Устройство управления электромагнитной муфтой привода горной машины

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МУФТОЙ ПРИВОДА ГОРНОЙ МАШИНЫ, состоящее из датчика и задатчика тока, подключенных к входам сравнивающего элемента, выход которого через элемент выделения среднего значения тока подключен к входам элементов недогрузки и перегрузки, выходы которых подключены к первому и второму входам блока регулирования скорости, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических процессов, оно дополнительно снабжено счетчиком импульсов, интегратором , ключевым элементом, одновибратором , первыл и вторым пороговыми элементами; элементом ИЛИ, регулятором тока, форсирующим элементом и трехпознционным релейным элементом, вход котрого подключен к выходу сравнивающего элемента , а выход - к первым входам интегратора и счетчика импульсов, выход которого подключен к второму входу элемента выделения среднего значения и к первому входу ключевого элемента, к второму входу которого подключен интегратор, а выход - к выходу элемента выделения среднего значения , выход счетчика импульсов подключен также к первому входу одновибратора, к второму и третьему входам которого подключены выходы элементов недогрузки и перегрузки, а выход одновибратора подключен к вторым входам счетчика импульi сов и интегратора и к третьему входу элемента выделения среднего значения тока, (Л причем выход датчика тока подключен к входам первого и второго пороговых элементов , а выходы пороговых элементов подключены через элемент ИЛИ к первому входу формирующего элемента, элемент ИЛИ подключен к вторым входам элемента недогрузки и регулятора тока, при этом выход второго порогового QO элемента подключен к управляющему входу формирующего элемента. ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3737718/22-03 (22) 21.03.84 (46) 07.1!.85. Бюл. ¹ 41 (71) Научно-производственное обьединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин «Автоматгормаш» (72) С. В. Дубинин, Л. E. Мальцев, Н. Т. Кривущенко, К. Ф. Жданов и В. И. Силаев (53) 622.232.72 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 825938, кл. Е 21 С 35/24, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 954566, кл. Е21 С35/24, 1984. (54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МУФТОЙ ПРИВОДА ГОРНОЙ МАШИНЫ, состоящее из датчика и задатчика тока, подключенных к входам сравнивающего элемента, выход которого через элемент выделения среднего значения тока подключен к входам элементов недогрузки и перегрузки, выходы которых подключены к первому и второму входам блока регулирования скорости, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических процессов, оно дополнительно снабжено счетчиком импульсов, интегратором, ключевым элементом, одновибратором, первым и вторым пороговыми элемен„„SU„„1190027 A g 4 E 21 С 35/24 тами; элементом ИЛИ, регулятором тока, форсирующим элементом и трехпозиционным релейным элементом, вход которого подключен к выходу сравнивающего элеменга, а выход — к первым входам интегратора и счетчика импульсов, выход которого подключен к второму входу элемента выделения среднего значения и к первому входу кл1очевого элемента, к второму входу которого подключен интегратор, а выход — к выходу элемента выделения среднего значения, выход счетчика импульсов подключен также к первому входу одновибратора, к второму и третьему входам которого подключеHû выходы элементов недогрузки и перегрузки, а выход одновибратора подключен к вторым входам счетчика импульсов и интегратора и к третьему входу эле- И мента выделения среднего значения тока, причем выход датчика тока подключен к / J входам первого и второго пороговых эле- f ментов, а выходы пороговых элементов подключены через элемент ИЛИ к первому входу формирующего элемента, элемент ИЛИ подключен к вторым входам элемента недогрузки и регулятора !аа тока, при этом выход второго порогового элемента подключен к управляющему входу формирующего элемента.

1190027 недогрузки и перегрузки, и канал 7 регулирования скорости.

Устройство дополнительно снабжено трех- 25

40

50

1

Изобретение относится к угледобывающей промышленности и может быть использовано для управления электромагнитной муфтой скольжения привода горной машины, а также для управления приводами горных машин, оснащенных специальными редукторами с автоматической коробкой передач.

Цель изобретения — упрощение динамических процессов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема форсирующего элемента; на фиг. 3 — 5 — графики, поясняющие работу устройства.

Устройство управления электромагнитной муфтой привода горной машины содержит релейные элементы 1 и 2 соответственно недогрузки и перегрузки, сравнивающий элемент 3, датчик 4 и задатчик

5 тока, подключенные к входам сравнивающего элемента 3, элемент 6 выделения среднего значения тока, включенный между сравнивающим элементом 3 и входами релейных элементов 1 и 2 соответственно позиционным релейным элементом 8, вход которого подключен к выходу сравнивающего элемента 3, счетчиком 9 импульсов и интегратором 10, входы которых подключены к выходу трехпозиционного релейного элемента 8, ключом 11, включенным между выходом интегратора и входами релейных элементов 1 и 2 недогрузки и перегрузки, одновибратором 12, входы которого соответственно подключены к выходам релейных элементов 1 и 2 недогрузки и перегрузки и счетчика 9 импульсов, а выход подключен к клеммам сброса интегратора 10, счетчика 9 импульсов и элемента 6 выделения среднего значения тока, регулятором

13 тока, вход которого подключен к выходу канала 7 регулирования скорости, форсирующим элементом 14, включенным между регулятором 13 тока и муфтой 15, элементом ИЛИ 16 выход которого подключен к запирающей клемме регулятора 13 тока и к релейному элементу 2 перегрузки, вдумя пороговыми элементами 17 и 18, входы которых подключены к датчику 4 тока, а вы- ходы соответственно к входам элемента

ИЛИ 16, причем управляющий вход форсирующего элемента 14 подключен к выходу порогового элемента 18, а выход счетчика

9 импульсов — к управляющим входам элемента 6 выделения среднего значения и ключа 11.

На графиках (фиг. 3 — 5), поясняющих работу устройства, обозначены напряжения на выходах элементов: 1 — релейного перегрузки U . — сравнивающего элез мента, U" — трехпозиционного релейного элемента; U — счетчика импульсов, Uia — пороговых элементов; а также

20 скорость V„подачи горной машины и ток

1 управления электромагнитной муфты привода.

Канал 7 регулирования скорости и элемента 6 выделения среднего значения имеют структуру, идентичную структуре канала регулирования скорости в известном устройстве. Релейный элемент 1 недогрузки и поровый элемент 17 представляют собой известные пороговые устройства, имеющие постоянный порог срабатывания. Релейный элемент 2 перегрузки представляет собой пороговый элемент, порог срабатывания которого может уменьшаться путем вычитания напряжения, поступающего на него с выхода элемента ИЛИ, из опорного напряжения, определяющего порог срабатывания релейного элемента перегрузки. Трехпозиционный релейный элемент 8 представляет собой известный элемент, собранный из двух пороговых элементов и имеющий три стабильных состояния — нулевое состояние и состояния с отрицательным и положительным напряжениями на выходе. Счетчик 9 импульсов имеет известную структуру и выполняет операцию подсчета определенного количества импульсов, поступающих на его вход. При достижении количества импульсов определенной величины счетчик заполняется и на его выходе появляется электрический сигнал.

Регулятор 13 тока может представлять собой магнитный усилитель или тиристорный управляемый выпрямитель. Формирующий элемент 14 представляет собой силовое устройство, имеющее два состояния: состояние с низким сопротивлением канала (выключенное состояние) и состояние с высоким сопротивлением канала (включенное состояние). Один из вариантов исполнения форсирующего элемента дан на фиг. 2.

При отсутствии управляющего напряжения транзистор Vl открыт и силовой канал форсирующего устройства имеет низкое сопротивление. При появлении управляющего напряжения транзистор Vl закрывается, сопротивление канала увеличивается и определяется резистором Rl. При отключении муфты сопротивление R l добавляется к сопротивлению обмотки управления, уменьшая постоянну времени цепи управления и форсируя процесс отключения.

Пороговый элемент 18 представляет собой известный пороговый элемент с петлей гистерезиса.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Известно, что привод с электромагнитной муфтой скольжения обладает мягкими механическими характеристиками, которые обуславливают колебательность нагрузки главного двигателя горной машины. Это особенно выражено при эксплуатации очистного комбайна совместно с приводом вынесенной системы подачи, где наличие длин1190027 ного цепного тянущего органа приводит к устойчивым колебаниям нагрузки главного двигателя с низкой частотой (порядка 0,5—

7 Гц) и значительной амплитудой. Это приводит к невозможности стабилизации мгновенного значения тока двигателя.

Для стабилизации среднего значения тока главного двигателя, при колебаниях нагрузки, необходимо выделить среднее значение рассогласования тока двигателя с уставкой, чтобы определить его нагруженность и произвести операции для корректировки нагрузки привода путем изменения скорости подачи.

В известных устройствах управления выделение среднего значения производится асинхронно частоте колебания нагрузки, что приводит к большим ошибкам в управлении и, следовательно, к повышению динамической нагруженности привода.

Кроме того, значительная амплитуда колебаний нагрузки привода приводит к периодической перегрузке главного двигателя, а также к периодической перегрузке элементов привода подачи.

Учитывая, что процесс выделения среднего значения рассогласования за несколько периодов колебания нагрузки может длиться около 6 с, необходимо, кроме стабилизации среднего значения нагрузки привода, обеспечить ограничение мгновенных динамических перегрузок.

Для ограничения динамических перегрузок необходимо обеспечить быстрое отключение электромагнитной муфты скольжения.

Однако обеспечение быстрого отключения обмотки управления муфты, обладающей большой (порядка 10 — 14 Гн) индуктивностью, возможно только при помощи специальных форсирующих элементов, ускоряющих процесс отключения. Форсирование отключения электромагнитной муфты скольжения связано с рассеиванием значительной мощности в форсирующих звеньях, что налагает определенное требование для достижения компромисса между допустимой мощностью форсирующих звеньев и эффективностью ограничения динамических перегрузок.

В предложенном устройстве учтены требования при помощи синхронизации работы элемента выделения среднего значения с частотой колебания нагрузки и обеспечением эффективного ограничечия динамических перегрузок с минимально возможной мощностью, выделенной на форсирующем звене.

Устройство управления электромагнитной муфтой привода работает следующим образом.

Если при номинальной скорости подачи, которая обеспечивается каналом регулирования скорости, главный двигатель горной машины имеет номинальную нагрузку, то напряжение, вырабатываемое датчиком 4 тока, равно направлению уставки, задатчика 5 тока. На выходе сравнивающего элемента напряжение отсутствует 13з=0, трехпозиционный релейный элемент находится в нулевом состоянии, интегратор 10 в состоянии хранения. На выходах счетчика 9 и элемента 6 выделения среднего значения напряжение отсутствует. При этом релейные элементы 2 и 1 перегрузки и недогрузки находятся в исходном состоянии, не воздействуя на канал 7 регулирования скорости.

Таким образом, состояние элементов 1 и 2, 10 следовательно, скорость подачи не изменяются до тех пор, пока ток главного двигателя не станет выше или ниже тока уставки, определяемого напряжением задатчика 5 тока.

При перегрузке главного двигателя на выходе сравнивающего элемента 3 появляется положительное напряжение Uz (фиг. 3) . Если напряжение Ua превысит зону нечувствительности трехпозиционного релейного элемента 8, на его выходе появляется положительное напряжение, которое поступает на вход интегратора 9 (фиг. 3).

На выходе интегратора 9 появляется линейно нарастающее напряжение, которое через ключ 11 поступает на входы элементов

2 и 1 перегрузки и недогрузки.

25 Через некоторый интервал времени Т напряжение на входе элемента 2 перегруз-. ки превысит порог срабатывания, и на его выходе появляется. напряжение, поступающее на входы одновибратора 12 и канала 7, регулирования скорости.

При этом канал 7 регулирования скорости переключается, понижая скорость подачи на заранее заданную квантованную величину (ступень). Одновременно запускается одновибратор 12. На его выходе появляется импульс, который поступает на клемму сброса интегратора и сбрасывает его в ноль. Такой процесс повторяется до тех пор, пока ток двигателя на уменьшится до номинального, а напряжение U на выходе сравнивающего элемента не станет меньше

411 абсолютной величины зоны нечувствительности трехпозиционного элемента 8.

При недогрузке двигателя на выходе сравнивающего элемента 3 появляется отрицательное напряжение. Если это напряжение превысит по абсолютной величине

45 величину зону нечувствительности трехпозиционного элемента 8, на его выходе появляется отрицательное напряжение, поступающее на интегратор 10. На выходе интегратора появляется линейно падающее напряжение. Через интервал времени Т срабатывает элемент 1 недогрузки, переключая канал 7 регулирования скорости и запуская одновибратор 12. Скорость подачи повышается на ступень, а интегратор 10 сбрасывается в ноль. Такой процесс происходит до тех пор, пока напряжение на выходе сравнивающего элемента 3 не станет меньше зоны нечувствительности элемента 8.

При быстром возрастании нагрузки скорость отработки рассогласования, кото1190027

vz рое выражается величиной напряжения на выходе сравнивающего элемента 3, недостаточна для ограничения перегрузки, что приводит к значительному увеличению тока двигателя. При увеличении тока двигателя выше 1,4 — 1,8 номинального на выходе датчика 4 тока появляется напряжение (фиг, 3), превышающее порог срабатывания порогового элемента 17. На его выходе появляется напряжение, которое поступает через элемент ИЛИ 16 на запирающую клемму регулятора 13 тока и на релейный элемент 2 перегрузки. При этом регулятор 13 тока запирается, а порог срабатывания элемента 2 перегрузки понижается. Понижение порога обеспечивает уменьшение интервала времени Т и быстрое переключение канала 7 регулирования скорости на несколько ступеней в сторону уменьшения скорости подачи. При запирании регулятора 13 тока ток управления в электромагнитной муфте уменьшается с постоянной времени цепи управления: тиристорный регулятор — выключенный форсирующий элемент — обмотка управления муфты, что приводит к ограничению перегрузки двигателяя.

Если скорость снижения тока управления муфты недостаточна для ограничения перегрузки, ток двигателя некоторое время увеличивается (фиг. 4). При достижении тока двигателя величины 2 — 2,5 номинальной напряжение датчика тока превышает порог срабатывания порогового элемента

18, На его выходе появляется напряжение, которое поступает на управляющий вход форсирующего элемента 14 и включает его. При этом процесс отключения муфты форсируется, что увеличивает эффективность ограничения перегрузки двигателя.

При уменьшении тока двигателя ниже порогов отпускания пороговых элементов

17 и 18 форсирующий элемент 14 выключается, регулятор 13 тока отпирается, и в муфту подается ток управления, заданный каналом 7 регулирования скорости и обеспечивающий необходимую скорость подачи.

Все указанные процессы происходит при отсутствии явно выраженной колебательной нагрузки главного двигателя.

При колебатеьном характере нагрузки среднее значение тока двигателя периодически превышает значение тока уставки, равное номинальному значению тока двигателя. При этом на выходе релейного элемента

10 8 появляется серия импульсов, частота которых равна частоте колебания нагрузки двигателя (фиг. 5). Импульсы поступают на вход счетчика 9. При заполнении счетчика 9 импульсов на его выходе появляется напряжение, поступающее на управляющий вход элемента 6 выделения среднего значения и управляющий вход ключа 11.

Последний запирается, исключая поступление выходного напряжения интегратора 10 на входы релейных элементов 2 и 1 перегрузки и недогрузки. Одновременно на выходе элемента 6 выделения среднего значения появляется напряжение, пропорциональное среднему значению выходного напряжения сравнивающего элемента 3 за несколько периодов колебания нагрузки.

25 Если двигатель перегружен, напряжение на выходе элемента 6 выделения среднего значения положительно. Если величина этого напряжения больше порога срабатывания элемента 2 перегрузки, то на его выходе появляется напряжение, поступающее на входы одновибратора 12 и канала 7 регулирования скорости, понижая скорость подачи «а ступень и обнуляя интегратор 10, счетчик 9 и элемент 6 выделения среднего значения.

Если двигатель недогружен, то при заполнении счетчика 9 на выходе элемента

6 выделения среднего значения появляется отрицательное напряжение. При этом срабатывает релейный элемент 1 недогрузки, скорость подачи повышается на ступень

4 и интегратор 10, счетчик 9 и элемент 6 выделения среднего значения обнуляются.

1190027

М7

1190027

Щиг. 5

Составитель Н. Назаркииа

Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Заказ 6953/34 Тираж 481 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4