Электропривод подъемной машины

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в шахтных подъемных установках. Целью изобретения является повышение плавности и точности управления подъемной машиной. Устройство содержит электродвигатель постоянного тока, управление которым осуществляется по цепи якоря и по цепи возбуждения. Регулятор 6 скорости, регулятор 11 тока якоря и регулятор 15 возбуждения выполнены с управляемыми ключами в цепях их обратных связей. Кроме того, в устройство введены блоки 26,27 памяти, подключенные к выходу регулятора 6 скорости, датчик 28 загрузки-разгрузки, логический элемент ИЛИ, входы которого через компараторы 20 и 21 соединены с задатчиком 3 и датчиком 16 скорости, а его выходной сигнал управляет ключами в цепях обратных связей упомянутых регуляторов, а также блоками памяти. При управлении приводом учитывается состояние тормоза, величина статической нагрузки, состояние скипа. Изобретение позволяет обеспечить плавное трогание машины и перемещение подъемных сосудов без рывков и обратного хода. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 02 P 5/06

8 :ь::803 I,"hH .,, ",,и, нм

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4273015/24-07 (22) 15.05.87 (46) 30.09.89. Бюл. Р 36 (71) Донецкое наладочное управление

Треста "Донецкуглеавтоматик (72) И,Я.Гальперин, С,Г,Мартыновский и Е.М,Лукин (53) 62-83:621.314,5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1159138, кл. H 02 P 5/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N- 1277332, кл. Н 02 P 5/06, 1984. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОДЪЕМНОЙ

МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в шахтных подъемных установках. Целью изобретения является повышение плавности и точности управления подъемной машиной. Устройство содержит электродвигатель постоянного тока, управле.ние которым осуществляется по цепи

„„SU„„1 5 l 1837 А 3

2 якоря и по цепи возбуждения, Регулятор 6 скорости, регулятор 11 тока якоря регулятор 15 возбуждения выполнены с управляемыми ключами в цепях их обратных связей. Кроме. того, в устройство введены блоки 26, 27 памяти, подключенные к выходу регулятора 6 скорости, датчик 28 загрузкиразгрузки, логический элемент ИЛИ, входы которого через компараторы

20 и 21 соединены с задатчиком 3 и датчиком 16 скорости, à его выходной сигнал управляет ключами в цепях обратных связей упомянутых регуляторов, а также блоками памяти.

При управлении приводом учитывается состояние тормоза, величина статичес- @ кой нагрузки, состояние скина. Изобретение позволяет обеспечить плавное тротение менпнны и перемещение подъемных сосудов без рывков и обратного хода. 1 ил.

1511837

Изобретение отпосптся к электротехнике, а именно к области управления мсханизмами, трогание и стопоренпе которых должны производиться плавно в условиях измепенпя активной статпческой FIBt".рузки tt L>tHpot

Цель пзобретения — повышение плавности и точности управления подъемной машиной.

На чертеже приведена функциональ - 15 ная схема электропрпвода.

Электропривод содержит электродвигатель постоянного тока, якорь 1 которого подключен к нереверсивному вентильному преобразователю 2, в ка- 20 нал управления которого включены последовательно соединенные задатчик

3 скорости, функциональный преобразователь 4, задатчик..5 интенсивности, регулятор 6 скорости с первым управляемым кл:ачом 7 в цепи обратной свя-. зи, первый сумматор 8, выпрямитель 9, второй управляемый ключ 1О и реп улятор ll тока якоря, при этом выход задатчгп:а 3 скорости подсоединен 30 через нелинеttHbttt блок 12 к регулятору

6 скорости, а выход ускорения задатчика 5 интенсивности †.к второму входу первого сумматора 8, обмотка

13 возбуждения электродвигателч под- 35 ключепа к реверсивному вентильному преобразовательна 14, к входу которого подсоединен через регулятор 15 возбуждения выход первого сумматора 8, соединенные с входами соответствую- 40 щих регуляторов датчики 16-18 соответственно скорости, тока якоря итока возб ащения, G также. первый логический элемент ИЛИ 19, компарато ры 20-22, первый элемент 23 выдерж- 45 ки времени, инвертор 24 и блок 25 определения режима, подключенный входамн к выходу сумматора 8 и датчику 18 тока возбуждения, а выходом— к управляющему входу управляемого кл ача 10, Кроме того, в электропривод введены последовательно соединенные и охваченные обратной связью блоки

26 и 27 памяти, датчик 28 загрузкиразгрузки подъемных сосудов, управляемые кюпачи ?9 и 30, логический элемент И 31, второй элемент 32 выдержки времени и второй логический элемент ИЛИ 33, при этом вход первого блока 26 памяти подключен к выходу регулятора 6 скорости, выход второго — к третьему входу сумматора

8, четвертый вход которого соединен с выходом датчика 28.загрузки-разгрузки подъемных сосудов, выход задатчика 3 скорости через компаратор 20 подключен к одному из входов первого логического элемента ИЛИ 19, к второму входу которого через второй компаратор 21 подключен выход датчика

16 скорости, а выход первого логического элемента ИЛИ 19 соединен непосредственно с управляющими входами третьего 29, включенного в цепь обратной связи регулятора 15 возбуждения, и четвертого 30, включенного в цепь обратной связи регулятора 11 тока якоря, управляемых ключей, а также через первый элемент 23 выдержки времени с управляющим входом первого управляемого кл ача 7 и с управляющим входом второго блока 27 памяти и через логический элемент И 31 и второй элемент 32 выдержки времени с управляющим входом первого блока 26 памяти, вход и выход задатчика 5 интенсивности через последовательно включенные второй сумматор 34, третий компаратор 22, второй .погический элемент ИЛИ 33 и инвертор 24 подсоединены к второму входу логического элепгеНТа И 31, а другой вход второго логического элемента ИЛИ подключен к выходу датчика 35 состояния механи.— ческого тормоза, Электропривод работает следующим образом, Во время выполнения ремонтных работ загрузка-разгрузка подъемных сосудов горной массой не производится, т.е. если осущесивлена остановка подъемной машины, то .в момент начала последующего движения статическая нагрузка сохраняется такой же, какой она была в момент окончания движения.

Поэтому в процессе движения осуществляется измерение статической нагрузки, а во время стоянки пропорциональный ей сигнал запоминается. При последующем трогании машины под действием этого сигнала на валу электродвигателя создается компенсирующий момент, равный по величине и противоположный по знаку статическому моменту. В этих условиях трогание машины может осуществляться плавно и с выходом на достаточно малую установив5

151183 шуюся скорость. Если подъемная установка работает в режиме выдачи груза, то загрузка-разгрузка подъемных сосудов горной массой производится, 5 но только по достижении ими фиксированных (обычно крайних) положений.

В этом случае блок датчиков контроля загрузки и раз рузки подъемных сосудов выдает информацию о заполнении сосудов горной. массой (или освобождении от нее), которая также может быть использована для создания на ва— лу электродвигателя момента, компенсирующего вызванное загрузкой-раз- 15 грузкой изменение статического момента, Хотя известные конструкции блока датчиков загрузки и разгрузки подъемных сосудов выдают эту информацию с невысокой точностью, но она 20 вполне обеспечивает правильный выбор режима работы электропривода (двигательный или тормозной 1 в момент начала движения, что оказывается достаточным для трогания машины с такой 25 плавностью, которая вполне приемлема для режимов подъема-спуска груза и перегона порожних сосудов ° Осуществляется это так.

В исходном состоянии машина затор- 30 можена механическим тормозом, управляемые ключи 7, 29 и 30 замкнуты и токи якоря и возбуждения равны нулю, На выходе блока 27 памяти и на выходе датчика.29 загрузки-разгрузки имеются сигналы, алгебраическая сумма

35 которых на выходе сумматора 8 пропорциональна статической нагрузке. Если подается команда на начало движения, то задатчик 3 скорости выдает сиг- 40 нал, который через компаратор 20 и .логический элемент ИЛИ 19 размыкает управляемые ключи 29 и 30 и дополнительно через элемент 23 выдержки времени обеспечивает выдержку „време- 45 ни порядка 0,1 с только при снятии сигнала с его входа размыкает ключ

7. Кроме того, сигнал с выхода элемента 23 выдержки времени поступает на управляющий вход блока 27 памяти, 50 переводя его из пропорционального режима работы в режим памяти (на чертеже сигналы, поступающие на управляющие входы блоков 26 и 27 памяти, показаны воздействующими на встроенные в эти.. блоки ключи; замкнутое состояние ключей соответствует работе блоков в пропорциональном режиме с единичным коэффициентом передачи, 7 6 разомкнутое — в режиме памяти, при этом управляющий сигнал ключа показан действующим на его замыкание, если при подаче сигнала ключ замыкается, и, наоборот, действующим на его размыкание, если при подаче сигнала ключ размыкаетя) . Вследствие размыкания ключей 29 и 30 и, следовательно, снятия гашения регуляторов

11 и 15 под действием выходного сигнала сумматора 8 на валу электродвигателя создается момент, уравновешивающий статическую нагрузку. До начала движения независимо от величины сигнала на выходе задатчика 3 скорости выходные сигналы задатчика 5 интенсивности равны нулю. Поэтому для приведения машины в движение относительно небольшая часть выходного сигнала задатчика 3 скорости, которая принимается из условия получения скорости порядка 0,1-0,2 м/с, подается через нелинейный блок 12 в регулятор

6 скорости, минуя задатчик 5 интенсивности. Одновременно производится и растормаживание машины механическим тормозом, которое в зависимости от принятой логики работы начинается либо в момент подачи команды на начало движения, либо по достижении токами якоря и возбуждения заданных значений (управление тормозом выполнено по одной из известных схем, которая . на чертеже не приведена), В момент фиксирования начала движения задатчик 5 интенсивности вводится в работу, осуществляя программирование процессов изменения скорости с ограничением ускорения и рывка. С его выхода ускорения сигнал заданного ускорения подается через сумматор 8 на входы контуров регулирования тока якоря и возбуждения и выбирается из условия компенсации динамической составляющей тока якоря. Поэтому электропривод отрабатывает сигнал заданной скорости практически без искажений и запаздываний, а выходной сигнал регулятора 6 скорости пропорционален статической нагрузке не только во время установившегося движения, но с определенной степенью точности и в период разгона и замедления.

Блок 25 определения режима удерживает своим выходным сигналом управляемый ключ 10 в замкнутом состоянии, если полярности выходных сигналов сумматора 8 и датчика 18 тока возбуж1511837

30 дения совпадают. Если в процессе движения полярность выходного сигнала сумматора 8 меняется и тем самым предписывается переход преобразователя 2 из выпрямительного режима в ин5 верторный или наоборот, то ключ 10 размыкается и под действием выходного сигнала датчика 17 так якоря 1 электродвигателя обращается в нуль.

Когда изменится направление тока в обмотке 13 возбуждения, ключ 10 вновь замыкается. Влагодаря этому улучшается качество регулирования скорости.

Когда задатчик 5 интенсивности 15 отработает поданный на его вход сигнал, а машина будет полностью расторможена, сигналы на выходе сумматора

34 и датчика 35 состояния механического тормоза обращаются в нуль (в ка- 20 честве датчика 35 может быть применен, например, концевой выключатель, срабатывающий при перемещении исполнительного органа тормоза в положение полного растормаживания) . В ре- 25 зультате обращается в нуль выходной сигнал элемента ИЛИ 33 и появляется сигнал на выходе инвертора 24 . Так как сигнал на выходе логического элемента ИЛИ 19 уже имеется, то сигналы подаются на оба входа логического элемента И 31, поэтому его выходной сигнал через элемент 32 выдержки времени (обеспечивает выдержку времени порядка 0,5 с только при подаче сигнала на его вход) поступает на. управляющий вход блока 26 памяти, переводя его из режима памяти в пропорциональный режим работы.

К этому времени подъемная машина уже 40 достигает установившейся скорости, поэтому д>ормируемая сумматором 8 алгебраическая сумма выходных снгнаГ лов регулятора 6 скорости, блока 27 памяти и датчика 28 загрузки-разгруз45 ки пропорциональна статической нагрузке. В процессе дальнейшего движения с установившимся управляющим воздей— ствием регулятор 6 скорости компенсирует изменение статической нагрузки, а работающий в пропорциональном режиме блок 26 памяти суммирует выходные сигналы регулятора 6 и блока

27 памяти.

Остановка машины. осуществляется путем снятия сигнала задатчика 3 скорости. Если при этом движение производится с незначительной скорост1.ю, ниже порога срабатывания компаратора

21, то в момент снятия выходного сигнала задатчика 3 скорости обращается в нуль выходной сигнал элемента ИЛИ

19 и одновременно происходит гашение регуляторов 11 и 15 с помощью ключей

29 и 30, перевод блока 26 в режим памяти и наложение механического тормоза, а с выдержкой времени, определяемой элементом 23 — гашение регулятора 6 и перевод блока 27 памяти в пропорциональный режим, Поэтому выходной сигнал блока 26 памяти записывается и на выходе блока 27, а суммарный сигнал блока 27 и датчика 28 оказывается пропорциональным с высокой точностью статической нагрузке, которая имела Mecòo p. HohfeHT подачи команды на остановку. Такой процесс запоминания статической нагрузки имеет место, как правило, во время использования подъемной машины для выполнения ремонтных работ, При этом компенсация статической нагрузки при следующем включении машины производится с высокой точностью и, как следствие, обеспечивается возможность

-перемещения подъемных сосудов плавно и на небольшие расстояния.

Если в момент подачи команды на остановку машина двигалась со значительпой скоростью, то задатчиком 5 интенсивности программируется ее уменьшение до нуля. Когда скорость уменьшится до величины порядка 0 5

0,8 м/с, автоматически подается команда на наложение механического тормоза. В этом случае блок 26 памяти также переводится в режим памяти в момент снятия выходного сигнала задатчика 3 скорости (вследствие появления сигнала на выходе сумматора 34).

Когда скорость станет ниже порога срабатывания компаратора 21, аналогично описанному происходит гашение регуляторов 11, 15 и 6 путем замыкания ключей 30, 29 и 7 соответственно и перевод в пропорциональный режим блока 27 памяти, Поскольку и в этом случае суммарный сигнал блока 27 и датчика 28 пропорционален статической нагрузке, которая имела место в момент подачи команды на остановку, то возможное в процессе замедления изменение статической нагрузки оказывается неучтенным и при следующем включении машины компенсация статической нагрузки будет неполной. Однако это несущественно, так как подь1 >11837

30 емная машина в ходе ремонтных работ всегда эксплуатируется на малых скоростях, а другие режимы ее работы не нуждаются в компенсации статичес5 .кой нагрузки с высокой точностью, Если во время стоянки машины произойдет изменение статической нагрузки вследствие загрузки-разгрузки подъемных сосудов, то соответствую- lð щим образом изменяется выходной сигнал датчика 28 и происшедшие изменения статической нагрузки учитываются с точностью, определяемой разрешающей способностью датчика 28. Если во время движения машины машинист произведет ее подтормаживание механическим тормозом, то еще до начала торможения на выходе датчика 35 появляется сигнал, который вызывает мгно- 2р венный перевод блока 26 в режим памяти. После снятия этого возмущения блок 26 памяти возвращается в пропорциональный режим с выдержкой вре-. мени, определяемой элементом 32 и 25 необходимой для окончания порожденного возмущениемпереходного процесса, Аналогично происходит в случае изменения машинистом уставки скорости.

Кроме того, согласно изложенному логика управления блоками 26 и 27 памяти исключает одновременную работу блоков 26 и 27 в пропорциональном режиме, так как в этом случае происходит искажение информации за счет действия охватывающей блоки положительной обратной связи, работу блока 26 в пропорциональном режиме при погашенном регуляторе 6 скорости, так как в этом случае записанная на 4р выходе блока 26 информация частично утрачивается, перевод блока 27 в ,пропорциональный режим при.. непогашенных регуляторах 11 и 13, так как в этом случае в процессе движения в систему авторегулирования может быть подано ступенчатое приращение выходного сигнала блока 27, что нежелательно, При выполнении ремонтных работ в стволе предлагаемая схема компенсации статической нагрузки функционирует с высокой точностью благодаря использованию в ней в качестве первичной информации выходного сигнала регулятора 6 скорости, 55 который автоматически компенсирует нестабильность параметров системы авторегулирования скорости, а также их изменение при перенастройках.

Перемещению подъемных сосудов на небольшие расстояния без перерегулирования способствует также примене- . ние нелинейного блока 12 и функционального преобразователя 4, которые обеспечивают возможность дозирования с высокой точностью малых задающих сигналов на входе регулятора 6 скорости.

Таким образом, предлагаемый элек" тропривод обеспечивает простыми средствами повышение плавности и точности управления подъемной машиной, Формула и з о б р е т е н и я

Электропривод подъемной машины, содержащий электродвигатель пос тоянного тока, якорь которого подключен к нереверсивному вентильному преобразователю, в канал управления которого включены последовательно соединенные задатчик скорости, функциональный преобразователь, задатчик интенсивности, регулятор скорости с первым управляемым ключом в цепи обратной связи, первый сумматор, выпрямитель, второй управляемый ключ и регулятор тока якоря, при этом выход задатчика скорости через нелинейный блок типа "Зона нечувствительности" подсоединен к регулятору скорости, а выход ускорения задатчика интенсивности подсоединен к второму входу первого сумматора, обмотка возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному вентильному преобразователю, к входу которого подсоеди-, нен через регулятор возбуждения выход первого сумматора, соединенные с входами соответствующих регуляторов датчики скорости, тока якоря и тока возбуждения, а также первый логический элемент ИЛИ, три компаратора, первый элемент выдержки времени, инвертор и блок определения режима, подключенный входами к выходу первого сумматора и датчику тока возбуждения, а выходом — к управляющему входу второго управляемого ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения плавности и точности управления машиной, в него введены два последовательно соединенных и охваченных обратной связью блока памяти, датчик загрузки-разгрузки подъемных сосудов, третий и четвертый управляемые ключи, логический элемент И, второй элемент выдержки ave15)1837

Составитель В.Кузнецова

Редактор А.Огар Техред М.Дидык Корректор О.Ципле

Заказ 5910/56 Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 мени и второй логический элемент ИЛИ, при этом вход первого блока памяти подключен к выходу регулятора скорости, выход второго — к третьему вхоI ду первого сумматора, четвертый вход которого соединен с выходом датчика загрузки-разгрузки подъемных сосудов, выход. задатчика скорости через первый компаратор подключен к одному нз входов. первого логического элемента ИЛИ, к второму входу которого через второй комиаратор подключен выход датчика скорости, а выход первого логического элемента ИЛИ соединен непосредственно с управляющими входами третьего, включенногo B цепь обратной связи регулятора возбуждения, H четвертого, включенного в цепь обратной связи регулятора тока якоря, управляемых ключей, а также через первый элемент выдержки времени с управляющим входом первого управляемого ключа и с управляющим входом второго блока памяти и через логический элемент И и второй элемент выдержки времени с управляющим входом первого блока памяти, вход и выход задатчика интенсивности че-. рез последовательно включенные второй сумматор, третий компаратор, второй логический элемент ИЛИ и ин15 вертор подсоединены к.второму входу логического элемента И, а другой вход второго логического элемента ИЛИ подключен к выходу датчика состояния механического тормоза,