вьгходе, если на входе - лог. О.

Элемент И-ИЕ (21 и 22) имеет на выходе сигнал лог. 1, только в том случае, если па обоих его входах сигнал по уровню равен лог. О, при любой другой комбинации входных сигналов на выходе - лог. О.

Элемент ИЛИ-НЕ 23 имеет на выходе сигнал лог„ 1 только в том случае, когда на его входах одновременно присутствуют сигналы лог. О, при всех других комбинациях входных сигналов на его выходе - лог. О.

Принцип действия устройства состоит в следующем,

Задатчик 7 интенсивности формирует линейно нарастающее (спадающее, фиг. 2г,п) напряжение, которое определяет темп разгона (торможения) электродвигателя I.

Регулятор 8 напряжения совместно с датчиком 13 напряжения образует контур стабилизации напряжения на якоре электродвигателя 1,который формирует сигнал, пропорциональный скорости электродвигателя. Выходной сигнап регулятора 8 1апряжения является входным CHFHajTOM для регулятора Т тока,

Контур ре улировання тока реали-- зован ка регуляторе 9 тока и датчике 14 Тока,

Система lO импульсно-фазового управления осуществляет фс рмирование и смешение управпяюп:их импульсов пропорционально выходному- сигналу с регулятор д 9 1-ока, что приводит к изменению змходного напряжения вентиль11ьгх грунт; 3 или 4,

Логическое переключающее устройство 15 осуществляет сравнение выходных CHriia.noB регулятора 9 тока и датчика 13 напряжения и в зависимости от полярности их разностного сигнала подключает к системе 10 импульсно-фазового управления либо вентильную группу 3 (через ключ 11), либо вентильную группу 4 (через ключ 12), т.е. на выходах логического переключающего устройства 15 не могут существовать одновременно сигналы управления ключами 11 и 12.

Рассмотрим случай, когда электропривод работает в установившемся режиме, т.е. на выходе задатчика 7 интенсивности присутствует положительное напряжение (фиг. 2).

10«

На выходе регулятора В напряжения формируется сигнал, поступающий на }зход регулятора 9 тока, на выходе которого также присутствует сигнал. Система 10 импульсно-фазового управления формирует и сдвигает углы управления пропорционально этому си1- налу. Поскольку на выходе преобразователя 2 есть напряжение, датчик 13 напряжения формирует сигнал, который поступает одновременно на регулятор 8 напряжения (благодаря чему контур стабилизации обеспечивает постоянное Д1апряжеиие на выходе преобразователя 2) и на логическое переключающее устройство 15, Поскольку электропривод находится в статическом состоянии, сигнал регулятора 9 тока по

амплитуде больше сигнала датчика 13 напряжения, т.е. их разница положительна, вследствие чего на выходе логического переключающего устройства 5, управляющего ключом 11, сигнал

лог. 1, а на выходе, управляющем ключом 12, - лог. О, т.е. ключ II замкнут, а ключ 12 разомкнут.

В момент времени t, сигнал на выходе задатчика 7 начинает линейно

спадать. Сигналы на выходах регуляторов 8 и 9 также уменьшаютг.я, разностный сигнал яа выходе логического переключающего устройства меняет знак, в результате чего ня его выходе, управляющем ключом П, появляется сигнал лог. О, а на выходе, управляющем ключом 12, - лог. 1. Происходит переключение ключей 11 и 12, электродвигатель переходит в генераторный режим работы (II квадрант), т.е. происходит рекупера М1вное торможение электропривода,

В момент времени t сигнал на вы- ходе задатчика 7 становится равньгм нулю, электродвигатель останавливается. Если, сигнал на выходе задатчика 7 продолжает линейно изменяться (нарастает по амшштуде отрицатель- ное ьгапряжение), электродвигатель 1 разгоняется до скорости, соответствующей уровню сигнала на выходе задатчика 7, При этом напряжение на выходе задатчика 7 имеет отрицательный знак, а на выходе устройства 15,

управляющем ключом 12, присутствует сигнап лог. 1 (ключ 12 замкнут), на выходе, управляющем ключом 11, - лог, о (ключ и разомкнут).

В момент tj сигнал на выходе за- датчика 7 начинает линейно спадать (фиг. 2б,п) и электродвигатель переходит в генераторный режим (IV квад- .рант). Алгоритм работы электропривода аналогичен описанному, т.е. происходит переключение ключей 12 и 11, и электропривод осуществляет рекуперативное торможение.

Очевидно, что в I квадранте сигнал на выходе эадатчика 7 интенсивности положительный, а ключ 11 замкнут.

При переходе электродвигателя 1 в генераторный режим работы (II квадрант) при положительном сигнале на выходе задатчика 7, ключ 11 разомкнут, а ключ 12 замкнут.

В III квадранте сигнал на выходе задатчика 7 имеет отрицательньш знак а ключ 12 замкнут.

При переходе электродвигателя 1 в генераторный режим работы (IV квадрант) при отрицательном сигнале на выходе,задатчика 7 ключ 12 разомкнут, а ключ 11 замкнут, т.е„ алгорит работы электропривода позволяет установить следующие однозначные соответствия , .Двигательньш режим работы:

1)УТ - положительное и ключ 11 замкнут;

2)У - отрицательное и ключ 12 замкнут.,

Генераторный режим работы:

1)У-j - положительное и ключ 12 замкнут;

2)У-, - отрицательное и ключ 1 1 замкнут.

На основании этих соответствий построен блок 18 управления рекуперацией.

Блок 18 работает следующим образом.

В момент времени t электропривод переходит в режим рекуперативного торможения, при этом на выходе компаратора 19 напряжение лог. 1 (фиг. 2,д), а на выходе блока 20 - лог. О (фиг. 2,е).

В этот момент времени на выходах устройства 15 следующие состояния: У,у.,- лог. О, У,5.,г лог. 1, т.е в момент времени входах элемента И-НЕ 21 комбинация входных сигна лов из лог. 1, а на входах1 второго элемента И-НЕ 22 - два лог. О.

Таким образом, а момент вррмеии t первый элемент И-НЕ 21 меняет сво состояние с лог. 1 на лог. О, а второй элемент И-НЕ 22 сохраняет сво прежнее состояние лог. О (фиг.2и,к т.е. на входах элемента 23 появляется комбинация входных сигналов из двух лог. О, в результате чего и-1 выходе элемента 23 появляется сигнал лог. 1, что приводит к замыканию ключа 2А, и на вход системы 16 управления (фиг. 1) с да1чика 1А тока поступает сигнал управления, который открьтает тиристорный преобразователь 5. Ключ 2А будет замкнут до тех пор, пока сигнал на выходе задатчика 7 не уменьшится до уровня порога срабатывания однополярного компаратора 19, после чего на выходе элемента 21 (момент времени t, фиг.2, г,д,е,и) появляется сигнал лог, 1, который изменяет выходное состояние элемента 23 (фиг. 26,л) с лог. на лог. О.

Ключ 24 размыкается, тиристорный преобразователь 5 закрывается.

Таким образом, период времени .i, когда электропривод бурового станка работает в режиме рекуперативного торможенияJ который сопровождается рекуперацией энергии на дизел электрический агрегат 1 (фиг. 1), характеризуется открытым состоянием переверсивного преобразователя 5, черс- который на нагрузке 17 осуществляется рассеивание энергии, рекуперируемой тиристорным преобразователем 2 ,

В случае, если электропривод работает с отрицательным напряжением на выходе задатчика 7 (фиг. 2б,ц), алгоритм работы блока 18 управления рекуперацией аналогичен описанному. На фиг. 2, п,р,с,т,у,ф,х,ц,ч,ш приведены временные диаграммы работы элментов блока для этого случая.

Введение блока управления рекуперацией позволяет исключить работу дизеля в режиме компрессора, в течение которого происходит интецсивцый износ дизеля, в результате повышается на цежность рабо1Ъ1 бурового станка Р полом.;

Так как изобретение иск.пючает работу дизеля в компрессорном режиме, преводя его в режиме рекуперативного торможения электропривода на холосто

ход, существенно экономится дизельно топливо,

Кроме того, в качестве дополнителной нагрузки 17 может быть использовано вспомогательное технологическое оборудование станка (освещение, во- доподогрев и т.д.), в результате чего повышается КПД всего комплекса оборудования, т.е. его экономичность

Формула изобретения

Электропривод бурового станка, содержащий электродвигатель, подклю- ченный к реверсивному тиристорному преобразователю, вход которого соединен, как и вход нереверсивного ти- ристорного преобразователя, с выходом дизель-электрической станции, по следовательно соединенные задатчик интенсивности, регулятор напряжения, регулятор тока и систему импульсно- фазового управления, выход которой через управляемые ключи подключен к вентильным группам реверсивного ти- ристорного преобразователя, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики напряжения и тока якоря, логическое переключающее уст- ройство, соединенное своими входами с выходами регулятора тока и датчи

5 0 0

5

ка напряжения, а выходами связанное с управляющими цепями упомянутых управляемых ключей, а также систему управления нереверсивным тиристорным преобразователем и подключенную к его выходу нагрузку, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности электропривода, в него введен блок управления рекуперацией, состоящий из однополярного компаратора, логического элемента НЕ, двух логических элементов И-НЕ, логического элемента ИЛИ-НЕ и третьего управляемого ключа, при этом вход однополярного компаратора подключен к выходу задат- чика интенсивности, а выход - непосредственно к первому входу первого логического элемента И-НЕ и через логический элемент НЕ - к первому входу второго логического элемента И-НЕ, вторые входы которых соединены порознь с выходами логического переключающего устройства, а выходы подключены к входам логического элемента ИЛИ-НЕ, соединенного своим выходом с управляющим входом управляемого ключа, включенного между выходом датчика тока и входом системы управления нереверсивного тиристорно- го преобразователя.