Электропривод с упругой механической связью

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах кранов, драглайнов. Целью изобретения является упрощение схемы и наладки электропривода и повьшение эффективности гашения колебаний Б упругой связи в условиях нестабильности собственной частоты этих колебаний. Устройства содержит интегратор 9, вход которого подключен к выходу датчика 7 тока, а выход - к второму входу сумматора 8. Выход сумматора 8 соединен с входом регулятора 4 скорости и с входом регулятора 5 тока, В данном устройстве обеспечивается гашение колебаний в условиях нестабильности собственной частоты колебаний, так как демпфирующий сигнал на выходе узла параллельной коррекции формируется в функции скорости и тока электродвигателя в соответствии с реальным значением этой частоты, 2 ил. ь

t5D 4 Н 02 P 5 06

Уиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТМЙ (2 t} 4070406!24-07 (22) 26.05.86 (46) 07.tt.88. Бюл. Р 43 (71) Московский инженерно-строитель« ный институт им.В.В.Куйбышева

{72) В.Я.Ткаченко (53) 62-83г621.314.5(088.8) (56) Борцов В.А. и Соколовский Г.Г.

Тиристорные системы эяектропривода с упругими связями. — Л.: Знергия, 3979, с. 59, 80-83.

Авторское свидетельство СССР в t275723, кл. Н 02 Р 5/06, 1984. (54) ЗЛЕКТРОПРИВОД С УПРУГОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах кранов, драглайнов.

Целью изобретения является упрощение схемы и наладки электропривода и повышение эффективности гашения колебаний в упругой связи в условиях нестабильности собственной частоты этих колебаний. Устройство содержит интегратор 9, вход которого подключен к выходу датчика 7 тока, а выход — к второму входу сумматора 8.

Выход сумматора 8 соединен с входом регулятора 4 скорости и с входом регулятора 5 тока. В данном устройстве обеспечивается гашение колебаний в условиях нестабильности собственной частоты колебаний, так как демпфирующий сигнал на выходе узла параллельной коррекции формируется в функ@ ции скорости и тока электродвигателя в соответствии с реальным значением этой частоты. 2 ил.

1436254 (1*+ I К,г

™ cM4KAc р м (I + Хм) К4.т

L а Й»»»» и Кмкд, ИзоЪретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам с упругой связью между двигателем и механизмом, и может найти примене5 ние в электраприводах драглайнов, кранов, подъемников, испытательных стендов и бумагоделательных машин.

Цель изобретения - упрощение схемы

H наладки злектропривода и повышение 1п эффективности гашения колебаний в упругой связи при нестабильности собственной частоты этих колебаний.

На фиг. 1 приведена функциональная схема злектропривода; на фиг. 2 — 5 графики переходного процесса при разгоне электронривода, поясняющие.его работу, Электропривод (фнг. 1) с упругой механической связью 1, содержащий 2g электродвигатель 2 постоянного така, падключевный к управляющему преобра зователю 3, в цепь управления кото- рого включены соединенные последовательно регуляторы скорости 4 и то- 25 ка 5, нафключенные к входам соответствующих регуляторов датчикй скорости

6 и тока 2, а также сумматор 8, соединенный одиии своим вхадои с выходам датчика 6 скорости, а выходом — 3п с вторым входом регулятора 5 тока, и инвертар 9, своим входом подключенный к выходу датчика 7 тока, а выходом — к второму входу сумматора 8, выход которого соединен также с входом регулятора 4 скорости, при этом постоянная времени интегратора 9 Т„ выбирается равной где К, К.4.„- передаточные коэффициенты датчиков скорости и тока;

I, Хм — моменты инерции электродвигателя и механизма;

K — коэффициейт пропорциойальноети между током и моментом электродвигателя.

На фиг. 2 приведены два режима разгона электропривада графика изменения момента N > в упругой связи (график 10), скорости ы электродви-,, гателя (график 11) и скорости Ю ц механизма (график 12), а также для сравнения (график 13) изменения ско рости электродвигателя и механизма при абсолютной связи между ними.

Злектропривод работает следуннцим образом.

Постоянная времени интегратора 9 выбирается равной механической постоянной времени численно равной времени разгона электрапривода с абсолютно жесткой связью между электродвигателем и механизмам да номинальной скорости с номинальным моментом, где К, K@ + — передаточные коэффициенты датчиков скорости 7 и тока Ц, I<, I — моменты инерции электродвигателя и механизма;

С Ф вЂ” коэффициент пропорциональности между током и моментом электродвигателя.

При выборе коэффициентов усиления сумматора 8, равными единице, па обоим входам его вьжадное напряжение определяется уравнением где I< — так электродвигателя; р - оператор Лапласа.

Учитывая, что связь межцу токам

I > и скоростью ы электродвигателя определяется зависимостью Ве» У . ЬЖ2+ 2 = (3)

4К р м 1+2 Т р+Т р 4 м где Т =) — — — — — постоянная (C(I4+I ) J времени упругой связи;

С вЂ” жесткость упругой связи;

1 — относительный коэффициент за l тухания колебаний в упругаи связи;

+ — — коэффициент атнам

I шения масс.

Из выражений (2) и (3) исходит, что выходное напряжение сумматора 8 определяется следующей передаточной функцией относительно скорости электродвигателя 43

1436 (4)

2(6. - 4» )тм

К

Т„(7 -1) (12) (13) (15) где

U g» р Т (V-1 )

Х

ы К д 4 с .1+1ЬтчР+Тч1Р

Выходной сигнал сумматора 8 поступает на вход регулятора 5 тока с коэффициентом Е„ и на вход регулятора 4 скорости с коэффициентом К,, которые подлежат выбору.

При подаче на вход регулятора 4 скорости сигнала П сзадания скорости его выходной сигнал U pc практически скачком увеличивается до максимального значения, определяемого ограничением его выходного напряжения, и остается постоянным. Учитывая, что параметры движения электропривода в зависимости от входного сигнала регулятора 5 тока U gg pr =U pc-Ug»K р определяются передаточными функциями (при малой инерционности контура регулирования тока го сравнению с постоянной времени упругой связи) И См4 7-1 м

1 м с д 1 1 1+2 ут р+Т р

Ugx.р Кдc рТм 1+2 1„Typ+T> p< м 1 1 1+2 Е Тч

Ь Р (7)

"вх рт Кд.с рТ 1+2 ч Typ+T p 2 с учетом влияния на регулятор скорости выходного сигнала, определяемого передаточной функцией (4), можно установить, что в указанном режиме изменения параметров движения электропривода характеризуется передаточными функциями

Ny в-1 1 (8) и„сф/к,, у и, (р) 1 1+2 Q» Тчр+Тчур

Прс /KДс Ртм D1(ð) м 1 1+2 тчр

Upc/К„, PT D (P) D,(р) = 1+(2 „т„+ г

Ty(7 1) 1 2

+ — — — --К 1р +т р. т 1 ч м

Как следует из выражения (11), для обеспечения требуемого относительного коэффициента затухания

tp (например, = "> г/2) коэффициент

254

4 обратной связи К, характеризующий влияние выходного сигнала сумматора

8 на регулятор 5 тока, следует выбирать из зависимости

10 ПРи этом момент Ку в УпРУгой связи плавно с перерегулированием меньше 5Х возрастает до установившегося значения (фиг. 2, график 10) а скорости двигателя ы„ (график 11)

15 и механизма ы (график 12) так же плавно переходят к нарастающему графику (к равноускоренному движению).

При приближении скорости электропривода к установившемуся значению

20 регулятор 4 скорости переходит на линейные участки его характеристики, а изменение параметров движения электропривода с учетом воздействия выходного сигнала сумматора 8 на вход

25 регулятора 4 скорости при этом характеризуется передаточными функциями

И ч 1 1 ртм в зо и> ñ„ 7K,, "y в,(р) à 1+2 „Т +Т„1"

2 — -7 — — = — — — - — — - -, (14)

6,7к„, D (р) м 1+2 > т.р

З5 = — — — — Р0„7КА, п.2(р) где 0 (р) = 1+(2 Т„+ ) +

Тм крс

40 +(т,„+ — - - + " (,„, 1) (K -K )) рв +

1 .3

+ Тмтчя (16)

Крс

45 Изменение структуры электропривода на этом этапе движения требует и другого подхода к выбору его парамет" ров, который может быть вибран, например, по заданным значениям коэффи50 циентов Вышнеградского, которые целесообразно выбирать равными 2,2-2,4.

Значения этих коэффициентов при указанных в выражении (16) коэффициентах характеристического уравнения систе55 мы определяются зависимостями т У+ — — (2 т + Ty()-4)(кт-кq)), 1

У Квс

А

Т (17) 143625

2 Т +

Тм к рс

Я m

t (тмин ) 1I3 к рс (18) Тм

Кр

Рс T g

М которая дает несколько заниженное значение предельной величины коэффицента Крс, а запас по величине этого коэффициента будет тем самым больше, чем больше относительный коэффици- 25 ент затухания („ и чем больше инерционность контура регулирования тока.

Из выражения (17) можно определить требуемое значение коэффициента К (т .е. коэффициента усилия регулятора 30

4 скорости по выходному сигналу сумматора 8) для обеспечения требуемого характера переходного процесса (при некоторых соотношениях параметров электропривода значение этого коэффициента может быть близким к

35 нулю, что эквивалентно связи между выходом сумматора 8 и входом регулятора 4 скорости, к = jx 2(— +к (-1)1 Ти у1 P T УТ, Электропривод с упругой механической связью, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к управляющему преобразователю, в цепь управления которого включены соединенные последовательно регуляторы скорости и тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики скорости и тока, а также сумматор, соединенный одним своим входом с выходом датчика скорости, а выходом — с вторым входом регулятора тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения схемы и наладки электропривода и повышения эффективности гашения колебаний в упругой связи при нестабильности собственной частоты этих колебаний, в него вверен интегратор, своим входом порключенный к выходу датчика тока, а выходом — к второму входу сумматора, выход которого соединен также с входом регулятора скорости, при этом постоянная времени:интегратора Т> выбирается равной (20)

А(™ к ) () 3 (тд + z„)K .К К, Из выражения (18) можно определить предельное значение коэффициента усиления регулятора скорости, при котором обеспечивается требуемый характер,переходного процесса с малыми перерегулированиями, причем при малом значении относительно коэффициента затухания F колебаний в упругой связи можно воспользоваться приближенной зависимостью

При указанном выборе коэффициентов К и Е обеспечиваются плавное уменыпение момента в упругой связи и плавний переход скорости электродвигателя и механизма к установившемуся значению (фиг. 2), где графики построены для следующих значений параметров электроприводов;

0,05; 1= 1 2 Т м 1Т ч = 10; К pc =

- 0,3 т„/т

Как следует из сравнения графиков .

11 и 12 изменения скорости электродвигателя 2 и механизма в предложенной системе с графиком 13 изменения

4 б скорости для абсолютно жесткой системы, наличие упругости приводит к отставанию скорости только на 1,3 Т при обеспечении эффективного демпфирования колебаний.

Предлагаемое устройство позволяет упростить.электропривод эа счет того, что узел параллельной коррекции выполнен на двух элементах и уменьшено количество связей между элементами.

Упрощается также наладка электропривода за счет уменьшения количества настраиваемых параметров узла параллельной коррекции до одного (постоянная времени интегратора).

Одновременно повышается эффективность гашения колебаний в условиях нестабильности собственной частоты колебаний (например, при изменении высоты подвеса груза кранов и экскаватора, изменения длины каната подъемника и лифта и т.п,), поскольку демпфирующий сигнал на выходе узла параллельной коррекции формируется в функции скорости тока электродвигателя в соответствии с реальным значением этой частоты Т 3

Формула изобретения

ФЪа 2

Составитель В. Кузнецова

Техред Л.Сердюкова Корректор А, Обручар

Редактор А. Мотыпь

Заказ 5658/55 Тиран 584 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. У кгород, ул. Проектная, 4

1436254 где К,,,„, К,д; — передаточные коэффициенты датчиков скорости и тока

I — моменты инерции электродвигателя и механизма;

К, - коэффициент пропорционапьности меиду током и моментом электродвигателя.