Способ ограничения динамических усилий в механизме экскаватора и устройство для его осуществления
Изобретение относится к управлению электроприводами копающих механизмов экскаватора. Цель - повышение надежности за счет увеличения эффективности ограничения динамических усилий при одновременном увеличении произ-сти. Для этого задают скорость вращения электродвигателя (ЭД) 6, ограничивают ток якоря и измеряют датчиком 9 усилие в упругой связи. При превышении этим усилием заданного значения сигналом с выхода формирователя 12 уровня рекуперативного тока переключают ЭД 6 в режим рекуперативного торможения (РТ), изменяя знак и величину задания регулятору 4 тока якоря. Затем определяют направление вращения ЭД 6 и после снижения скорости ЭД 6 до нуля прекращают режим РТ. При этом дополнительно в начале режима РТ с помощью включенных к входам задатчика 1 интенсивностей замыкающего 18 и размыкающего 17 аналоговых ключей уменьшают до нуля заданную скорость ЭД 6 и увеличивают путем увеличения с помощью функционального преобразователя 9 напряжения блока 13 ограничения в цепи обратной связи управляемого формирователя 12 заданное значение тока якоря в режиме РТ по мере снижения измеряемой датчиком 7 и регулируемой регулятором 2 скорости ЭД 6. После прекращения режима РТ разгоняют ЭД 6 увеличением сигнала задания скорости вращения путем подачи входного напряжения на задатчик 1 и отключения регулятора 4 ключом 14 от формирователя 12. Расчетный темп разгона, торможения и реверса ЭД 6 во всех режимах его работы обеспечивается путем исключения нелинейной обратной связи по току. Этим обеспечивается снижение времени переходных процессов и увеличивается произв-сть и эффективность ограничения динамических нагрузок. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1490233
А1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4341469/29-03 (22) 14,1?.87 (46) 30.06.89. Б> л. N - 24 (71) Производственное объединение
"Уралмаш, Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте и Харьковский автомобильно-gopommH институт им, Комсомола Украины (72) Д.А. Каминская, Б.В. Ольховиков, А.Б. Розенцвайг, С.Д, Левинтов и И.Б. Гутман (53) 62.1 .879 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 442272, кл. F. 02 F 9/20, 197?, Авторское свидетельство СССР
М 866074, кл. F, 02 F 9/20, 1977. (g!) y 1, 02 F 9/20, H 02 P 5/06 (S 4 7 СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ДИНА!П 1ЧГ С КИ Х
УСИЛИЙ В МБХАБ13!1Г ЭКСКАВАТОРА И
УСТ1 OHCTHO ДЛЯ ЕГО ОСУЩ! .СТВЛГН11Я (57) Изобретение относится к упраьлению электроприводами копающих механизмов экскаватора. Цель — повыюение надежности за счет увеличения эфЬективности ограничения динамических усилий при одновременном увеличении произ-сти. Для этого задают скорость вращения электродвигателя (ЗД) 6, ограничивают ток якоря и измеряют датчиком 9 усилие в упругой связи. При превжчении этим усилием заданного значения сигналом с выхода корми!1ователя !2 уровня рекуперативного то а переключают ПД 6 в режим рекуперативного торможения (РТ), изменяя знак и величину эадаз (490233
Уст))<1)ic! «ni редз(и.т:;оt(ee тlособ, < r) <ò г))r(HT (70(г) Р,)rO В < С r о, i?<) г(И(le)()<1<10 ((<1< :Ик 1 и ? скоро()ти с б:1<)ком 3 ) "рд)(иче»ия в т(»)f о ратной си»3(1, регулятор 4 ";кд я;(Оря и (3< )tт(3:1ь}(ь(<(преобрдзоваТС. (5, К ВМХОд; )г Э -Ор?(0 ПОдКЛ(О teli I J » Jr 0 I LI j) <>«!3)f Г Д r Р (Я (7 ПО . TOFfНЕ!0 д::.т (ики 7 it Я <1:Орости и то)<к ор!i, соед(шенш i .- "хо,,ами соOТ Г3С Т С "))<(с<(о 3>(р <ЕГ <г. Л Г Opo)3 !!OCJICS)03 а Т< ((т< > (3(Л}(т«pипт,(Е г д i ilf.»; 9 < (1!S(!(SI Ir! . 1 0 it 1, (3)oj):(ир(> в <ттс Г(ь 1 2 гро(3ня ПЕ,;) ДT(t(3)(O)" ТОК Д f) IO)(0 ) < 3 ) 3 ((t( ::<.,7)зн() дпд;(огопнй:iëмм;-.дио:ий кл, тч 14. 1<ех(д;«) т оро Г< о 1 одкл ь.)Р!(I у(п лтор.(тока ж(оря, д у.((?
ПХО (15 -,. ГС, "З()г> тд< COe;(J .ИЕИ ЧЕРЕЗ д;(од 16 с дг) гч)(к т .1 ско ocòè. Р< устройство ((.Из):. )п(я допол:п(ТЕ.)) т, tlr? В (3 С.-(С ИМ,J»(:3)lr? nоl „,i (? азММК e!r Г(. i! <(SII )ч 7 <ТО(Стl 3»;i)3 Огов! (Й за )Г. )К д<с т)<я(К:П?т(18 И <)>у(:: ir(.<»!д;1),iit!J( преобрдзопдтел(19, .) Гх(ек 13 0(.p<)J.; . че(шл г пепи .ip, тной свя 3lt Аорм) ро1? уро(тнл;) е)(> r)pp; Ии<т;От?,.« )}(330((1(((J1 в х;>Д 1 . I .", t;! 1, с OE Ди— iIс. !I с Iicточ(п(I(ом )3х<) 1!!(71 0 ндГ(рsi) с»ил <3)npf(JIpy(e(rrJ3V S.(ддК;f;fJ1 СИГ»дЛ СК:)) . ро<.ти Ярд(1(ения, а ег0 вмход подкли<; Входу 3apaT«3!)<,(1 иитенсив1 I0 C Tl l и Н())ор (;(1(I(Of(1(k 3<(13 хОД КЛlоЧ д 1 <) :;Одсоединен к вмходу пропорцио дльиого усилителя 20 с ((елииейнм»! ЗлеНИЯ (701 < Л »ТО т т 4 ТОК<1 Sf J(op)3 ° .(<)T eM ОПР ЕД(1ЛИ < и i!iP;313.!Pitl(e IJP;!tire Jtf(S! 3;I 6 И ПС. " С . < Ilf t)r(ef{J(SJ C!(Op OC Tl! 3, 6 до тlутlя I! p ек(7 с((<(,)(от 7 r));)fit Р (, !!ри ) 1 О; т 5 дополш.TL. („!!î в It;(i(0)lе „ с)н(.тд 13 с ПО(((?(П>!г: (3<(;)<О<1()}i!t! IХ К Г< ::Ода. 1:т;)Д< Т чи((д 1 и
1}) l! рд.,(ьп< во((<3).о 17 ди;)ог <)в i ILJJ0 чсй у»(е(3ьв(а)от;)(7 нуля задан "уi
j)ОС < 1. .} тт < у 3< )Г p;ili)1 )епт!я " )т(;)и! Обрат! У»т) Д <ЛЯР 1ег r! (!)OP! IJ!PO!< ДТЕЛ)i ) РТ по м -,)c (..Itt!«(ellltsr измер.((((ой дд гчи11 3 обр < f < 11(fP от<(nclITL)л к ?) i!) < )< I<. " 1!ПИ . т;! < .1: Р 01;РИ13 ОД(): (! 1 )(тт;)IОI j< ". МСЗХ<1 13 1 i 3) (0 В . т J: (. i(Д13 а Т 0 Р Д 1< П! Р,"! i I:1 3» Д Ч < )1 0 Д (<(Oi тт;)<иi )ii:" <,- - (И)),f <... r ); "r,ilf т(сi» (i 1 Г ) p (<<ЕСТ"):<3 (ИЛ; (Е> 1,<,, » ..".), 7)?. ! (с)<) (,<)3>! )»(дл I i J. Д« . Г»гает .. TPì, i7л (<т, (г О) )т )(1(( :.1 3 и; г т . . I::((
) < " .. ), ., (7 Е ) . ) « .; . r; 1! < ..: О О (т . (<. Pirl r. irrr(r«, f<;\<," .< т т е < т, < (; НМ 3 <.l r< f f . (!(»Г РУ ) (>i(<) St! <
)тт<(!(« :Ci < H(o«!11 ;: < .).OP< С",):31)1 -«< т)(.I 1: .")<1 <:r el;:7 ) ri,i: Ò )те)»" 1 ii(Р:, »i lf<,, ° ГОР;.(О; 0»(! < <(РИ ?Т<> )I(? (<Г?Л т(т <Т <(< . ) )3 П;(Ц Ll! )7 С rfi<1;1» Р(I<<« Пе(т Дтт!" - ОО(? i. ."e(П:!I У .((. I(Ë ПКОРК: Р. »
<) г<)òåës(, д и
Зада(и(я скораст)(I)pe! ш!я. ко f 7 и рег лируемой регуллтором 2 СКорОСтИ Э)1 6. ПОСЛЕ :)рЕКрд(т(ЕНИЯ рЕ)имд PT pàçãîíÿèò Э)! 6 . вели le)!Her(СИГИДт:;3 ЗадаШ(Я СКОРоСтИ ВРа(т(ЕИИЯ путе.(пода !Н вхогп(ого )(дпряжения на 3<3;.,дтчl к 1 и О T(is(1) 1(<1 13 л p < . Г улЯтop д }J)f0<(0:i ) 4 oт Аормирователя 12. Расчет(г t)t !e>,((разго((а, тормо)(ения и peI3ej7c;< Х! .. во всех ре ((мдх его рабr,— ть(обес)н<чивдется пут<»(и(кличения пелиие(шой обрат»ой сГ<лзи по току, )T)tii обеспечивается си}!)(епие вре" «. )и! !Ie(?E- . Oä(r) I,(Г)ро»".cc0)3 и уГ3еличи Вдетсл i!pc((<В-()т«3! >()<3)ек Гиви
От (та(1)<чеиия ди((д ..<и <с: ) их 1(дГ j)узок с „;i <1)-л(1, 1 и(. 1490233 25 55 ментом 21 в цепи обратной связи задатчика интенсивности, а выход этого ключа соединен с резистором 22 во входной цепи интегрирующего усилителя 23 эадатчика 1 интенсивности, управляющие входы 24 и 25 ключей 17 и 18 подключены к выходу ключа 14, вход функционального преобразователя 19 соединен с выходом датчика 7 скорости> а выход подключен к управляющему входу 26 блока 13 ограничения формирователя 12 уровня рекуперативного тока. В цепи обратной связи усилителя 23 имеется конденсатор 27. Устройство работает следующим образом. Если усилие в упругой связи механизма превысит заданное, например стопорное значение F, то стабилитроны 10 и 11 пробиваются и сигнал с выхода датчика 9 усилия механизма поступает на вход формирователя 12 уровня рекуперативного тока. На выходе формирователя !2 появляется напряжение lJ p, величина которого существенно больше максимального значения напряжения на выходе регулятора 2 скорости IJ> „„ „, которое определяется блоком 3 ограничения в цепи обратной связи этого регулятора и соответствует заданию на статический стопорный ток якоря I Напряжение JJq>pz с выхода формирователя 12 через аналоговый замыкающий ключ 14, который открыт при положительном значении скорости двигателя, соответствующем режиму копания, поступает на вход регулятора 4 тока, Полярность напряжения формирователя IJ+p> противоположна полярности регулятора скорости lips и поскольку JJ py > 1J то изменяется Я m>y, полярность напряжения на входе регу-лятора 4 тока, при этом ЭДС двигателя 6 становится меньг е ЛДС преобразователя 5, ток якоря изменяет знак и двигатель 6 переводится в режим рекуперативного торможения. В начапе режима рекуперативного торможения при появлении напряжения на выходе аналогового ключа. 14 это напряжение поступает на управляющие входы 24 и 25 аналоговых ключей 17 и 18. Ключ 17 при этом размыкается и отключает вход эадатчика 1 интенсивности от источника входного напряжения И „, ключ 18 замыкается и соединяет выход усилителя 20 через резистор 22 с входом интегратора 23. Напряжение на выходе усилителя 20 приобретает максимальное значение обратной полярности, конденсатор 27 в цепи обратной связи интегрирующего усилителя 23 разряжается и напряжение на выходе задатчика 1 интенсивности становится равным нулю. Благодаря включению резистора 22 во входную цепь усилителя 23, процесс разряда конденсатора 27 и снижения до нуля напряжения на выходе задатчика интенсивности происходит с темпом, значительно больним, чем это, имеет место в режимах разгона и торможения двигателя от задатчика интенсивности. В процессе рекуперативного торможения двигателя при стопорении часть накопленной в приводе кинетической энергии преобразуется в электрическую и возвращается в сеть, благодаря чему снижаются динамические стопорные усилия в упругой связи механизма. По мере уменьщения скорости двигателя 6 напряжение на выходе функционального преобразователя 19 возрастает, при этом увеличивается также напряжение ограничения блока 13, которое определяет собою величину напряжения 11, т на выходе формирователя 12 уровня рекуперативного тока. Поэтому по мере снижения скорости двигателя 6 задание регулятору 4 тока возрастает, т,е. растет ток якоря двигателя режиме рекуперативного торможе1п я. .JTo обеспечивает полное использование предельных возможностей электродвигателя по условиям коммутации на коллекторе, увеличение эЛЛективности ограничения динамических нагрузок, т.е. повыпение надежности, Процесс рекуперативного торможения происходит до тех пор, пока скорость двигателя не снизится до нуля. При этом исчезает напряжение на управляющем входе 15 ключа 14. Ключ 14 размыкается и снимает с входа регулятора 4 тока напряжения формирователя 12 — 11, Одновременно исчезает напряжение на управляющих входах 24 и 25, ключей 17 и 18, Ключ 17 замыкается и подключает к входу задатчика 1 интенсивности напряжение 11 ., ключ 18 при Ф этом размыкается, 1!ачинается процесс разгона электродвигателя 6 от задат1490233 лекторе, ! Увеличение надежности обеспечивается также за счет того, что разгон электродвигателя после окончания режима рекуперативного торможения осуществляется с расчетным темпом изменения скорости, с помощью эадатчика интенсивности, что исключает возникновение черезмерных дополнительных динамических усилий на этом этапе работы электропривода. Увеличение производительности обеспечивается путем исключения влия. ния на темп переходных процесс< В 55 чика 1 интенсивности, Разгон электродвигателя происходит с расчетным темпом, определяющим темп нарастания напряжения, поступающего на вход регулятора скорости от задатчика 1 интенсивности. Благодаря этому исключается появление дополнительных динамических усилий в упругой связи механизма, что обеспечивает повышение надежности. Расчетный темп разгона, торможения и реверса электропривода во Всех режимах его работы обеспечивается в техническом решении путем исключения нелинейной обратной связи по току, которая снижает темп переходных процессов при увеличении заданной cl Благодаря этому обеспечивается снижение времени переходных процес- 25 сов, т.е. увеличение производительности, Таким образом, устройство для осуществления предлагаемого способа ограничения динамических усилий в механизме экскаватор l,по сравнению с прототипом позволяет повысить «адежность за счет увеличения эйАективности ограничения динчмических усилий при одновременном увеличении производительности. Увеличение эЬфективности ограничения,. инамических усилий при стопорении о .уществляется пут м роста тока якоря в режиме Рекупе ативного тормож=иия по меРе 4О снижения скорости двигателя, что обеспе ивает полное использование предельных Возможностей электродвигаT BJI R;l o у сл ОВ и я м коммутации и а к олнелинейной гибкой обратной связи по току якоря. Формул а изобретения 1, Способ ограничения динамических усилий в механизме экскаватора, заключающийся в том, что задают скорость враг1ения электродвигателя, ограничивают ток якоря электродвигателя, измеряют усилие в упругой связи механизма и при превышении этим усилием заданного значения переключают электродвигатель В режим рекуперативного торможения изменением знака и величинъ1 задания регулятору тока якоря, определяют напр а11.,-ние вращения электродвигателя и после снижения скорости вращения электродвигателя до нуля прекращают режим рекуперативного торможения, о т л и ч а юшийся тем, То, с целью повышения надежности эа счет увеличения эААективности ограничения динамических усилий, в начале режима рекуперативного торможения уменьшают до нуля заданную скорость вращения электродвигателя, увеличивают заданное значение тока якоря В Режиме рекуперативного торможения по мере сни- женч я скорости вращения электродвигателя, а после прекращения режима рекуперативного торможения разгоняют электродвигатель увеличением сигнала задания скорости вращения, 2. Устройство для ограничения динамических усилий я механизме экскаватора, содержащее соединенные последовательно задатчик интенсивности, регулятор скорости с блоком ограничения в цепи обратной связи, регулятор тока, вентильнкй преобразователь к выходу которого подключен якорь электродвигателя, датчики скоро"ти и тОка якоря, выходы которых подк1.ючеHbI к входам соответствующих регуляторов, датчик усилия, выход которого через последовательно включенные стабилитрон, Аормирователь уровня рекуперативного тока с блоком ограничения в обратной связи и первый аналоговый замыкающий ключ подключен к входу регулятора тока якоря, а управляющий вход первого аналогового ключа через диод соединен с выходом датчика скорости, источник входного напряжения, задаччик интенсивности, которнй содержит послечовательно сое1490233 Составитель В. Чуприн Техред M.Õoäàíè÷ Редактор К1, Середа Корректор А. Козориэ Заказ 3678/33 тираж 589 Подписное ВН161П11 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР 113 )35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 11раизводствев «i-издательский комбинат "Патент, г.ужгород, ул. Гагарина,!01 диненные пропорциональный усилитель с нелинейн} м элементом в цепи обратной связи и интегрирующий усилитель, охваченные обратной связью, о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с 1 целью повыщения надежности эа счет увеличения эффективности ограничения динамических усилий, оно дополнительно снабжено аналоговым размыкающим ключом, функциональным преобразователем и вторым аналоговым замыкающим ключом с резистором на выход», а блок ограничения в цепи обратной связи формирователя уровня рекупера- 15 тивного тока выполнен управляемым, при этом источник входного напряжения подключен к информационному входу аналогового размыкающего ключ"., выход которого подключен к входу задатчика интенсивности, информационный вход второго эамыкаищего ключа подсоединен к выходу пропорционального усилителя эадатчика интенсивности, а выход этого ключа через резистор подключен к входу интегрирующего усилителя эадатчика интенсивности, причем управляющие входы размыкающего и второго замыкающего аналоговых кличей подключены к выходу первого аналогового замыкающего ключа, вход функционального преобразователя соединен с выходом датчика скорости, а в ход подключен к управляющему входу блока ограничения формирователя уровня рекуперативного тока.
