Устройство управления электроприводами эскаватора

 

Изобретение относится к управлению рабочими электронриводами одноковшовых экскаваторов. Цель изобретения - повышение надежности путем снижения динамических нагрузок и улучшение температурного режима электропривода. Устройство включает командоаппарат I, сумматор (С) 2, тиристорный преобразователь 3, датчик 4 тока нагрузки, датчик 5 тока якоря, датчик 6 скорости, регулятор (Р) 7 снижения динамических нагрузок, состоящий из С 12, 16 и интеграторов 14, 15. При величине тока нагрузки меньше заданного на вход Р 7 подается сигнал скорости. Происходит управление по одному параметру скорости. При величине тока нагрузки больп,1е заданного срабатывает коммутирующий элемент 8, и на вход Р 7 подается сигнал с датчика 5. Происходит управление по двум параметрам скорости и тока. Цепь ограничения температуры двигателя включает датчик 19 температуры, пороговые элементы 20, 22. С 2. При температуре двигателя, превышающей опорное значение элемента 20, на С 21 сигнал с выхода элемента 20 складывается с сигналом тока. Ес,1И сумма превышает опорное значение элемента 22, сигнал поступает на С 2, при этом происходит снижение тока якоря. 3 з.п.ф-лы, 3 ил. $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„Л0„„1432150

tSt) 4 Е 02 F 9/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:ц

H А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4108767/29-03 (22) 18.08.86 (46) 23.10.88. Бюл. № 39 (71) Институт проблем управления (автоматики и телемеханики) и Красноярский политехнический институт (72) В. П. Кочетков, С. Е. Рывкин и A. В. Кочетков (53) 621.879(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 615184, кл. Е 02 F 9/20, 1976.

Н. Eisele, Vance А. М. Parol)el. Control

sistern Regulates Motor Speed and Targue.-Westinghause ENGINFER, July, 1966. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ ЭКСКАВАТОРА (57) Изобретение относится к управлению рабочими электроприводами одноковшовых экскаваторов. Цель изобретения — повышение надежности путем снижения динамических нагрузок и улучшение температурного режима электропривода. Устройство включает командоапнарат 1. сумматор (С) 2, тиристорный преобразователь 3, датчик 4 тока нагрузки, датчик 5 тока якоря, датчик 6 скорости, регулятор (Р) 7 снижения динамических нагрузок, состоящий из С 12, 16 и интеграторов 14, 15. При величине тока нагрузки меньше заданного на вход Р 7 подается сигнал скорости. Происходит управление по одному параметру скорости. При величине тока нагрузки больше заданного срабатывает коммутирующий элемент 8, и на вход P 7 подается сигнал с датчика 5.

Происходит управление по двум параметрам скорости и тока. Цепь ограничения температуры двигателя включает датчик 9 температуры, пороговые элементы 20, 22, С 21. Г1ри температуре двигателя, превыLlIaIoM опорное значение элемента 20, на

С 21 сигнал с выхода элемента 20 складывается с сигналом тока. Если сумма превышает опорное значение элемента 22, сигнал поступает на С 2, при этом происходит снижение тока якоря. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1432150

Изобретение относится к области управления рабочими электроприводами одноковшовых экскаваторов и может быть использовано для управления электроприводами других промышленных установок, в которых требуется ограничение динамических нагрузок.

Цель изобретения — повышение надежности экскаватора путем снижения динамических нагрузок и улучшение температурного режима электропривода.

На фиг. 1 дана функциональная схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема датчика тока нагрузки; на фиг. 3— принципиальная схема регулятора снижения динамических нагрузок.

При управляющем воздействии в целях более полного заполнения токовой диаграммы критерий оптимальности имеет вид (= — ) (х2+ с()dt о

При возмущающем воздействии с целью ограничения динамических бросков тока критерий оптимальности имеет вид

Исходя из указанных критериев, для первого случая формируется математическая модель регулятора l а11Р 1 а216 2 2 = Х2+ а 1 2) 1, 40 для второго случая:

Х1 õ, + а11Х1 — а21Х, Х2=Х2+а12Р 1, (2) где х1= †-, х2= †- — соответственно ток

1а ц2

16 и 45 якорной цепи и скорость двигателя в относительных единицах.

R,lao c(og T6 М Т6 а11= 1 а12 — i а21=

/„б (а(аб (с.036

50 (тоб

Тб=

Мб

Мб= C(a6 где R „, (,— активное и индуктивное сопротивление якорной цепи; суммарный момент инерции; 55 конструктивная постоянная; базовые значения времени, тока, скорости двигателя и момента. (,—

С—

Цбб,ЮбЛ вЂ”

Поставленная цель достигается тем, что производится настройка параметров устройства для формирования управляющего воздействия исходя из критерия минимума квадратичного отклонения тока якорной цепи электропривода и скорости двигателя от 20 их установившихся значений при минимуме расхода энергии.

При этом на выходе регулятора формируется сигнал, равный (./ба = b 1,1, ll„T6

ГДЕ b1= — — . (-a(аб

Функционально устройство можно разделить на две цепи — цепь снижения динамических нагрузок и цепь ограничения температуры двигателя электропривода.

Устройство содержит командоаппарат 1, первый сумматор 2, тиристорный преобра-. зователь 3, а цепь снижения динамических нагрузок состоит из датчика 4 тока нагрузки, первый вход которого соединен с датчиком 5 тока, а второй вход — с датчиком 6 скорости. Выход датчика 4 тока нагрузки соединен с управляющим входом коммутирующего элемента 8. Первый вход регулятора 7 снижения динамических нагрузок соединен с датчиком 6 скорости, а второй вход — с датчиком 5 тока. Выход регулятора 7 соединен с первым входом первого сумматора 2, второй вход которого соединен с командоаппаратом 1, а выход соединен с тиристорным преобразователем 3.

Датчик 4 тока нагрузки реализуется на инвертирующем дифференциаторе 9, вход которого соединен с вторым входом датчика тока нагрузки, а выход — с вторым входом суммирующего фильтра 10, первый вход которого соединен с первым входом датчика тока нагрузки, а выход через нелинейный элемент 11 соединен с управляющим входом коммутирующего элемента 8.

Регулятор 7 снижения динамических нагрузок реализуется на сумматоре 12, второй вход которого соединен с вторым входом регулятора, первый вход сумматора через инвертирующий усилитель 13 соединен с выходом интегратора 14. Выход сумматора 12 через интегратор 15 соединен с вторым вхо-. дом сумматора 16, первый вход которого через контакт коммутирующего элемента 8 соединен с первым входом регулятора 7 снижения динамических нагрузок, а третий вход сумматора 16 через инвертируемый усилитель 17 соединен с выходом интегратора 4, выход которого через инвертирующий усилитель 18 соединен с выходом регулятора 7 снижения динамических нагрузок.

Цепь ограничения температуры двигателя состоит из датчика 19 температур, соединенного через первый пороговый элемент 20 с первь1м входом второго сумматора 21, второй вход которого соединен с датчиком 5 тока, а выход через второй пороговый элемент 22 — с третьим входом первого сумматора 2.

Устройство работает следующим образом.

В том случае, если значение тока нагрузки не превышает заданное, определяемое пороговым элементом 11, коммутирующий эле14321

3 мент о разомкнут и на вход регулятора

7 поступает сигнал только с датчика 6 скорости. Происходит управление согласно системе уравнений (1).

В случае, если значение тока нагрузки превышает заданное, срабатывает коммутирующий элемент 8 и на первый вход регулятора 7 снижения динамических нагрузок поступает сигнал с датчика 5 тока, сигнал с датчика 6 скорости остается. Происходит управление согласно системе уравнений (2).

В том случае, если температура двигателя превышает заданное значение, определяемое пороговым элементом 20, на сумматоре происходит сложение сигналов с выхода порогового элемента 20 и датчика 5 тока.

Если сумма превышает значение, определяемое вторым пороговым элементом 22, то сигнал поступает на сумматор 2 и происходит снижение тока якоря.

Датчик 4 (фиг. 2) выполнен на усилителях 23 — 25, входных резисторах 26 — 29, резисторах 29 — 31 обратной связи, конденсаторах 32 и 33 и стабилитронах 34 и 35.

Инвертирующий дифференциатор 9 реализован на усилителе 25, в обратной связи которого включен резистор 31, а на входе включен конденсатор 33, который подключен к второму входу датчика 4 тока нагрузки.

Суммирующий фильтр 10 выполнен на усилителе 24, в обратной связи которого включены резистор 30 и конденсатор 32. Вход усилителя 24 через резистор 27 соединен с выходом усилителя 25, а через резистор 28— с первым входом датчика, 4 тока нагрузки.

Выход усилителя 24 подключен к стабилитрону 35. Нелинейный элемент 11 выполнен на встречно включенных стабилитронах 34 и

35, подключенных через резистор 26 к усилителю 23, в обратной связи которого включен резистор 29.

Регулятор 7 (фиг. 3) выполнен на усилителях 36 — 39, входных резисторах 40 — 46, резисторах 47 и 48 обратной связи и конденсаторах 49 и 50. Интегратор 15 реализован на усилителе 39, в цепи обратной связи которого включен конденсатор 50. Второй вход регулятора через резистор 45 соединен с входом усилителя 39. Выход усилителя 39 соединен через резистор 43 с входом интегратора 14, реализованного на усилителе 37, в обратной связи которого включен конденсатор 49. Выход усилителя 37 через резистор 4! соединен с инвертирующим усилителем 17, реализованным на усилителе 38, в обратной связи которого включен резистор 48. Выход усилителя 38 через резистор 44 соединен с входом усилителя 37, который через резистор 42 и контакт комму.тирующего элемента 8 соединен с первым входом регулятора 7. Выход усилителя 37 через резистор 46 соединен с входом усили теля 39 и через резистор 40 с входом инвертирующего усилителя 18, реализованного на

t0

4 усилителе 36, в обратной связи которого включен резистор 47. Выход усилителя 36 является выходом регулятора 7.

Формула изобретения

1. Устройство управления электроприводами экскаватора, содержащее командоаппарат, регулятор скорости, к входу которого подключен датчик скорости, датчик тока, выход которого подключен к входу регулятора тока, тиристорный преобразователь, подключенный к электродвигателю привода, отгичающееся тем, что, с целью повышения надежности экскаватора путем снижения динамических нагрузок, оно снабжено первым сумматором, регулятором снижения динамических нагрузок, датчиком тока нагрузки и коммутирующим элементом, управляющий вход которого подключен к выходу датчика тока нагрузки, первый вход которого соединен с датчиком тока, а второй соединен с датчиком скорости, который соединен с первым входом регулятора снижения динамических нагрузок, второй выход которого соединен с датчиком тока, при этом выход регулятора снижения динамических нагрузок соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу командоаппарата, причем выход первого сумматора соединен с входом тиристорного преобразователя.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что регулятор снижения динамических нагрузок состоит из двух интеграторов, двух инвертирующих усилителей и коммутирующего элемента, причем первый вход первого интегратора соединен с первым входом регулятора, а второй вход первого интегратора соединен с выходом второго интегратора, при этом выход первого интегратора соединен с первьгм входом второго интегратора, а второй вход второго интегратора через коммутирующий элемент соединен с вторым входом регулятора, а третий вход второго интегратора через инвертирующий усилитель соединен с выходом второго интегратора, причем выход второго интегратора через инвертирующий усилитель соединен с выходом регулятора.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что датчик тока нагрузки состоит из последовательно включенных дифференциатора, суммирующего фильтра, порогового элемента, собранного на двух стабилитронах, соединенных катодами, усилителя, причем вход дифференциатора соединен с вторым входом датчика тока нагрузки, первый вход которого соединен с первым входом суммирующего фильтра, второй вход которого соединен с выходом дифференциатора, а выход суммирующего фильтра через пороговый элемент и усилитель соединен с выходом датчика тока нагрузки.

1432150

Составитель A. Мартынов

Редактор Н. Тупица Текред И. Верее Корректор М. Шароши

Заказ 5397, 23 Тираж 637 Г!одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, то, с целью улучшения температурного реима электропривода, оно снабжено датчиом температуры, первым и вторым порогоыми элементами и вторым сумматором, ричем выход датчика температуры через первый пороговый элемент соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с датчиком тока, а выход второго сумматора через второй пороговый элемент соединен с третьим входом первого сум матора.