Устройство для управления электроприводом механизма поворота одноковшового экскаватора

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (lf) 1 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3818659/29 — 03 (22) 05.12.84 (46) 30.05.86. Бюл. У 20 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) P.Ñ. Кишко, В.И. Кузнецов и Л.И. Ушаков (53) 621.879.38(088.8) (56) Патент США Ф 3518444,кл.290-14, опублик. 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 184955, кл. Н 02 Р 5/06, 1964.

Ключев В.И. и др. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. М.: Энергия, 1980, с. 164176.

Техническая документация на экскаватор модели 2300 ELECTRO II А фирмы

HARNISCHFEGER (CUlA). Схема электропривода механизма поворота, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА

ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА по системе управляемый преобразователь — двига(5D 4 E 02 Г 9/20; Н 02 P 5 00 тель постоянного тока с подчиненным регулированием, содержащее регулятор тока, соединенный с регулятором напряжения с элементом ограничения выходного напряжения и резисторами на входе и в цепи обратной связи по выходному напряжению, делитель напряжения задания, состоящий из регулируемого командоконтроллером резистора и выходного резистора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения управления электроприводом, оно снабжено вторым элементом ограничения выходного напряжения регулятора напряжения, реверсивным оптоэлектронным ключом, дополнительными регулируемым и ограничивающим резисторами и вентильным мостом, вход которого подсоединен параллельно регулируемому командоконтроллером резистору, а выход через дополнительный ограничивакиций резистор — к входу оптоэлектронного ключа, выход которого через последовательно соединенные второй элемент ограничения и дополнительный регулируемый резистор подключен параллельно первому элементу ограничения, причем выход делителя связан с входом регулятора напряжения.

Изобретение относится к электроприводам по системе управляемый преобразователь — двигатель постоянного тока с системой подчиненного регулирования и может быть использовано в

5 электроприводах механизмов поворота одноковшовых экскаваторов, а также в механизмах поворота и поступательного перемещения кранов и им подобных механизмов с большим моментом инерции, имеющих в своем составе многоступенчатые редукторы.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощение управления электроприводом. l5

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — статические механические характеристики электропривода с предлагаемым устройством.

:?О

Устройство включает приводной двигатель 1, управляемый преобразователь

2, регулятор 3 тока, регулятор 4 напряжения, первый элемент 5 ограничения, второй элемент 6 ограничения, оптоэлектронный ключ 7, резисторы 813, вентильный мост 14 и командоконтроллер l5.

Приводной двигатель 1 питается от преобразователя 2, управление которым осуществляется с помощью регулятора 3 тока и регулятора 4 напряжения.

Регулятор напряжения имеет первый элемент 5 ограничения выходного напряжения и второй элемент 6 ограничения,который подключен параллельно первому элементу ограничения через выход оптоэлектронного ключа 7 и последовательно соединенный с ним резистор 8. Параллельно элементу 5 ограничения подключен резистор 9. Последо4О вательно соединенные резисторы 10 и l1 образуют делитель напряжения задания. Вход делителя соединен с источником напряжения задания, а на его выход через резистор 12 подключен вход регулятора 4 напряжения. Вход оптоэлектронного ключа 7 через ограничивающий резистор 13 подключен на выход вентильного моста 14, вход которого подключен параллельно регулируемому с помощью командоконтроллера

15 резистору 10.

В качестве управляемого преобразователя используются, например, тиристорный преобразователь, генератор IIoстоянного тока с тиристорным или иным возбудителем и т.п. Регуляторы 3 и 4 реализуются с помощью полупроводнико38 2 вых операционных усилителей, в том числе выполненных на интс гральных микросхемах и др. Элементы ограничения выполнены с помощью кремниевых стабилитронов, стабисторов, набора полупроводниковых вентилей, источников напряжения в сочетании с вентилями и др. Оптоэлектронный ключ реализуется на базе диодных, тиристорных и транзисторных оптопар в сочетании с транзисторами, диодами и другими элементами или без них.

Устройство работает следующим об— разом.

С помощью контактов командоконтроллера или реле или контактора направления вращения на вход регулятора

4 напряжения подается напряжение задания определенной полярности. Полярности напряжения источника задания

0 „ (фиг. 1, без скобок) соответствует, например, поворот экскаватора вправо, обратной полярности — влево.

Для обеспечения максимальной скорости вращения двигателя 1 командоконтроллером 15 устанавливается минимальное значение споротивления резистора

10. При этом падение. напряжения на резисторе 10 недостагочно для открывания оптоэлектронного ключа 7. Величина стопорного тока электропривода определяется напряжением ограничения первого элемента 5 ограничения регулятора 4 напряжения. Если регулятор тока выполнен пропорционально-интегральным, реализованным, например, с помощью критической положительной обратной связи по напряжению двигателя, заведенной на регулятор тока, механические характеристики электропривода имеют форму кривых 1 и 2 (фиг. 2) .

Вертикальный участок этих характеристик обеспечивает движение с примерно постоянным значением ускорения или замедления, чем достигается сокращение времени пуско-тормозных переходных процессов и повышение производительности экскаватора.

При минимальном задании регулятора напряжения, соответствующем первому положению командоконтроллера, величина сопротивления резистора 10 и напряжение на нем максимальны, вследствие чего открывается ключ 7,кото—

jpbIM подключается второй элемент 6 ограничения с малой величиной напряжения ограничения.При этом стопорный ток электропривода уменьшается. Механи1234538 ческая характеристика электропривода, соответствующая первому положению командоконтроллера, изображена на фиг.2 кривой 3. Минимальная величина стопорного тока, а следовательно, и параметры элемента 6 ограничения рассчитываются в соответствии с конкретными параметрами элементов системы электропривода и механизма.

Параметры входной цепи ключа 7 вы-10 бираются такими, чтобы ключ оставался открытым и на последующих промежуточных положениях командоконтроллера. При этом, благодаря включению последовательно с элементом 6 резистора 8, по мере увеличения сигнала задания растет напряжение на выходе регулятора напряжения и увеличивается стопорный ток. Механические характеристики электропривода для проме- щ жуточных положений командоконтроллера изображены на фиг. 2 кривыми 4 и 5.

При постановке командоконтроллера в нулевое положение снимается напря- д жение задания, оптоэлектронный ключ

7 закрывается, отключается элемент 6 ограничения и величина тока якоря при переходном процессе ограничивается предельно допустимым значением, определяемым напряжением ограничения элемента 5. Таким образом, обеспечивается эффективное торможение. Механическая характеристика электропривода при нулевом положении командоконтрол35 лера изображена на фиг. 2 кривой 6.

Характеристики 3-5 (фиг. 2) обеспечивают постепенное увеличение момента, требуемое для повышения плавности работы механизма при изменении положения командоконтроллера, не только при разгоне, но и при торможении. Требуемое из условия плавного выбора зазоров уменьшение величины тока якоря при торможении из первого

15 положения командоконтроллера в нуле-. вое достигается выбором величины скорости установившегося движения электпропривода на первом положении командоконтроллера. Как видно из характе О ристик,их форма обеспечивает не только плавное изменение тока якоря при переходных процессах, но и низкие установившиеся скорости движения, требуемые для достижения точной остановки механизма.

Для сравьения на фиг. 2 пунктиром показаны характеристики, которые имели бы место в системе электропривода с подчиненным регулированием без применения предлагаемого устройства.

При этих характеристиках стопорный момент на различных положениях командоконтроллера остается неизменным, вследствие чего при работе механизма поворота возникают значительные динамические перегрузки в элементах механической передачи и металлоконструкциях стрелы.

Вентильный мост 14 и реверсивный выход оптоэлектронного ключа 7 обеспечивают формирование требуемых характеристик при другом направлении вращения электропривода.

Как известно, оптопарам свойственна температурная нестабильность характеристик. Поэтому величины сопротивлений резисторов 10 и 13 выбирают такими, чтобы оптоэлектронный ключ от. крывался на промежуточных положениях командоконтроллера во всем диапазоне температур, при которых работает экскаватор °

Равномерность изменения величины стопорного тока по ступеням командоконтроллера обеспечивается выбором соответствующей величины сопротивления резистора 8.

Характеристики 3-5 (фиг. 2) электропривода на промежуточных положениях командоконтроллера имеют меньший коэффициент заполнения, чем характеристики 1 и 2, соответствующие работе при крайних положениях командоконтроллера. Однако указанное уменьшение коэффициента заполнения не приводит к снижению производительности экскаватора, так как эти характеристики используются только для ограничения темпа нарастания ускорений в начальной стадии пуско-тормозных переходных процессов.

1234538

Составитель P. Гладун

Техред О.Сопка

Редактор И. Касарда

Корректор А. Ференц

Заказ 296 1/36

Тираж 641

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул..Проектная, 4 !