Электропривод для подъемной машины с переменными радиусами навивки канатов

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п904165 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2703ВО (21) 2900799/24-07 с присоединением заявки N (23) Приоритет

Опубликовано 0702.82. Бюллетень ¹ 5 (ф ) м к 3

Н 02 P 5/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 62-83:621..314.5(088.8) Дата опубликования описания Q7Q282 (72) Авторы изобретения

В.С.Хилов, Д.К.Крюков,K).Т.Калашников, и М.Д.Таранов

Днепропетровский горный институт им. и Ново-Краматорский машиностроительн им.В.И.Ленина (71) Заявители (54 ) ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ПОДЬЕМНОИ МАШИНЫ

С ПЕРЕМЕННЫМИ РАДИУСАМИ НАВИВКИ КАНАТОВ

Изобретение относится к автомати= зированным электроприводам постоянного тока и может быть использовано . для управления подъемником с бобинным органом навивки и плоским резинотросовым канатом или бицилиндроконическим органом навивки и стальным круг" лым канатом.

Известен электропривод подъемной машины, который состоит из соединенного с якорной цепью двигателя нереверсивного вентильного преобразователя, в канал управления которого включены блок регулятора скорости, переключающее устройство, регулятор производной тока и регулятор тока, и реверсивного вентильного преобразователя,питающего обмотку возбуждения двигателя, в канал управления которого включены регулятор тока возбуждения и согласующий усилитель, причем вход последнего соединен с выходом регулятора скорости 113 .

Однако при использовании известного электропривода для подъемника с пе ременными радиусами навивки происходит увеличенное потребление реактивной энергии приводом не только в периоды.пуска и торможения сосуда, находящегося на большем радиусе навивки, но и во время установившегося его движения.

Дополнительное потребление реактивной энергии объясняется повышением „ диапазоном регулирования угловой скорости за счет постоянно изменяющихся радиусов навивки, это приводит к снижению средневзвешенного коэффи10 циента мощности вентильного привода, что в условиях эксплуатации мощного привода недопустимо. Кроме того, на пониженных скоростях, а также при недогрузке скипа двигатель работает с потоком возбуждения, величина которого меньше номинального значения.

Эффективным способом улучшения энергетических характеристик привода подъемных машин с переменными радиусами навивки является применение

20 метода двухзонного регулирования.

Наиболее близок к предлагаемому электропривод подъемной машины с переменными радиусами навивки канатов, содержащий электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением, якорь которого подключен к нереверсивному вентильному преобразователю, в цепь управленич которого последовательно включены блок задания скорости и регулятор скорости, а также,904165 регулятор тока, вход обратной связи ., которого соединен с датчиком тока якоря, обмотка возбуждения электродвигателя подсоединена к реверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого последовательно включены регулятор ЭДС н ре" гулятор тока возбуждения, входы обратной связи которых соединены соответственно с датчиком ЭДС и датчиком тока возбуждения, кроме того, устрой- © ство содержит два переключающих устройства, первый из которых вк.ючен между ре гулятором ЭДС и датчиком

ЭДС, и датчик скорости с2).

Для обеспечения работоспособности схеми в нее введен блок логики, который управляется функцией выходных сигналов регулятора ЭДС и датчика состояния тиристоров, т. е. в схему систе-, мы регулирований с жестким управ- © лением вводится логическое устройство, это приводит к понижению точности и надежности электропривода и усложняет процесс регулирования, что недопустимо tt высокопроиэводи" 35 тельных подъемных установках производительностью до 20 млн.т. в год..

Кроме того, для оптимального по быстродействию протекания процес=a реверса тока возбуждения требуется зна- у чительная по величине форсировка напряжения возбуждения, а практически устанавливается 3-4 кратная. Goэтому якорной ток двигателя изменяется значительно быстрее в переходных режимах, чем ток возбуждения двигателя. При смене знака регулятора скорости, смене знака задания момента и тока возбуждения двигателя, напрямер, во время работы в двигательном режиме и подачи команды

46 на торможение, ток возбуждения дви- . гателя начинает реверсироваться со скоростью, определяемой запасом по напряжению реверсивного вентильного преобразователя, а знак задания то- 4$ ка якоря становится отрицательным на то время, пока ток возбуждении не сменит знак. Отрицательное за- дание якорного тока обеспечивает быстрое обнуление якорного тока и Я запирание нереверсивного вентилького преобразователя. В это время неуправляем и его скорость изменяется иод действием статического момента, т.е.электродвигатель находится в режиме свободного выбега, это приводит к рассогласоваиию между заданным и действительными значениями скорости, что после окончания бестоковой паузы приводит к толчкам тока якоря и появлению колебаний И в электромеханической системе. Кроме того, при наличии пульсаций напряжения тахогенератора на пониженных скоростях появляются ложные реверсы возбуждения электродвигателя. 6$

Цель изобретения — увеличение плавности отработки заданной тахограмьпа движения путем исключения бестоковой паузы при реверсе потока возбуждения и устранение колебаний подъемных сосудов.

Укаэанная цель достигается тем, что в электропривод дополнительно введены блок выделения модуля, регулятор производной тока, дискриминатор, дополнительный датчик скорости и согласующий усилитель, при этом вход регулятора производной тока соединен с выходом регулятора скорости, блок вЫдеЛеиия модуля включен между выходом регулятора производной тока и входом регулятора тока якоря, причем вход обратной связи регулятора производной тока соединен с датчиком тока якоря через второй переключающий блок, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора производной тока, входы дискриминатора подключены к обоим датчикам скорости движения подъемных сосудов, а его выход соединен со входом обратной связи регулятора скорости, задающий: вход регулятора ЭДС через согласующий усилитель подключен к выходу регулятора производной тока, а управляющий вход первого переключающего элемента соединен с выходом блока задания скорости.

На чертеже изображена функциональная схема электропривода.

Якорь 1 двигателя постоянного тока включен на переверсивный вентильный преобразователь 2. Обмотка 3 возбуждения электродвигателя питается от реверсивиого веитильного преобразователя 4. Bast двигателя механически соединен с валом 5 подъемной машины, тяговые органы которой отключаются шкивами 6 и 7. Датчики 8 и 9 скорос-. ти механически связаны с отклоняющими шкивами.

Регулятор 10 тока имеет в цепи обратной связи ограничивающий блок 11.

На вход регулятора тока поступают три сигнала : сигналы задания от блока 12 выделения модуля, и от ограничивающего блока 11, задающего максимальную величину выпрямленного напряжения на выходе преобразователя 2 и сигнал обратной связи по току якоря ,от датчика тока 19. Блок выделения модуля представляет собой днодный выпрямитель. Вход его соединен с выходом регулятора 14 производной тока.

Регулятор производной тока состоит из ограничивающего блока 15 и интегрирующего 16 и пропорционального

17 усилителей. На вход усилителя 17 поступают ри сигнала: задания от регулятора 19 скорости, от ограничивающего блока 15, определяющего скорость изменения тока якоря, и от пе904165 реключающего блока 19.. Переключающий блок 19 соединяет датчик 13 тока н вход обратной связи через контакт

:20 реле 21 или через контакт 22 реле

23 и инвертор 24. Реле 21 и 23 включены на выход усилителя 25 мощности через диоды 26 и 27. Вход усилителя

25 мощности соединен с выходом регулятора 14 производной тока.

В цепь обратной связи регулятора

18 скорости включен ограничивающий блок 28. На вход регулятора 18 скорости включен ограничивающий блок

28. На вход регулятора 18 скорости поступают четыре сигналаз задающий от блока 29 задания скорости, от огранкчмвающего блока 28 и два сигнала от дкскрмиииатора 30. В устройстве предусмотрено измерение линейных скоростей каждой ветви подъемной иашийы датчиками .скорости 8 и 9. Сигналы от датчиков скорости поступают на дискриминатор 30, где они сравниваются, и больший мз них подается на вход обратной связи регулятора

18 скоростм.C помощью диодов 31 и

32 выделяется наибольшее на положительной, а с помощью диодов

33 и 34 — отрицательной полярности.

Регулятор 35 возбуждения содержит в.цепи обратной связи ограничивающий блок 36. На вход регулятора

35 возбуждения поступают три сигналаг задания от регулятора 37 ЭДС, ограничивающего блока 36 и обратной связи от датчика 38 тока возбуждения.

Регулятор 37 ЭДС s цепи обратной связи имеет ограничивающий блок 39.

На вход регулятора 37 ЭДС поступают три сигнала: задающий от согласующего усилителя 40, от ограничивающего блока 39, задайщего номинальное значение тока возбуждения, и обратной связи от датчика 41 ЭДС через переключающий блок 42. На вход дат.чика 41 ЭДС поступают сигналы от датчика 13 тока и от дат,чика 43 напряжения. Переключающий блок соединяет выход датчика 41 ЭДС со входом регулятора 37 непосредственно контактом 44 реле 45 или через контакт 46 реле 47 и инвертор 48. Реле 45 и 47 через разделительные диоды

49 и 50 подсоединены к усилителю 51 мощности с большим коэффициентом усиления, вход которого подсоединен к выходу блока 29 задания скорости.

Согласующий усилитель состоит мз усилителя 52 и ограничивающего блока 53. На вход усилителя 52 поступают два сигнала: задающий от регулятора 14 производной тока и от ограничквающго блока 53, который задает номинальные значения ЭДС двигателя.

Управлние предлагаемым электроприводом осуществляется в соответствии с существующим способом регулировання скорости движения сосудов цвухконцевой подъемной установки с переменными радиусами навивки, при котором, с целью уменьшения, времени подъема, измеряются Жинейнйе скороса. тн движения каждого из сосудов, выделяется большая из ннх, управляющий сигнал формируется пропорционалъно разности заданной и наибольшей линейной скорости движения сосудов,т.е. управление производится путем контролирования ускорения и скорос" ти сосуда, находящегося на болъшеи радиусе навивки.

Система работает следующим обра-. зом °

При отсутствии сигнала на выходе блока 29 задания скорости якорная цепь и обмотка возбуждения двигателя обесточены. Задазщкй сигнал ма якорный ток и поток возбуждения появля- -"

20 ется при наличии напряжения на выходе блока 29 задания скорости и поступает от регулятора 18 скорост» через регулятор 14 производной тока на контур регулирования ЭДС двигателя и

2S контур регулированмя якорного тома.

Причем на первый контур ом поступает через согласующий усмлмтель 40, а на второй — через блок 12 выделения модуля. При работе. на скорости, имже .

Зп номинальной, контур регулирования

ЭДС разомкнут, поэтому темп эадакщмх сигналов на контур якорного тока . и тока возбуждения определяется постоянной времени интегрирования регу35 лятора 14 производной тока и ковфицнентом усиления согласующего усмлмеля 40, так как постоянная времени нтегрирования регулятора 37 ЭДС значительно менъше постоянной времени . регулятора 14 производной тока, Ховф-. ® фициент усиления согласующего усилителя 40 устанавливается в соответствии со статической характеристикой; согласно которой в статическом режи-. ме при наличии сигнала задания на

45 номинальный ток возбуждения двигателя подцерживается половина номиналь» ного якорного тока двигателя. После появления напряжения на выходе блока 29 задания скорости и регулятора

9й 14 производной тока через усилители мощ- . ности 25 н 51 срабатывают реле 21

23, 45 и 47, которые устанавливают отрицательную обратную связь на регулятор 14 производной тока и регулятор 37 ЭДС. В этот период регуля55 тор 37 Эдс раб тает как з,да,ее устройство на номинальный ток возбуждения. После достижения номинального тока возбуждения и заданной величины якорного тока происходят

dO разгон сосуда с номинальным потоком возбуждения.

После разгона сосуда, находящегося на большем радиусе до максимальной скорости, регулятор 37 ЭДС переходит

65 в режим регулирования ЭДС двигателя, 904165 поддержание линейной скорости сосуда при переменных радиусах происходит за счет изменения магнитного потока возбуждения при малонзменяющемся (близком к номинальному значению ) напряжении питания якорной цепи. При смене знака выходного напряжения регулятора 18 скорости, что происходит в период реверса момента,,развиваемого двигателем, например, при изме нении знака статического момента на валу двигателя или в период торможе" ния в генераторном режиме, согласующий усилитель 40 переводит регулятор

37 ЭДС из режима контролирования ЗДС двигателя в режим задания скорости изменения тока возбуждения. В этом случае якорной ток двигателя падает до половины номинального значения при постоянном токе возбуждения, а затем начинает уменьшаться и ток возбуждения двигателя, причем нулевого значения ток возбуждения и якорный ток достигают одновременно. В этот момент происходит переключение реле

21 и 23, ранее работающее — отключается, а другое — подключается. За время изменения якорного тока двигателя от заданного до нулевого значения, а. потом опять до заданного, ток возбуждения изменяет свой знак на противоположный.При этом исключается беЧтоковая пауза якорной цепи — неуправляемый режим во время реверса знака потока возбуждения.

Вращающий момент, пропорциональный произведению якорного тока и тока возбуждения, уменьшается линейно, а с момента начала убывания тока возбуждения приближается по Параболе. к нулевому значению. Нарастание момента в противоположном направлении происходит симметрично. Переход из тормозного режима в двигательный аналогичен.

Использование предлагаемого электропривода подъемной машины с переменными навивками увеличивает плавность отработки заданной тахограммы движения путем исключения бесштоковой паузы в моменты реверса потока возбуждения и устранения колебаний подъемных сосудов.

Формула изобретения

Электропривод для подъемной машины с переменными радиусами навивки канатов, содержащий электродвигатель постоянного тока с независимыми возбуждением, якорь которого подключен к нереверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого последовательно включены блок задания скорости и регулятор скорости, а.также регулятор тока, вход обратной связи которого соединен с датчиком тока якоря, а обмотка воз © буждения электродвигателя подсоединена к реверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого последовательно включены регулятор ЭДС и регулятор тока возбуждения, входы обратной связи которых соединены соответственно с датчиком

ЭДС и датчиком тока возбуждения, кроме того, два переключающих блока, первый из которых включен между регулятором ЭДС и датчиком ЭДС, и датчик

Щ скорости, отличающийся тем, что, с целью увеличения плавности отработки заданной тахограммы Двюкенич путем исключения бестоковой паузы при реверсе потока возбуждения д и устранения колебаний подъемных сосудов, в него введены блок выделения модуля, регулятор производной тока, дискриминатор, дополнительный датчик скорости и согласующий усилитель, при этом вход регулятора производной тока соединен с выходом регулятора скорости, блок выделения модуля вклю— чен между выходом регулятора производной тоха и входом регулятора тока якоря, причем вход обратной связи регулятора производной тока соединен с датчиком тока якоря через второй переключающий блок, управляющий вход которого соединен с выходом регулятора производной тока, входы

49 дискриминатора подключены к обоим датчикам скорости движения подъемных сосудов, а его выход соединен со входом обратной связи регулятора скорости, задающий вход регулятора

ЭДС через согласующий усилитель подключен к выходу регулятора производной тока, а управляющий вход первого переключающего блока соединен с выходом блока задания скорости. @ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Динкель A.Ä. и др. Тиристорный электропривод рудничного подъема.

N., "Недра", 1977, с.129.

2. Авторское свидетельство СССР

Р á92023, кл. Н 02 P 5/06, 1979.

Составитель В.Кузнецова

Редактор Л.Пчелинская Техред А.Бабинец КорректорЕ.Рошко и

Заказ 158/45 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4