Электропривод для подъемной машины
ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к нереверсивному вентильному преобразователю, в канал управления которого включены блок задания частоты вращения, последовательно соединенные задатчик интенсивности и пропорциональный регулятор частоты вращения и регулятор тока якоря, а обмотка возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному вентильному преобразователю, в непь управления которого включен регулятор возбуждения, соединенные с входами соответствующих регуляторов датчики частоты вращения, тока 1CE№K) iiAi&fTViu- «jj 13 3 г. |Г«:гН;дГ;;НАЙ BiSllOYEKA якоря и тока возбуждения и подключегшый к исполнительной цепи релейного элемента датчик нагрузки подъемной мангины, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности подъемной машины, в него введены интегральный регулятор частоты вращения, блок задания номинального тока возбуждения, два переключающих блока с исполнительной и управляющей цепями и блок задержки с управляющей цепью и исполнительной цепью, включенной между блоком задания часто1ы вращения и задатчиком интенс|даности, а его цепь управления соединена с.выходом датчика тока возбуждения, при этом входы интегрального регулятора частоты вращения соединены с выходами задатчика интенсивности (Л и датчика частоты вра цения, а его выход соединен с входом пропорционального регулятора частоты вращения, вход и выход исполнительной цепи блока задержки соединены с управляющими входами релейного элемента , выход которого связан с входом пропорционального регулятора част
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
4<, 1 11 02 Р ЧО6
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3679968/24-07 (22) 28.12.83 (46) 30.05.85. Бюл. М 20 (72) В. С. Хинов, Л. К. Крюков, l0. Т. Калашников, М. М. Кошевой и М. Л. Таранов (71) Днепропетровский горный институт им, Артема и Ново-Краматорский машиностроительный завод им.. Ленина (53) .62 — 83:621.3145 (088.8) (56) 1. Динкель А. Д. и др. Синтез систем управления приводом ТП-Д с реверсом поля двигателя рудничных подъемных установок. — ™Электротехническая промышленность.
Электропривод", 1980, вып. 7, с. 7-10.
2. Линкель А. Д. и др. Тиристорный привод рудничного подьема. М. "Недра", 1977, с. 129.
3. Авторское свидетельство СССР
М 996317, кл, В 66 В 1/30, H 02 P 5/06, 1981. (54) (57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ЛЛЯ ПОДЪЕМНОЙ МАШИНЫ, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка. которого подключена к нереверсивному вентильному преобразователю, в канал управления которого включены блок задания частоты вращения, последовательно соединенные задатчик интенсивности и пропорциональный регулятор частоты вращения и регулятор тока якоря, а обмотка возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному вентипьному преобразователю, в цепь управления которого включен регулятор возбуждения, соединенные с входами соответствуюгцих регуляторов датчики частоты вращения, тока
„„SU, 1 113138 якоря и тока возбуждснля и подключе пплй к исполнительной цепи рслейного элемента датчик нагрузки подьемной машины, о тл и ч а ю шийся тем. что, с целью увеличения производительности подьемной машины, в него введены инзегральный регулятор частоты вращения, блок задания номинального тока возбуждения, дна переключающих блока с исполнительной и управляющей цепями и блок задержки с управляющей цеп ю и исполнителыгой цепью, включенной между блоком задания частоты вращения и задатчиком интенсивности, а его цепь управления соединена с.выходом датчика тока возбуждения. при этом входы интегрального регулятора частоты вращения соединены с выходами задатчика интенсивности и датчика частоты вращения. а его выход соединен с входом пропорционального регулятора частоты вращения, вход и выход ис. полнительной цепи блока задержки соединеI ны с управляющими входами релейного эле- мента, выход которого связан с входом пропорционального регулятора частоты вращения, исполнительные цепи первого переключающего . блока включены между выходом пропорционального регулятора частоты вращения и входом регулятора тока якоря, à его цепь управления подключена к выходу датчика тока возбуждения, исполнитель..ые цепи второ.
ro переключающего блока включены между выходом блока задания номинального тока возбуждения и входом регулятора возбужде. ния, а его цепь управления соединена с вы.ходом пропорционального регулятора частоты вращения.
1159138
Изобретение относится к электротехнике и.может быть использовано в элсктролриводах постоянного тока с реверсом потока.
Известен электропривод подъемной машины, содержащий нереверсивный вентильный преобразователь, питающий якорную цепь электродвигателя постоянного тока, и реверсивный вентильный преобразователь, подключенный к обмотке возбуждения электродвигателя. В канал управления нереверсив- 10 ного вентильного преобразователя включен регулятор тока якоря, вход которого соединен с выходом пропорционального регулятора частоты вращения через блок,вьщеления модуля. Задающий сигнал от задатчика интсн. сивности поступает на пропорциональный регулятор частоты вращении через интегральHbtH регулятбр частоты вращения. В канал управления реверсивного вентильного преобразователя включен регулятор возбужцения, вход которого соединен с выходом пропорционального регулятора частоты вращения через согласук>щий усилитель (l ) .
В этом электроприводе при переходе управления подъемной машины от режима установившегося движения к режиму замедления интенсивность уменьшения напряжения зацатчика интенсивности не может быть велика, что приводит к уменьшению производительности подъемной машины. Большая скорость
30 уменьшения выходного напряжения зацатчнка интенсивности приводит к появлению значительного отрицательного рассогласования на входах регуляторов частоты вращения.
Это рассогласование усиливается регуляторами, что приводит к изменению знака выходного 35 сигнала пропорционального регуцятора частоты вращения. Его выходное напряжение является задающим для тока возбуждения электродвигателя и для тока якоря. На контур тока возбуждения электродвигателя залаю- 40 щий сигнал поступает от согласующего усилителя. Малое быстродействие контура воэбужцения приводит к плановому уменьшению тока возбуждения. На контур тока якоря задающий сигнал поступает через блок вь>- 45 деления модуля. Резкое уменьшение выходного напряжения пропорционального регулятора частоты вращения и переход его в отрицательное значение приводит к уменьшению задающего сигнала на входе регулятора тока 50 якоря сначала до нуля, а затем к возрастанию его в соответствии с модулем выходного напряжения пропорционального регулятора частоты вращения. На вход регулятора тока якоря не поступает отрицательное задание с выхода пропорционального регулятора частоты вращения ввиду наличия в канале управления блока выделения модуля. Такой задающий сигнап на входе регулятора тока якоря приводит вначале к умень>нению, а затем к значительному росту тока якоря электродвигателя вплоть цо его значения ограничения.
Быстродействие ко>пура тока якоря значительно больше, чем быстродействие контура возбуждения. 11оэтому при резком изменении знака выходного напряжения пропорционального регулятора частоты вращения, чему соответствует необходимость изменения знака крутяшего момента привода, незначительно умснынаегся возбуждение электродвигателя и значительно возрастает его якорный ток, что приводит не к измспению знака крутяше> о момента, а наоборот: при прежнем знаке крутящий момент резко возрастаст. 11ослсцнее приводит к увеличению часто.
Tb> врицения. Умсньц>снис частоты врапзения вала двигателя в сцответствии с заданием зацатчика интенсивности начинается только после изменения знака возбуждения электродвигателя, а спсг>гов;> > ельно, и знака крутящего момент».
Кроме того, выходное напряжение интегрального регулятора частоты вращения ограничивается в соответствии с максимальной частотой врашсния привода. Это предопределяет низкую добротность системы и плохое качество нерехоцных процессов. Например, при переводе привода с основной частоть> вращения на частоту вращения дотягивания появляется рассогласование на входе интегрального рс> улятора частоты вра. щения, что ведет к интегрированию этого рассогласования и насьппению регулятора, поэтому н конце перехоцпого процесса неизбежным оказываегся значительное перерегулирование частоты вращения вала электродвигатсля.
Таким образом, соецинение выхода пропорционального регулятора частоты вращения с входами регулятора возбуждения и регулятора тока якоря через согласующий усилитель и блок выделения модуля лрив<>дит в момент начала замедления привола не к уменьшению его частоты вращения, а к ее увеличению, т.е. имеет место бросок частоты вращения. Соединение выхода задатчика интенсивности с входом пропорционального регулятора частоты вращения через интегральный регулятор приводит к динамическим ошибкам регулирования частоты врагцения, что недопустимо по технологическим условиям раб>оты подъемной машины, Известен также электропривоц подъемной машины, содержащий нсреверсивный вентильный преобразователь, литан»ций якорную
igneous цепь электродвигателя постоянного тока, и реверсивный вентильный .преобразователь, подключенный к обмотке возбуждения электродвигателя. В канал управления нереверсивного вентильного преобразователя включен регулятор тока якоря, вход которого соединен с выходом регулятора частоты вращения через исполнительные цепи первого переключающего блока, управляющие цепи которого подключены к выходу датчика щ тока возбуждения. В канал управления реверсивного вентильного преобразователя включен регулятор возбуждения, вход которого соединен с выходом регулятора часто, ты вращения через согласующий усили- 15 тель (2J, Низкое быстродействие контура возбуждения приводит к тому, что в момент растормаживания подьемной машины статический момент мгновенно прикладывается к органу навивки, а крут»цпий момент привода нарастает в соответствии с быстродействием контуров возбуждения и тока якоря электродвигателя. Низкое быстродействие контура возбуждения приводит к двум нежелательным явлениям: >»Г»рати»му ходу мап>ин»> и появлени>о значительного рассогласования между заданной и действительной частотами вращения» начальный период разгона установки.
Зависимость . возбуждения ц»игa I еля о г величины сигнала на»ыхоце регулятора частоты вращения при»олит в»ерсх»цн» х режимах к параллслы>ой и оцпо»рсмсшн>й работе контуров возбуждения и току яко- 35 ря. Последнее приводи> к в III»I<»>»e»»»o слабозатухаюших колебаний как возбуждения электродвигателя, так и еп» тока яко. ря, что отрицательно c>
Наиболее близким к прецлагаемому по технической сущности является электропривод подъемной машин»>, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к иереверсивлому вентильному преобразователю, в кацал уп. равлония которого вклн>чень> блок задания частоты вращения, последовательно соединенные зада тчи к интенсивности и пропорциональныйй регулятор частоты вращения и регулятор тока якоря, а обмотка возбуждения электродвигазеля подключена к реверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого включен регулятор возбуждения. соединенные с входами соответствуннцих регуляторов датчики частоты вращения, тока якоря и тока возбуждения и поцкгпоченнь>й к исполнительной цепи релейного элемента датчик нагрузки поцъе мной машины (3 J .
В этом электроприводе между выходом пропорционального регулятора частоты вращения и входом регулятора тока якоря включен регулятор производной тока, выход которого через согласую>ций усилитель соединен с входом регулятора возбуждения, а вход — с выходом исполнительной цепи релейного элемента, а для устранения явления обратного хода маппп>ы в момент ее растормаживания имеются цатчик нагрузки и релейный элемент.
Однако рассогласование между заданной и действительной частотами вращения в период разгона установки сохраняется вследствие того, что до времени уравновешивания крутящим моментом статического момента задатчик интенсивности увеличивает свое . напряжение, так как на его входе при заторможенной машине имеется задающий сигнал. Поэтому в момент растормаживания машины накапливается значительное рассогласование межцу заданной и действительной частотами вращения, величина . которого прямо пропорциональна скорости нарастания задающего сигнала и времени уравновешивания статического момента крутящим, Для устранения этого рассогласования увеличивается время подъема, т.е. снижается производительность установки.
Кроме того, для согласованного обнуления тока якоря и воэбужцения электродвигателя в системе регулирования имеется регулятор производной тока, который настраивается в соответствии с быстродействием контура воз буждения электродвигателя. Поэтому бл>стро1159138 действие контура ретулирования частоты вращения невелико, так как прив.)д работает в программном режиме, т.е, частота вращения вала электродвигателя должна воспро. изводить выход>той сигнал задатчика интен- 5 сивности, то малое быстродействие контура регулирования частоты вращения приводит к неточной отработке задающего сигнала в динамических режимах работы привода.
Лля устрапения этой неточности увеличива. 10 ется время подъема, т.е. снижается производительность машины.
Целью изобретения является увеличение производительности подъемной машины.
I.
Цель достигается тем, что в электропривод для подъемной машины, содержзтций электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого подключена к нереверсивному вентильному преобразователю, в канал управления которого включены блок задания частоты вращения, последовательно соединенные задатчик интенсивности и пропорциональный регулятор частоты вращения и регулятор тока якоря, а обмотка возбуждения
25 электродвигателя подключена к реверсивному вентильном- преобразователю, в цепь управления которого включен регулятор возбуждения, соединснныс с ВхОЦОм сООтВстстВу1ощих регуляторов лат»ики частоты Вращения, тока
30 яКОря И тОКа ВОЗбуждспня И ПОДКИК)Чсиимй к исполнительной ц пи релейного элемента датчик нагрузки подъемной машины, ивелсны интегральный регулятор частоты вращения, блок задания номинального ТоКВ Возбуждения, два перекл)очаюших блока с исполнительной и управляющей цепями и б«ок задержки с управляющей цепью и иси< инительной цепью, включенной между блоком задания частоты вращения и задатчиком интенсивности, a el.(> цепь управления соединена с I>IIxo>loM датчика IQKa возбуждения, при этом входы интегрального регулятора частоты вращения соединены с выходами задатчика интенсивности и датчика частоты вращения, а el <) выход соединен с Входом пропорционального регулятора частоты. вратцения, вход и вь<ход исполнительной цепи блока задержки соединены с ут>равляюшимн входами релейцого элементз, выход которого связан с входом пропорционального регулятора частоты вращения, исполнительные цепи перв,(> II<:1>ex>I>(>»as>IIIeI(> блока Включе. ны между выходом пропорционального регулятора частоты Врашения и входом регулятора тока якоря, а er<> геиь управления подклк)- 55 чена к вт>ходу датчика тока Возбуждения, »сполнитеиьные цепи второго перекл>очзю<цего бпока Вкик)»сиь< между выходом блока задания помина;1ьн(<Г(< lока В()збуж;1(иия и Вхо-! и»а рсгуия гора Возбуждения, з Сто цс<ть управления c«c>II
Иа чертеже изображена <1)ункцион<>тьная схема злектропринода.
Электропривод подъемной мап>ины содср жит электродвигатель постоянного тока, s><()pl Обмотка 7 Возбуждения электродвигателя подкл>олена к реверсивному Вентильному преобразоватеин> 8, в Ijcllh управления которого включен регулятор 9 Возбуждения, соединенные с вх<эдами соответствукицих регуляторов датчики 10, 11 и 12 соответственно частоты враще,ния, токз якоря и тока возбуждения и подключенный к исполнительной цепи релейного элемента 13 дзт»ик 14 нагруз си подъемной машины. Электропривод содержит также интегральный регулятор 15 частоты вратцения, блок 16 задания номинального тока Возбуждения, два переключающих блока 17 и << и блок 19 задержки, исполнительная цснь которого включена между блоком 3 задания частоты вращения и задатчиком 4 ИНтЕНсИВНОСтн. а ЕГО ЦЕПЬ уПраВЛЕНИя СОЕдннсиа с Выходом датчика 12 тока возбуждении. 1>ходы интегрзльного регулятора 15 часто гы вращения соединены с выходами зздатчика 4 интенсивности и датчика 10 частоты Врз>пения< а его выход соединен с Входом пропорционального регулятора 5 частоть> вращения. вход и выход исполнительной цепи блока 19 задержки соединены с управлякиаими входами релейного элемента 13, Выход которого связан с входом пропорционального регулятора 5 частоты Врацтсния. Исполнительные цепи переключакицего блока 17 вклк>чены между выходом пропорционального регулятора 5 частоты вращения и Входом регулятора 6 тока якоря, а его цепь управления подключена к выходу датчика 12 тока возбуждения. Исполнительные цепи переклк>чающего блока 18 включены между выходом блока 16 задания номинального тока возбуждения и входом регулятора 9 возбуждения, а его цепь управления соединена с 1>I Переключакцций блок 17 содержит усилитель 20 мощности, который через разделительный диоды 21 и 2 подклк)»си к Обм<>ткам 1159138 23 и 24 реле, Исполнительные цепи блока содержат замыкающие контакты 25 и 26 и инвертор 27. Переключающий.блок 18 содержит соответственно усилитель 28 мощности, разделительные диоды 29 и 30. и обмотки -реле 31 и 32. Исполнительные цели этого блока образованы замыкающими контактами 33 и 34 и инвертором. 35. Электропривод работает следующим образом. При отсутствии сигнала на задающем входе блока 19 задержки якорная цепь и обмотка возбуждения электродвигателя обесточены, а орган навивки заторможен механическим тормозом. Исполнительные цепи переключающих блоков 17 и 18 и релейного элемента 13 разомкнуты (разомкнуты контакты 25 и 26, 33 и 34). При появлении на входе блока 19 задержки задающего сигнала срабатывает репейный элемент 13 и подсоединяет датчик 14 нагрузки на вход пропор ционального регулятора 5 частоты вращения, На выходе блока 19 задержки сигнал отсутствует. После появления на входе регулятора 5 сигнала, пропорционального нагруз-: ке, на его выходе появляется напряжение, которое поступает на вход усилителя 28 мощности, который через разделительные диоды 29 и 30 запитывает обмотку реле 31 или 32 (в .зависимости от полярности сигнала). Реле замыкает контакты 33 нли 34 (в зависимости от того, какое реле срабатывает) и подключает вход регулятора 9 возбуждения к блоку 16 задания номинального тока возбуждения непосредственно или через инвертор 35. При появлении возбуждения через усилитель 20 мощности получают питание обмотки реле 23 или 24 (в.зависимости от полярности возбуждения). Реле замыкающими контактами 25 или 26 подключает регулятор 6 тока якоря к выходу пропарционального регулятора 5 частоты вращения непосредственно или через инвертор 27. После окончания переходного процесса- у заторможенного механическим тормозом электронривода будет номинальное возбуждение и величина тока якор.", пропорциональная выходному напряжению . датчика 14 нагрузки. Так как выходное напряжение датчика 14 нагрузки определяется величиной статического ".мента, то при заторможенном органе навивки система находится в уравновешенном состоянии, т.е. момент, развиваемый приводом, полностью уравновешивает статический момент. Величина времени задержки .блока 19 опре деляется промежутком времени от поступлелярности. В контуре возбуждения начинается переходный процесс, и начинавт уменьшаться возбуждение двигателя при обнуленном токе якоря двигателя и открытом вентильном преобразователе 2 в инверторном режиме. При переходе возбуждения через ноль изменяется знак противо-ЭДС электродвигателя на противоположный и знак выходного напряжения усилителя мощности 20, при этом реле, например 23, обесточивается, а реле 24 находится под током. Последнее ведет к тому, что отключается контакт, на45 5Ф пример 25, и включается контакт 26, т,е. отрицательный сигнал .с выхода регулятора 5 55 частоты вращения инвертируется инвертором 27 и уже как положительный сигнал поступает на вход регулятора 6 тока якоря. По- следнее приводит к тому, что после реверса М ния сигнала на его вход до момента, когда возбужцение двигателя достигнет номинальной величины. После чего срабатывают исполнительные цепи блока 19 задержки, и 5 пропускается задающий сигнал на вход задатчика 4 интенсивности. При появлении. сигнала па входе задатчика 4 интенсивности отключаются исполнитЪльные цепи релейного элемента 13 и одновременно растормаживается 10 механический тормоз, После чего система регулирования собрана, и происходит движе- ние всей подъемной установки в соответствии с задающим сигналом. При поступлении сигнала на замедление t S злектропривоца или при изменении знака статического момента на валу двигателя появляются отрицательные рассогласования на входах регуляторов 15 и 5 частоты вра1цения. Это отрицательное рассогласование р11,усиливается и поступает на вход регулятора 6 тока якоря через замыкающий контакт 25. Отрицательный сигнал на входе регулятора 6 тока якоря переводит вентильчый преобразователь 2 в инверторный . режим, ток в якорной цепи не протекает вследствие однонаправленной проводимости вентилей, Одновременно отрицательный сигнал с вы1 хода регулятора 5 частоты вращения поступает на усилитель 28 мощности, знак выходного напряжения которого также изменяется. При этом, например, обесточивается катушка реле 31 и запитывается реле 32, а следовательно, размыкается раиее замкнутый, например, контакт 33 и замыкается контакт 34. В этом случае выходной сигнал с блока 16 задания номинального тока возбуждения «инвертируется инвертором 35 и подается на регулятор 9 возбуждения. При этом на вход регулятора 9 возбуждения поступает задающий сигнал другой по11. ".138 Составитель В. Кузнецова Техред М.Гергель Корректор A.Çèìorrrîoeâ Редактор Л. Веселовская Заказ 3606/С С Тираж 646 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по пелам изобретений и открытий 113035, Москва. Ж вЂ” 35, Раугпская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Уж -ород, ул. Проектная, 4 возбуждения злек родвигателя появляется якорный ток, причем направление протекания последнего совпадает с направлением действия противо--ЭД(, т.е. двигатель перево дится в генераторный режим. Регулятором 6 тока якоря в соответстнни с сигналом задания на его входе устанавливается требуемая величина тока якоря электродвигателя и тем самым принудительно удерживается отрицательйое: выходное напряже1 ние нереверсивногд вентильного преобразователя 2, т.е, направление протекания якорного тока противоположно полярности напряжения вентильного преобразователя 2, а следовательно, формируется инверторный режим работы преобразователя с отдачей энергии в сеть. Аналоги пн> обеспечивается устойчивый переход и нормальная работа электропривода при переходе нз инверторного в двигательный режим. При этом ток, в якорной це4 пн падает до нуля, переключаюьцим блоком 18 меняется и лярность задающего сигнала на входе регулятора 9 возбуждения и после перехода через ноль возбуждения двигателя переключаюгним блоком 7 изменяется 1g полярность задающего сигнала на входе регулятора 6 тока якоря, Таким образом, электроприво 1 обеспечивает все возможные режимы работы и осуществляет временную селекпию рабо гы контуров возбуждения и тока якоря, что устваияет возникновение слабозатухаюгцих колебательных явлений в контуре управления частотой врагдения.
