УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ Советский патент 1966 года по МПК G05B19/06 

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования числа оборотов шахтной подъемной машины при помощи фотоэлектронного регулятора, состоящего из двух фотоэлементов, включенных в два плеча моста Витстона, содержащим усилитель, два тиратрона и электродвигатель органа управления.

В предлагаемом устройстве для увеличения чувствительности устройства один из фотоэлементов, помещенный внутри стеклянного барабана, освещен источником света, отрегулированным на постоянную величину, второй же фотоэлемент, помещенный вне барабана, освещен тем же источником света через узкую щель изнутри барабана, на поверхности которого нанесена непроницаемая для света заданная тахограмма подъема, вращаемая вместе с барабаном через редуктор от подъемного двигателя. Против щели укреплен на стрелке гальванометра непроницаемый для света флажок, изменяющий количество света, поступающего на второй фотоэлемент.

Для устранения возникновения устойчивых колебаний регулирующего механизма гальванометр, управляющий флажком, может иметь питание от тахометрического генератора, старенного о двигателем подъема через потенциометр, к движку которого подключен один зажим гальванометра, а к двум крайним точкам - через сопротивление и емкость - второй заход гальванометра.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема описываемого устройства, на фиг. 2 - устройство барабана, на фиг. 3 - диаграмма, поясняющая работу устройства.

Каждое плечо схемы устройства состоит ив одного фотоэлемента, двухкаскадного усилителя и тиратрона I или 2, сетка которого управляется усиленными токами фотоэлемента. В анодную цепь тиратрона включен якорь сервомотора 3 или 4, приводящего в движение реостат 5 цепи ротора подъемного двигателя 6 (асинхронного двигателя е фазным ротором).

Фотоэлементы обоих плеч освещаются общим источником света - лампой 7 (см. фиг. 2), помещенной внутри стеклянного барабана 8. Количество света, поступающее на один из фотоэлементов 9, помещенный внутри барабана, отрегулировано на постоянную величину. На другой фотоэлемент 10, помещенный вне барабана, свет попадает через узкую щель 11. На поверхности барабана наклеена вырезанная из непрозрачной плотной бумаги заданная тахограмма 12 подъема,

Барабан 8 вращается через редуктор от двигателя 6 вместе о наклонной на нем тахограммой.

Против световой щели помещен непроницаемый для света флажок 13, укрепленный на стрелке гальванометра 14, включенного в цепь якоря тахогенератора, вращаемого подъемным двигателем. Отклонение стрелки о флажком пропорционального фактической скорости подъема и зависит также от фактического ускорения системы. Флажок закрывает ту часть щели, которая осталась не закрытой тахограммой. Однако он закрывает щель не полностью, оставляя небольшой промежуток между краем флажка и краем тахограммы, через который свет проходит на второй фотоэлемент. Этот промежуток должен быть всегда таким, чтобы количество проходящего через него света было равно количеству света, поступающему на первый фотоэлемент. В этом случае схема будет находиться в равновесии. Равновесие нарушится, если световой промежуток будет расти или уменьшаться против отрегулированного. Для сохранения постоянного зазора между профилем тахограммы и флажком необходимо, чтобы флажок все время подъема следовал за перемещением профиля тахограммы. Последнее возможно лишь в случае, когда фактическая скорость будет совпадать о заданной по тахограмме.

При фактической скорости, меньшей заданной, стрелка гальванометра остается повернутой на меньший угол, чем требуется, и зазор между флажком и тахограммой на барабане, будет большим. Вследствие этого количестве света, падающее через щель на второй фотоэлемент, будет больше, чем количество света, падающее на первый. Фототок второго фотоэлемента будет больше фототока первого. Это вызовет соответствующую разницу анодных токов тиратронов.

В анодные цепи тиратронов включены якори сервомоторов 3 и 4, посаженных на общий вал и включенных навстречу друг другу. Пересиливает тот сервомотор, через цепь якоря которого протекает больший ток. В данном случае пересидит сервомотор, выводящий сопротивление реостата цепи двигателя 6. В результате увеличится скорость подъема и увеличится угол отклонения стрелки гальванометра. Увеличение угла отклонения стрелки будет происходить до тех пор, пока световой зазор не достигнет отрегулированной величины, то есть до тех пор, пока не установится заданная скорость подъема. Аналогично будет действовать вся установка в случае превышения фактической скорости над заданной. В этом случае фотоэлектронный регулятор заставит действовать сервомотор, вводящий сопротивление главного реостата.

Фотоэлектронный регулятор связан также с сервомотором 15 (фиг. 1), управляющим тормозами подъемного двигателя 6. При превышении определенной разницы световых потоков, падающих на оба фотоэлемента, величины выпрямленных тиратронами напряжений также значительно разнятся, благодаря чему разность потенциалов между анодами обоих тиратронов достигает определенной величины, при которой срабатывает дифференциальное поляризованное реле 16, его якорь поворачивается в одно из крайних положений. При этом, если выпрямленное напряжение на тиратроне 2 больше, чем на тиратроне I, то реле включает цепь возбуждения тормозного сервомотора 15, и он начинает тормозить. Его тормозной момент пропорционален выпрямленнему напряжению на тиратроне 1. Так как при превышении напряжения тиратрона I над напряжением тиратрона 2 реостат 5 подъемного двигателя 6 вводится, тормоз включается автоматически.

При начале пуска, когда реостат начинает выводиться, преобладает напряжение тиратрона 2, реле 16 выключает возбуждение тормозного сервомотора 15 и пружина 17 оттормаживает подъемный двигатель.

Устройство работает следующим образом.

В начале периода ускорении реостат 5 подъемного двигателя должен быть несколько выведен для получения начального момента подъемного двигателя, причем контур тахограммы (см. фиг. 2) открывает некоторую световую щель II.

Количество света, проходящего через щель на фотоэлемент 10, в начальный момент уже несколько превышает количество света, постоянно освещающее фотоэлемент 9.

При некоторой средней освещенности фотоэлементов оба плеча схемы находятся в равновесии. При изменении освещенности фотоэлемента в ту или другую сторону соответственно изменяется величина сеточного смещения, а следовательно, и анодного тока лампы. Разность анодных токов ламп пропорциональна разности освещенностей фотоэлементов.

В схеме фотоэлемент 10 является рабочим, а фотоэлемент 9 - контрольным.

При изменении силы света уменьшается лишь пружина регулировочной характеристики усилителей.

В анодные цепи ламп 18 и 19 (пентодов) включены обмотки 20 и 21 пиктрансформатора 22. В верхней части пиктрансформатора сечение железа уменьшено, причем расчетная пустота магнитных линий в этом месте достигает 18000 гаусс. Железо намагничивается двумя нижними обмотками, питающимися от фазорегулятора 23. В двух обмотках, расположенных на тонком сечении, будет индуктироваться э.д.с, имеющая форму пик (см. фиг. 3). Катушки намагничивания включены согласно, и в средней перемычке сердечника магнитное поле отсутствует. Так как синусоида напряжения, питающего катушки подмагничивания, сдвинута на относительно синусоиды анодного напряжения (см. фиг.. 3,1), магнитный поток, сцепленный с верхними "пиковыми" катушками, имеет форму, указанную на фиг. 3-II, а индуктированная в катушках э.д.с. показана на фиг. 3, III.

Сетки тиратронов I и 2 соединены черев сеточные сопротивления 24 и 25 с пиковыми обмотками 26, причем средняя точка обоих обмоток соединена с отрицательным зажимом сеточной батареи 27 тиратронов, и при отсутствии э.д.с. в пиковых катушках сетки тиратронов оказываются запертыми, и тиратроны не горят. При включении пикового трансформатора положительные пики превышают запирающее напряжение, и в момент появления пика сетки тиратрона получает положительный импульс, при котором тиратрон загорается. В зависимости от расположения пика по оси времени зажигание наступает раньше или позже, в связи с чем изменяется и величина выпрямленного напряжения тиратрона. Пики могут передвигаться по оси времени при помощи изменения угла сдвига фаз между током, питающим пиковый трансформатор, и током, питающим анода тиратронов. Сдвиг фаз может производиться фазорегулятором 23.

В данном случае фазорегулятор дает постоянный сдвиг фаз на , при это выпрямленное напряжение тиратронов равно половине нормального. Сдвиг пиков по оси времени происходит за счет дополнительного магнитного потока, возбуждаемого разностными ампервитками катушек 20 и 21, питающихся от усилителя. При одинаковой освещенности обоих фотоэлементов в этих обмотках протекает одинаковый анодный ток и результирующая м.д.с. их равна 0, оба тиратрона дают одинаковое напряжение (разность токов тиратронов равна 0).

При разной освещенности фотоэлементов появляется разностный магнитный поток в средней перемычке, который накладывается на переменный магнитный поток, причем эта разница может быть положительной при избытке света на фотоэлементе 10 в отрицательной - при недостатке света на этом фотоэлементе, благодаря чему момент перехода главного магнитного потока (см. фиг. 3) через нуль может передвигаться по оси времени и зажигание тиратронов происходит в разное время.

Вся движущаяся система обладает значительной инерцией, поэтому возможные качания системы, особенно в периоды неустановившегося движения. Для предотвращения этого имеется "ускоритель" 28, роль которого заключается в том, что при наличии переменной составляющей в э.д.с. тахогенератора в периоды неустановившегося движения через конденсатор ускорителя проходит переменная составляющая э.д.с. тахогенератора. При этом оба тока, как от функции, так и от производной, накладываются, но ток производной (переменной составляющей, пропорциональной ускорению) имеет противоположный знак. Таким образом, в период пуска, когда требуется дополнительный момент для преодоления сил инерции, необходимо, чтобы световая щель была несколько больше. Это достигается вычитанием тока, проходящего через конденсатор, из тока постоянной составляющей, проходящей через сопротивление 29. При этом угол отклонения гальванометра несколько уменьшается против того, который был бы для данной скорости без наличия ускорителя.

В период замедления производная становится отрицательной и оба тока складываются, благодаря чему световая щель уменьшается еще более, чем в случае отсутствия ускорителя.

Наличие контроля по двум компонентам (скорости и ускорению) дает возможность добиться стабильной работы системы и отсутствия качаний.

1. Устройство для автоматического регулирования числа оборотов шахтной подъемной машины при помощи фотоэлектронного регулятора, состоящего из двух фотоэлементов, включенных в два плеча моста Витстона, содержащее усилитель, два тиратрона и электродвигатель органа управлении, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности, один из фотоэлементов, помещенный внутри стеклянного барабана, освещен источником света, отрегулированным на постоянную величину, второй же фотоэлемент, помещенный вне барабана, освещен тем же источником света через узкую щель изнутри барабана, на поверхности которого нанесена непроницаемая для света заданная тахограмма подъема, вращаемая вместе с барабаном через редуктор от подъемного двигателя, против щели укреплен на стрелке гальванометра непроницаемый для света флажок, изменяющий количество света, поступающего на второй фотоэлемент.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью устранения возникновения устойчивых колебаний регулирующего механизма, гальванометр, управляющий флажком, питается от тахометрического генератора, спаренного с двигателем подъема черев потенциометр, к движку которого подключен один зажим гальванометра, а к двум крайним точкам - через сопротивление и емкость - второй зажим гальванометра.