Устройство для управления электроприводом постоянного тока механизмов экскаватора Советский патент 1979 года по МПК E02F9/20 H02P5/22 

(54).УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА МЕХАНИЗМОВ ЭКСКАВАТОРА связи 6 по току источника 2 регулиру/ейого напряжения. Потенциометр 4 подключён к выходу -регулятора 7 тока якоря. Задающая обмотка 8 регуля гора 7 тока якоря подключена через функцконгильный преобразователь ,9 к датчику 10 тока возбуждения, включённому между обмоткой 11 во буждения электродвигат1еля 1 и йстбчнйком 12 регулируемого напряжения, имею1аим входное суммирую- , иёе устройство 13 (например, магнитный усилитель). Задающая о.бмотkia 14/ через фуйкциональный прёобразо.ватель 15 присоединена к выходу до- полнительного датчика тока 16. Обмотка 17, служащая для компенсации влияния cTalJtiiecKoro момента на тваяу ёлёк тp6двnгaтJЭjiя на темп разгона и торможёни:я, присоединена к выходу логичес18. К одному из кого элемента входозв логического элемента 18 присоёдййен датчик тока 19, а другой вход присоединен параллельно якорю электро двигателя 1. Кроме входа логического элемента 18 параллельно датчику тока 19 присоедййёны элементь цепи обрат ной связи по току (диОда 5 и обмотка 6). Обмотка 20 обратной связи по напряжению суммирующего устройства 13 подключена последовательйр с блОком йёлййейности 21, состоящего, напр имёр, из диодов и стабилитронов, параллельно якорю электродвигателя 1 Задающий сигнал подается на обмотку 22 суммирующего устройства 3. ,,.. О(5мОтка 23 обратной связи по на пряжеййю рёгулятора тока 7 подключейа к ВйзсОйу множительного устройства 24. Один из входов множительного устройства 24 подключен параллельно якорю электродвигателя 1. Второй вход мнОжителЬйогО устройства 24 подключен к выходу множитёльйОго устройства 25. К од нежу из входов множительногоустройства 25 пбдкЖчен выход функционального преобразователя 26, а к Другому - выход функционального преобразователя 27. К выходу функционального преобразователя 26 и 27 присоединен йыхОд датчиков положения ковша 28 и 29 соОтйёТствёЖйо. В качёствё таких датчиков могут быть использованы, например, на экскаваторах типа прямая лопата сельсийные Датчики положения механизма напора и подъема. АналрЬйЧные датчики могут бытьприменены на.экскаваторахдраглайнах., : Устройство для получения оптимального поворота одйоковшового экскавато ра работает следук щим образом. ,. До подачи сигнала в цепь задающей обмотки 22 напряжение на выходе источника 2 и ток якоря электродвигате ля 1 равны нулю. Поэтому задающая об мотКа 14 получает, благодаря действию функционального преобразователя 15, сигнсш, обуславливающий некоторый минимальйый ток возбуждения в обмотке озбуждения 1J. электродвигателя 1 и, следовательно, малый магнитный поток Поэтому на выходе датчик;а тока 10 сигнал минийален, вследствие чего на задающую обмотку 8 регулятора тока 7 подается ми нимальный сигнал и напря Жёние на выходе регулятора тока 7 невелико. ; . При подаче напряжения в цепь заАа|Ющей обмотки 22 на выходе источника 2 регулируемого напряжения появится небольшое на;Ггряжение. Под действием этого напряжейня по якорной цепи электродвигателя 1 потечет ток относительно малой величины, так как его величина будет ограйичена мальм значением напряжения на выходе регулятора 7 тока якоря.. Характеристика функционального преобразователя 15 такова, что ток трогания электродвиателя до О1сончания выбора зазора в передачах не вызывает изменения тока в обмотке 14 и, следовательно, тока возбуждения. Таким образом, до выбора зазора электродвигатель 1 имеет понижейный ток и магнитный, поток, т.е,,крторый обеспечивает понижение Дййаййческих усилий в момент окончания выбора зазора. После окончания выбора зазора и бцёплёния электродвигателя с платформой происходит ударный всплеск даналдачёской составляющей тока в якорной цейй электродвигателя, что приводит в соответствии с характеристикой функционального преобразователя 15 к началу действия положительной обратной связи через датчик 16 тока к росту тока в Обмотке 14, росту напряжения на выходе источника 12 и к росту 0ка в оёмОтке 11 ;йОзбуждения на выходе источнике а 12 и к ростутока в обйОтке II возбуждения электродвигателя. Прэтту вследствие действия в цепи положительной обратной связи (датчик 1р рка функциональный преОбразбватёль 9 - обмотка регулятора 8 регулятрра 7 тока якоря потенциометр 4) и уйёдичёния уставки задёр кй действия отрицательной обратной связи по трку (по nenif диоды 5 пОтёнциойёт р 4 - обмотка ё) , т.е. под дейст5з ем такой сквозной положительйбй об атйрй связи, йрой сходи т быстрбё нарастание тока якоря и магнитйогО дртЬка, т.е. момента. Величина TOKai воЗдбуждения бграйичивается благодари фЪрме характеристик вход-выход блока 1 .;; :., По мере роста тока якоря растет напряжение на якоре электродвигателя 1. При этом действует отрицательная обратная связь по напряжению на якоре (по цепи якорь элеЛтродвигателя 1 один из вХоДЪв блока умножения - выход блока умножения - оОмотка 23 регулятора тока якоря и т.д.). Эта отрицательная обратная связь ограничивает максимальное значение тока якоря. Так как напряжение на, :выходе блока умножен я 24 определяется соотношением вых 24 - и«в ьыx 25, ,а напряжение на вьЬсоде блока умножения 25 определяется, благодаря деист ВИЮ датчиков 28 и 29 и функциональных преобразователей 26 и 27, положением ковша, то при определенной функциональной зависимости вход-выход блока 26 и 27 можно получить в полном соответствии с теорией оптимального управления линейную зависимость: VmQ, По мере разгона якоря электродвигателя 1 и роста напряжения на нем вследствие действия отрицательной обратной связи по напряжению (якорь 1 ,блок. умножения 24 - обмотка 23 регулятора 7) происходит умножение задержки действия отрицатель-.ной обратной связи по току (датчик i:oKa 19 - диоды 5 - потенцисячетр 4 - обмотка обратной связи 6). Вследствие этоХо уменьшается действие положйтель ной обратной связи (датчик 16 - функциональный преобразователь 15 - обмотка 14 - выходное устройство 13 - источник 12 - обмотка 11 - датчик тока 10. - функциональный преобразовател 9 - обмотка 8). Под действием этих факторов происходит линейное по време ни спадание тока якоря 1, причем вели чина наклона характеристики 3 f(t) определяется в соответствии с теорией -оптимального управления моментом инер йии систекы, т.е. в лервую положением ковша. При изменении положения ковша меняется напряжение на входе блока умножения 25, что приводит к изменению коэффициента отрицательной связи и наклона характеристики 3 (t) к оси t. По мере спадания тока якоря 1 умен шается ток обмотки 14 и, следователь но, ток обмотки возбуждения и маг1нитный поток электродвигателя. Этот процесс при больших углах поворота жается до достижения магнитным потоко минимальных значений, определяемых формой характеристики функционального преобразователя 15. Спадание тока воз буждения и разгон электродвигателя фо сируется благодаря действию обмотки 20 и преобразователя 21 (см. фиг. 1). При уменьшении или снятии напряжения приложенного к цепи обмотки 22, начинается тормозной процесс. Этот процес например, при полном снятии напряжени с цепи обмотки 22 протекает так: при

563794 исчезновении тока в цепи обмотки 22 ток в якорной цепи якоря электродвигателя 1 снижается до нуля, а затем меняет знак. При переходе тока через нулевое значение ток возбуждения в обмотке 11, как и при трогании с места, принимает минимальное значение. Напряжение на выходе регулятора тока ;В этом -режиме ниже, чем при трогании благодаря размагничивающему действию обмотки 23, Поэтому выбор зазора в более опасном режиме начала то1 1ожения в предлагаемой схеме происходит с еще меньшими динги ическими нагруэкаи и, чем в случае прототипа. После изменения знака ток в якоре через цепь отрицательной обратной связи по току (датчик 19 - диоды 5 - потенциометр 4 - 6) поддерживается напряжение Ясточникг1 2 так, чтобы ток не превышал допустимых для данного режима значений, бдновретленно изменения знака тока, перестают совпадать знаки тока и напряжения на 1входе логического элалента И 18. :В результате на его выходе появится сигнал , что приведет к появлению некоторого тока в обмотке 17, который создает ампервитки, направленные противоположно ампервиткг1М задающей обмотки 14. Напряжение на выходе элет«ента 18 будет в продолжении всего времени торможения. Поэтому в тормозном режиме магнитный поток и ток якоря электродвигателя, а следовательно, и момент будут ниже, чем в двигательном, что скомпенсирует влияние статического момента на интенсивность разгона и то1рможения. в момент окончания выбора зазора при переходе в тормозной режим, как и ;при трогании с; места, происходит всплеск тока якоря 1. Под действием этого тока снова начинает действовать положительная обратная связь (по це;пи датчика тока 16 - функциональный преобразователь 15 - обмотка 14 - суммирующее устройство 13 - источник 12 - обмотка 11 - датчик тока 10 функциональный преобразователь 9 - обмотка 8 - регулятор тока 7 - потенциометр 4 - диоды 5 - датчик тока 19обмотка 6 - сумтрунщеё устройство 3 источник 2). В результате действия этой положительной обратной связи начинается быстрое нарастание магнитного потока и э.д.с. в якоре электродвигателя 1 и, следовательно, тока якоря. Однако вследствие ограниченного уровня напряжения источника 2 (например, вследствие насыщения, если источник 2 является генераторов) рост тока якоря электродвигателя 1 может быть ограниченньам только при ограничении э.д.с. в якоре электродвигателя 1. Для этого при достижении максимального значения резко усиливается ток через функциональный преобразователь 21 и обмотку 20. Ампервитки, создаваемые обмоткой 20, частично компенсируют действие ампервйтков обмотки 14, в результате чего ограничивается дальнейший рост 9.Д.С. и тока возбуждения. По мере торможения электродвигателя растет ток обмотки возбуждения 11 и снижается напряжение на якоре электродвигателя 1. Это снижение напряженияпозволяет увеличить напряжение на выходе регулятора тока и обеспечить необходимое для оптимгшьной обработки переметения линейное нарастание тока. Линейное нарастание тока якоря 1 обеспечивается совместным действием преобразователя 21 и обмоток 20 и 23.

При достижении скорбсти электродвигателя бли.зкой к номинальной, в соответствии с характеристикой блока нелинейности 1 перестает протекать ток через обмотку 20. В результате появляется возможность дальнейшего увеличения тока обмотки возбуждения 11 и по мере уменьшения скорости и напряжения на якоре 1 тока якоря. Темп линейного нарастания тока якоря и в тЬрмозиЬм режиме определяется в зависимости от положения ковша, т.е. от напряжения на выходе датчиков 28 и 29 (по цепи датчики 28 и 29 - функциональные преобразователи 26 и 27 - блок умножения 25 - вход блока умножения 24). По окончании тормозного режима ток я напряжение на якорной

I:

8

цепи становятся равными нулю, исчезает сигнал на выходе элемента 18, и схема приходит в исходное состояние.

Изобретение позволяет за счет форсирования оптимальных тгисограмм значительно сократить потери в якоре 5 электродвигателя, сократить цикл отработки перемещения, оптимизировать прюцессы в системе с переменными паргинетрами.

0 Формула изобретения

Устройство для управления электроприводом постоянного тока механизмов экскаватора по авт.св. 482854,

5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыяения. производительности экскаватора, оно дополнительно снабжено двумя датчиками положения ковша, двумя функционгшьными преобразоQ вателями и двумя множительными устройствами, входы одного из которых подключены к.обмотке регулятора тока а выходы через второе множительное устройство соединены со входами функ5 циональиых преобразователей, к выходам которых подключены датчики положений ковша..

Источники информсщии, принятые во ,внимание при экспертизе 0 1. Авторское свидетельство СССР 4.82854, кл. Я 02 Р 5/22, 1971 (прототип) .. laiiK