Способ регулирования нагрузки электродвигателя резания горной машины Советский патент 1990 года по МПК E21C35/24 

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для автоматического регулирования электропривода горных машин, преимущественно угледобывающих и проходческих комбайнов.

Цель изобретения - повышение производительности при снижении величины питающего напряжения ниже номинального значения путем повышения качества регулирования.

На фиг.1 представлена зависимость относительных значений тока и мощности от полезной мощности на валу; на фиг.2 - зависимость относительных значений полезной мощности Р2 на валу электродвигателя от относительных значений тока I, потребляемого им;

на фиг.З - структурная схема устройства регулирования нагрузки электродвигателя резания горной мамины, реализующая предлагаемый способ.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность горной машины, что обосновывается регулированием электропривода по

мощности электродвигателя, что исклю10

15

чает недоиспользование этой мощности при существующих перепадах напряжения шахтной сети; повышением качества регулирования, так как система регулирования более чувствительна к регулированию по мощности Рл на валу электродвигателя, как видно из характеристик на фиг,1 (пвиду большего угла наклона характеристики Р/РН к параметру Р ), что позволяет умень- шить коэффициент усиления системы и, следовательно, уменьшить частоту коле- тока статора электродвигателя, возникающих в замкнутой системе регулирования. Такие колебания вызывают 25 дополнительный нагрев электродвигателя. Поэтому снижение частоты этих колебаний уменьшает производимый ими нагрев электродвигателя, а значит позволяет повысить полезную нагрузку на электродвигатель.

Для горных машин регулирование нагрузки электропривода резания по току приводного электродвигателя, не является наилучшим, так как ток электродвигателя в условиях шахтной сети, характеризующейся большими колебаниями питающего напряжения, не отражает действительную полезную мощность на валу электродвигателя резания, оп- ределяющую производительность горной машины.

Кроме того, практически независимо от напряжения сети величина тока определяет нагрев электродвигателя, ограниченный допустимыми значениями температуры для данного режима работы электродвигателя н его продолжительности включения, которые являются определяющими при установлении значения номинального тока для данно го электродвигателя резания,

Поэтому оптимальным в условиях изменяющегося напряжения питающей сети является применение комбиниро30

45

,-50

Устройство регулирования, пояс щее предлагаемый способ, содержит датчик 1 тока электродвигателя 2 зания, блок 3 уставок номинальных значений тока электродвигателя 2, выходы датчика 1 и блок 3 соедине соответственно с первым и вторым дами блока 4 деления, датчик 5 на жения сети Uc, блок 6 уставок номи нальных значений напряжения сети выходы датчика 5 и блока 6 соедин соответственно с первым и вторым входами блока 7 деления.

Выход Блока 4 деления соединен входом блока 8 нелинейности и пер входом первого элемента 9 сравнен второй вход которого соединен с и ником 10 опорного напряжения. Выхо первого элемента 9 сравнения соед нен с катодом диода 11 и с анодом да 12, анод диода 11 и катод диод 12 соединены соответственно с упр ляющими входами ключей 13 и 14.

Выход блока 7 деления соединен первым входом блока 15 умножения, второй вход которого соединен с вы ходом блока 8 нелинейности, выходы блока 15 умножения и блока 14 дел ния через информационные входы клю чей 13 и 14 соответственно соедине ны с первыми входами второго 16 и третьего 17 элементов сравнения, в рые входы которых соединены с исто ком 10 опорного напряжения. Выходы второго 16 и третьего 17 элементов сравнения соединены с входами регу торов 18 и 19 нагрузки соответстве но, выходы которых соединены с вхо тиристорного преобразователя 20, в ход которого соединен с электродви гателем 21 подачи.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное ср нему значению тока электродвигател 2 резания, с датчика тока поступае на первый вход блока 4 деления, на второй вход которого подается напр ние с блока 3 уставок тока электро двигателя 2 резания, пропорциональ го номинальному значению тока. С

ванного регулирования, когда электро-55 блока 4 деления величина напряже10

15

- 25

30

45

50

большем токе - по этому току электродвигателя.

Устройство регулирования, поясняющее предлагаемый способ, содержит датчик 1 тока электродвигателя 2 резания, блок 3 уставок номинальных значений тока электродвигателя 2, выходы датчика 1 и блок 3 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 4 деления, датчик 5 напряжения сети Uc, блок 6 уставок номинальных значений напряжения сети, выходы датчика 5 и блока 6 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 7 деления.

Выход Блока 4 деления соединен с входом блока 8 нелинейности и первым входом первого элемента 9 сравнения ; второй вход которого соединен с источником 10 опорного напряжения. Выход первого элемента 9 сравнения соединен с катодом диода 11 и с анодом диода 12, анод диода 11 и катод диода 12 соединены соответственно с управляющими входами ключей 13 и 14.

Выход блока 7 деления соединен с первым входом блока 15 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 8 нелинейности, выходы блока 15 умножения и блока 14 деления через информационные входы ключей 13 и 14 соответственно соединены с первыми входами второго 16 и третьего 17 элементов сравнения, вторые входы которых соединены с источником 10 опорного напряжения. Выходы второго 16 и третьего 17 элементов сравнения соединены с входами регуляторов 18 и 19 нагрузки соответственно, выходы которых соединены с входом тиристорного преобразователя 20, выход которого соединен с электродвигателем 21 подачи.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное среднему значению тока электродвигателя 2 резания, с датчика тока поступает на первый вход блока 4 деления, на второй вход которого подается напряжение с блока 3 уставок тока электродвигателя 2 резания, пропорционального номинальному значению тока. С

-55 блока 4 деления величина напряже

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано в электроприводах горных машин. Цель изобретения - повышение производительности при снижении величины питающего напряжения ниже номинального значения путем повышения качества регулирования. Для этого формируют сигналы задания тока электродвигателя резания (ЭДР) и напряжения питающей сети (ПС) и сигналы действительных значений тока ЭД и напряжения ПС. Сравнивают сигналы задания тока ЭДР и его действительного значения и при превышении действительного значения над заданным формируют управляющий сигнал. Определяют произведение заданных сигналов тока ЭДР и напряжения ПС и по нему определяют значение сигнала заданной мощности. По произведению действительных значений тока ЭДР и напряжения ПС определяют значение сигнала действительной мощности. При значении действительного сигнала тока ЭДР, меньшем заданного, корректируют сигнал управления пропорционально рассогласованию между сигналами действительной и заданной мощности на валу ЭДР. Регулирование электропривода по мощности ЭДР исключает недоиспользование этой мощности при существующих перепадах напряжения шахтной печи. При этом достигается комбинированное регулирование, при котором электропривод резания до номинального значения тока регулируется по мощности на валу ЭДР, а при большем токе - по этому току ЭДР. 3 ил.

привод резания до номинального значения тока регулируется по мощности на валу электродвигателя, а при

ния, пропорциональная кратности среднего значения тока ргкшия и его номинальному значение, поступает

на элемент 9 сравнения, где сравнивается с напряжением источника 10 опорного напряжения.

Когда ток электродвигателя ния больше номинального и напряжение кратности тока с блока 4 деления соответствует кратности, большей единицы, то выходное напряжение элемента 9 сравнения положительно и через диод 12 открывается ключ 14 с информационного входа которого на элемент 17 сравнения подается напряжение с блока 4. На элементе 1 сравнения происходит вычитание из напряжения источника 10 величины сигнала с блока 4, причем эта разность, соответствующая сигналу рассогласования по току, в данном случае отрицательна и на регуляторе 19 нагрузки, куда она поступает, происходит уменьшение сигнала, в результате понижается напряжение на выходе тиристорного преобразователя 20, подающего напряжение на электродвигатель 21 подачи, при этом уменьшается нагрузка на электродвигателе 2 резания.

При снижении питающе о напряжения устройство работает следующим образом.

Напряжение, получаемое с блока 4 деления, поступает на вход блока 8 нелинейности, с которого снимается напряжение, пропорционапьное кратности полезной мощности на валу электродвигателя резания относительно номинального значения мощности пр номинальном напряжении питающей сети. На фиг.2 приведена характеристика блока 8 нелинейности, получаемая из рабочих характеристик электродвигателя и представляющая собой зависимость относительных значений полезной мощности P на валу электродвигателя от относительных значений тока I, потребляемого им. С выхода блока 8 нелинейности напряжение поступает на второй вход блока 15 перемножения, на первый вход которого поступает напряжение с блока 7 деления, соответствующее кратности напряжения сети Uc, снимаемого с датчика 5 напряжения сети, относительно номинального значения Uc, снимаемого с блока 6 уставок номинальных значений напряжения сети.

Когда ток электродвигателя резания меньше номинального и напряжение

кратности тока с блоком 4 деления с ответствует кратности, меньшн едшм - цы, то выходное напряженно элемент я

9сравнения отрицательно и через л. ,г 11 открывается ключ IJ, с информационного входа которого па э.

16 сравнения подается на-рг,, с выхода Плока 15. 3 данном случае вы- Q ходное напряжение блокл 15 соответствует кратности, меньшей единицы, L результате чего после сравнении с опорным напряжением с источника

10опорного напряжения на элементе r 16 сравнения выходное напряжение,

соответствующее рассогласованию мощности, будет положительно и регулятор 18 нагрузки повышает н( мряженж- управления тнристорным преобр.чзэвэте0 лем 20, в результате чего электродвигатель 21 подачи повышает свою скорость и увеличивает нагрузку на электродвигателе 2 резания.

Таким образом, устройство, -.бо5 тая по предлагаемому способу, формирует сигнал обратной связи пропорциональным рассогласованию мощности и позволяет при колебаниях напряжонн шахтной сети нагружать электпогян а- тель резания соответственно заданной производительности, избегая р то /ке время перегрева электродвигателя т - ком, больиим заданного при формьропн нни сигнала обратной связи, пропорционального рассогласованию тока электродвигателя.

Кроме того, меньшей коэффициент усиления в регуляторе 18 мощности m сравнению с коэффициентом усиления и регуляторе 19 тока позволяет при регулировании по мощности уменьшить частоту колебаний мгновенного значения тока относительно среднего значения, возникающих в замк1гутой системе регулирования, а значит угенъпшть нагрев электродвигателя, обусловленный наличием этих колебаний г., гле- довательно, повысить полезную нагрузку на электродвигатель.

0

5

0

5

Формула изобретения

Способ регулирования нагрузки электродвигателя резания горной па- шины, заключающийся в формировании сигналов задания тока электрод- ит- ля резания и действительного значения тока электродвигателя р зания, сравнении этих сигналоь и при ы, - вышении действительного тчач- . ,

заданным формировании управляющего сигнала, отличающий ся тем, что с целью повышения производительности при снижении величины питающего напряжения ниже номинального значения, формируют сигнал задания напряжения питающей сети, сигнал действительного напряжения питающей сети, по произведению заданных сигналов тока электродвигателя и напряжения питающей сети определяют значение сигнала заданной мощности,

JLfS г Гн Рн

О Ј0 fOO fSO ZOOSS0300pHJ50WO 460 Рй KS/r,

9W.

а по произведению сигналов действитель- ьых значений тока электродвигателя резания и напряжения питающей сети - значение сигнала действительной мощности при значении действительного сигнала тока электродвигателя резания меньше заданного корректируют сигнал управления пропорциональ- ного рассогласованию между сигналами действительной и заданной мощности на валу электродвигателя ре- з ания.

А.

Рн

W

,2 Ifl 0,6 0,6 0,4 Of

o,s о,ч 0,6 Ofl f o /,fi /,/ 1 W/r.Q.