Электропривод с ограничением динамических усилий в механизмах экскаватора Советский патент 1990 года по МПК H02P5/06 

4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подъема и напора Экскаваторов,

Целью изобретения является повышение надежности,,

На чертеже приведена схема электропривода.

Электропривод содержит последова- фельно соединенные источник1 задаю- цего напряжения, регулятор 2 частоты вращения, регулятор 3 тока якоря и реверсивный тиристорный пр обраэова- тель 49 выход которого подключен к якорю электродвигателя 5, датчики частоты вращения 6 и тока якоря 7, соединенные с входами регуляторов 2 И 3 соответственно частоты вращения И тока, подключенные к выходу дат- чика 6 частоты вращения последовательно соединенные первый диод 8, датчик | ускорения, второй диод 10 и нели- йейнЕ)1Й элемент 11 с зоной нечувствительности, выход которого подключен К входу регулятора 2 частоты вращения .

Электропривод также содержит аналоговый запоминающий блок 12, нуль-орган 13, первый сумматор 14, формирователи 15 и 16 импульсов, функциональный преобразователь 17 и второй сумматор 18. Блок 19 огра- ничения в цепи обратной связи регуля- тора 2 частоты вращения выполнен управляемым, при этом информационный вход аналогового запоминающего блока 12 и вход нуль-органа 13 соединены с входом датчика 9 ускорения, Управ- ляющий вход аналогового запоминающего блока 12 подключен к выходу первого сумматора 14, входы которого соединены с выходами первого 15 и второго 16 формирователей импульсов, вход формирователя 15 импульсов подключен к выходу нелинейного элемента 11с зоной нечувствительности-, вход формирователя 16 импульсов соединен с выходом нуль-органа 13$, и выход анало гового запоминающего устройства 12 подключен через функциональный преобт разователь 17 к первому входу второго сумматора 18, второй вход которого соединен с источником постоянного напряжения U ,а выход сумматора 18 подключен к блоку 19 управляемого ограничения в цепи обратной связи ре гулятора 2 частоты вращения.

Совокупность блоков 12-19 образует блок 20 поддержания постоянства запаса прочности канатов.

Электропривод работает следующим образом,

В нормальном режиме работы, т.е. при отсутствии стопорения, устройство функционирует как обычная двухконтур- ная система подчиненного регулирования с внутренним контуром регулирования тока якоря и внешним контуром регулирования частоты вращения.

Диоды 8 и 10 обеспечивают появление сигнала на входе нелинейного элемента 11 только при замедлении двигателя в режиме копания, либо подъема ковша (выдвижение рукояти). При опускании ковша (втягивании рукояти) заперт диод 8,- при открытом диоде 8 и ускорении двигателя заперт диод 10.

Нелинейньй элемент 11 настраивается так, чтобы сигнал с выхода датчика 9 ускорения при максимально возможных величинах замедления, возникающих при нормальной работе (т.е. при отсутствии стопорения), был меньше зоны нечувствительности нелинейного элемента 11. При этом напряжения на выходе аналогового запоминающего устройства 12 и на выходе функционального преобразователя 17 равны нулю, поэтому напряжение ограничения блока 19 регулятора 2 частоты вращения зависит только от напряжения U1 , поступающего на второй вхсд сумматора 18, и соответствует заданию на статическое стопорное значение усилия двигателя.

В режиме столорения сигнал на выходе датчика 9 ускорения становится больше зоны нечувствительности нелинейного элемента 11,

6 результате этого на выходе нелинейного элемента 11 появляется напряжение отрицательной полярности, которое поступает на вход регулятора 2 частоты вращения и превышает величину напряжения положительной полярности, поступающего на вход регулятора 2 от источника 1 задающего напряжения .

Результирующий сигнал задания на входе регулятора 2 частоты вращения становится существенно отрицательным, на его выходе появляется максимальное Напряжение, задающее отрицательное значение тока якоря. Под действием э,того напряжения ток якоря изменяет

515873

направление и наступает режим рекуперативного торможения электродвигателя. В режиме рекуперативного торможения часть кинетической энергии, накопленной в электроприводе перед началом 5 процесса стопорения, преобразуется в электрическую энергию и возвращается (рекуперируется) в сеть, что

обеспечивает снижение динамических

усилий в упругой связи при стопорении Поскольку в режиме рекуперативного торможения при стопорении регулятор 2 частоты вращения работает в режиме ограничения, задание на усилие двига- теля в этом режиме пропорционально величине напряжения ограничения регулятора 2 частоты вращения, которое регулируется блоком J9 ограничения в цепи обратной связи этого регулятора.

Напряжение с выхода нелинейного элемента 11 поступает на вход формирователя 15 импульсов, и на выходе формирователя 15 появляется импульс напряжения, который поступает через сумматор 14 на управляющий вход аналогового запоминающего блока 12. При поступлении этого импульса происходит запись и запоминание в блоке 12 напряжения, поступающего на информацион- ный вход этого устройства от датчика 6 частоты вращения. Таким образом, после поступления импульса от формирователя 15 на выходе аналогового запоминающего блока 12 появляется неизменное напряжение, пропорциональное начальной скорости двигателя в режиме стопорения Vfo .

Это напряжение поступает на вход функционального преобразователя 17, выходное напряжение которого подается на сумматор 18. Напряжение с выхода сумматора 18 равно напряжению ограничения блока 19, т.е. оно задает величину усилия двигателя в режиме рекуперативного торможения,

Характеристика функционального преобразователя 17 обеспечивает изменение усилия двигателя F др в функции начальной приведенной скорости дви гателя V.(.

Этот закон соответствует неизменному максимальному динамическому усилию в упругой связи механизма к маис независимо от величины началь- ной приведенной скорости двигателя

V

Благодаря поддержанию заданного

значения Р обеспечивается постоянст

5

0

, 0

5 0

5

146

во запаса прочности канатов и рабочего оборудования экскаватора при стопорении, что повышает надежность.

В течение всего режима стопорения поддерживается неизменное значение усилия двигателя в режиме рекуперативного торможения , поскольку напряжение на выходе аналогового запоминающего блока 12 остается при этом постоянным.

В конце процесса стопорения при снижении частоты вращения двигателя до нуля появляется напряжение на выходе нуль-органа 13, которое поступает на вход формирователя 16 импульсов, и на выходе формирователя 16 возникает импульс напряжения.

Этот импульс передается через сумматор 14 на управляющий вход аналогового запоминающего блока 12. В момент поступления импульса от формирователя 16 в блоке 12 происходит запись и запоминание напряжения, поступающего на его информационный вход от датчика 6 частоты вращения, которое в этот момент времени равно нулю. Поэтому на выходах устройства 12 и преобразователя 17 напряжение также становится равным нулю, на выходе сумматора 18 устанавливается исходное напряжение, которое зависит только от напряжения U на его входе и равно напряжению ограничения блока 19 регулятора 2, соответствующему заданию на статическое стопорное усилие

двигателя F

ст

Характеристика функционального преобразователя 17 определяется исходя из соотношения

АР

FCT Г

т I

УТР шс

F К

At

ri7 -о).

де К . - заданное значение коэффициента динамичности усилия в упругой связи при стопо- рении;

V - начальная приведенная скоте

рость двигателя в режиме

стопорения;

FUT статическое стопорное усилие;

m - приведенная масса вращающихся частей электропривода;

с - эквивалентная жесткость упругой связи;

F. - усилие двигателя в режиме

Г

рекуперативного торможения при сюпорении.

Приведенное выше соотношение применительно к функциональному преобра- Зователю 17 может быть записано следующим образом:

U2 AU,- В,

где U и U.,- соответственно выходной и входной сигналы функ- iционального преобразователя;

А и В константы В устройстве осуществляется автоматическое изменение усилия двигателя )з -режиме рекуперативного торможения 13 функции начальной скорости двигате- ля при столорении, причем это изменение осуществляется по закону, обеспе - чивающему постоянство максимального динамического усилия в упругой

рвязи в режиме стопорения независимо Ьт начальной скорости двигателя, т.е. независимо от начального запаса кинетической энергии привода,

Благодаря этому обеспечивается постоянство запаса прочности канатов И рабочего оборудования, что повышает надежность работы механизмов экскаватора,

Формула изобретения

Электропривод с ограничением динамических усилий в механизмах экскаватора, содержащий последовательно соединенные источник задающего напря- Ксения, регулятор частоты вращения с блоком ограничения в цепи обратной связи, регулятор тока якоря и реверсивный тиристорный преобразователь, выход которого подключен к якорю дви- гателя, датчики частоты вращения и тока якоря, соединенные с входами соответствующих регуляторов, а также подключенные к датчику частоты

,-

0

5

0

д

5

вращения последовательно соединенные диод, датчик ускорения, второй диод и нелинейный элемент с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу регулятора частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он дополнительно снабжен блоком поддержания постоянства запаса прочности канатов, содержащим аналоговый запоминающий блок, нуль-орган, информационный вход которого соединен с входами датчика ускорения- и аналогового запоминающего блока, первый сумматор, два формирователя импульсов, функциональный преобразователь и второй сумматор,причем блок ограничения в цепи обратной связи регулятора частоты вращения выполнен управляемым, управляющий вход аналогового запоминающего блока подключен к выходу первого сумматора, входы которого соединены с выходами первого и второго формирователей импульсов, вход первого формирователя импульсов подключен к выходу нелинейного элемента с зоной нечувствительности, вход второго формирователя импульсов соединен с выходом нуль-органа, выход аналогового запоминающего блока подключен через функциональный преобразователь к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с источником постоянного напряжения, выход второго сумматора подключен к блоку управляемого ограничения в цепи обратной связи регулятора частоты вращения, причем функциональный преобразователь реализует функцию U4 AU ,, В, где Ut и U 1 - соответственно сигналы на выходе и входе функционального преобразователяj А и В - константы.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подъема и напора экскаваторов. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 задающего напряжения, регулятор 2 частоты вращения, регулятор 3 тока якоря и реверсивный тиристорный преобразователь 4, выход которого подключен к якорю двигателя 5. Датчики 6 и 7 частоты вращения и тока якоря, соединенные с входами соответствующих регуляторов, последовательно соединенные первый диод 8, датчик 9 ускорения, второй диод 10 и нелинейный элемент 11 с зоной нечувствительности, выход которого подключен к входу регулятора 2 частоты вращения. Использование в данном устройстве блока 20 поддержания постоянства запаса прочности канатов позволяет обеспечить постоянство запаса прочности канатов и тем самым повысить надежность. 1 ил.