Устройство для управления электроприводом поворота одноковшового экскаватора

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190680 (21) 2943286/29-03 f$$) М. Ктт.З

E 02 F 9/20 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УЙК 621 879 °

:34 (088.8) Опубликовано 230282. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 230232

В.Н. Полузадов, A Â. Шлыков, Ю.М. Иржак, И.Л. Каравашкин и Г.N. Орлова

Московский ордена Трудового Красного Знамени йнженерйо= строительный институт им. В.В. Куйбышева,IСвердловский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им.ооВ.В. Вахрушева и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному -.:, электроприводу B промышленности, сельском:хозяйстве и на транспорте

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИ Я ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА

Изобретение относится к системам управления электроприводами поворота одноковшовых экскаваторов, а также и других механизмов с изменяющимися в процессе движения параметрами механической части, управление скоростью которых производится как регулированием напряжения на якоре, так и регулированием потока возбуждения.

Из вест ны с ист емы двух з он н ого регулирования с зависимым управлением потоком возбуждения, в которых ослабление поля осуществляется в функции частоты вращения двигателя (1) .

Недостатком таких систем является обязательное наличие тахогенератора, который вносит в систему трудноустраняемую нестабильность из-за о6оротных и коммутационных пульсаций.

Кроме того в экскаваторных электроприводах из-за тяжелых условий эксплуатации тахогенераторы не применяются.

Известно также устройство для управления электроприводом одноковшового экскаватора, содержащее задатчик интенсивности, датчик и регулятор ЭДС регулятор тока якоря, датчик.и регулятор потока, регулятор тока возбуждения (2).

Недостатком этого устройства яв5 ляется появление бросков тока якорной цепи в моменты переключения с о регулирования ЭДС на регулирование потока и, наоборот, с регулирования потока на регулирование ЭДС. Это объясняется тем, что в астатических системах управления объектами с переменными параметрами механической части при суммарном порядке астатизма системы, равном порядку задающего воздействия, в установившихся динамических режимах появляется ошибка между сигналом задания на изменение величины и действительной управляемой величиной, значение которой завлит от изменяющихся параметров механической части объекта управления ° Эта переменная по величине ошибка, возникающая в астатической системе первого порядка при Линейном изменении задания, и обуславливает появ25 ление бросков тока в моменты переключений с регулирования одного параметра на регулирование другого параметра, так как в эти моменты

„цействительное значение частоты враЗО щения двигателя не равно заданному.

907178

Кроме того система управления в периоды регулирования потока стано- . вится разомкнутой по частоте вращения двигателя, что ухудшает динамические показатели регулирования и способствует появлению бросков тока якорной цепи в периоды изменения потока, что снижает надежность управления.

Цель изобретения — повышение надежности электропривода.

Это достигается тем, что устройство снабжено пороговым и ключевым элементами, логическим блоком и функциональным преобразователем, выход которого через ключевой элемент соединен с задатчиком интенсив- 15 ности, причем управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом порогового элемента и с входом логического блока, выход которого соединен с одним из входов регулято- 20 ра ЭДС.

При этом логический блок выполнен в виде сумматора, размыкающего и замыкающего ключей и запоминающего звена, вход которого связан с размыкающим ключом, а выход - co входом сумматора, выход которого связан с замыкающим ключом.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит задатчик 1 интенсивности, состоящий из последовательно включенных релейного элемента 2 с регулируемым узлом 3 ограничения в цепи его обратной связи и интегратора 4, и два раздельных контура регулирования: ЭДС и частоты вращения, с которыми задатчик 1 интенсивности связан через логический блок 5. Контур регулиро- 40 вания ЭДС состоит из последовательно соединенных регулятора б ЭДС регулятора 7 тока, управляемого преобразователя 8 и двигателя 9. Обратная связь осуществляется с помощью датчика 10 ЭДС, выход которого связан с входом регулятора б ЭДС.

На вход регулятора ЭДС поступает задающий сигнал с выхода логического блока 5.

S0

Контур регулирования частоты вращения в качестве внутреннего включает контур регулирования потока, состоящий из последовательно соединенных регулятора 11 потока, регулятора 12 тока возбуждения и преобразователя 13 напряжения, выходом сОединенного с обмоткой 14 возбуждения двигателя. Функцию обратной связи контура регулирования потока выполняет датчик 15 потока, выходом 60 связанный с входом регулятора 11 потока. Также на вход регулятора 11 поступают постоянный сигнал от ис точника lб напряжения и задающий сигнал с выхода логического блока 5. 55

Функцию обратной связи по частоте вращения двигателя выполняют последовательно соединенные через ключевой элемент 17 функциональный преобразователь 18 и регулируемый узел

3 ограничения, причем вход функционального преобразователя 18 связан с выходом датчика 15 потока. Управ)ляющие входы логического блока 5 и ключевого элемента 17 соединены с выходом датчика 10 ЭДС через пороговый элемент 19. Логический блок 5, ключевой элемент 17 и пороговый элемент 19 служат для определения моментов переключения контуров регулирования в устройстве.

Логический блок 5 в свою очередь включает размыкающий ключ 20 выходом соединенный с входом запоминающего звена 21, которое выходом связано с входом сумматора 22, а выход сумматора 22 подключен ко входу замыкаю-. щего ключа 23.

Устройство работает следующим образом.

Регулирование частоты вращения от нуля до основной ведется при помощи системы подчиненного регулирования

ЭДС, в которую входят регулятор б ЭДС регулятор ? тока, управляемый преобразователь 8, двигатель 9 и дат" чик 10 ЭДС. Закон изменения ЭДС (частоты вращения) задается при помощи задатчика 1 интенсивности, выход которого связан через логический блок 5 с входом регулятора б ЭДС.

Логический блок выполняет функцию разделения контуров регулирования.

Работа этого элемента происходит по следующему алгоритму °

Пока ЭДС двигателя не достигла номинального значения, а следовательно, частота вращения двигателя основной, управляющий сигнал, поступающий с выхода датчика 10 ЭДС через пороговый элемент 19 на вход логического блока 5, равен нулю.

При равенстве нулю управляющего сигнала логический блок 5 реализует функцию х2 (t) = х((t); хз(), где х((t) — выходной сйгнал задатчика интенсивности; х (t) — выходной сигнал логичес2 кого блока на регулирование ЭДС;

x>(t) — выходной сигнал логического блока на регулирование потока °

Этот алгоритм реализуется следующим образом.

Сигнал с задатчика 1 интенсивности поступает на размыкающий ключ

20 и сумматор 22 логического блока 5.

Размыкающий ключ 20 пропускает сигнал х((t) на запоминающее звено 21, так как при отсутствии управляющего сигнала с порогового элемента 19 размыкающий ключ 20 замкнут. При

907178 поступлении сигнала от. размыкающего ключа 20 запоминающее звено 21 работает в режиме воспроизведения входного сигнала xz(t) = x< (t) . Сигнал от сумматора 22 через замыкающий ключ 23 не проходит в это время на регулятор потока 11, так как при отсутствии упранляющего сигнала с порогового элемента 19 замыкающий ключ 23 разомкнут.

Следовательно, в этот период к задатчику интенсивности подключен контур регулирования ЭДС, а на вход контура регулирования потока подается постоянный сигнал от источника 16 напряжения, соответствующий заданию номинального потока. На управляющий вход Ключевого элемента 17 при ЭДС двигателя меньше номинальной не поступает сигнал с порогового элемента

19, поэтому ключевой элемент разрывает цепь обратной связи по частоте вращения между функциональным преобразователем 18 и регулируемым узлом 3 ограничения релейного элемента 2.

При достижении ЭДС номинального значения, сигнал с датчика 10 ЭДС йревышает значения зоны нечувствительности элемента 19 и поступает на управляющие входы ключевого элемента 17 и логического блока 5. При поступлении управляющего сигнала с датчика ЭДС через пороговый элемент 19 на управляющий вход логического блока 5 на его выходе реализуется функция х () = х q (t) = const, х5 () = х„()- х,, (t„) где х,) (t) - значение выходного сигнала задатчика интен" сивности в момент пробоя порогового элемента 19.

Формирование этой функции происходит следующим образом.

При поступлении сигнала от порогового элемента 19 на управляющие входы размыкающего и замыкающего ключей размыкающий ключ 20 разрывает цепь: задатчик 1 интенсивности - зацоминающее звено 21, а замыкающий ключ 23 подключает сумматор 22 к входу регулятора 11 потока. После коммутационных переключений с выхода запоминающего звена 21 на вход регулятора 6 ЭДС начинает поступать

cH1"нал х («.) х, (t) = сопз«., как при размыкании ключа 20 на выходе запоминающего звена 21 запоминается мгновенное значение входной переменной в момент размыкания, а на вход регулятора 11 потока с выхода сумматора 22 в то же время начинает поступать сигнал х3(1) = х., (t) — x„(t„) .

Следовательно, с этого момента в контур регулирования ЭДС начинает поступать постоянный сигнал, а на регулирование подключается контур регулирования частоты вращения двигателя. В момент подключения сигнал, поступающий от задатчика 1 интенсивности через логический блок 5 на вход регулятора 11 потока, равен нулю, что исключает появление выбросов тока якоря н период коммутации, так xak устраняется влияние ошибки между заданным и действительным значением ЭДС на динамические показатели системы регулиронания.

Величчна потока регулируется суммарным сигналом задания х4 — хз (1), поступающим на вход регулятора 11 потока, где x4 = canst — сигнал, от источника 16 напряжения. Сигнал х (1) = х () — х. () изменяется за счет вариации сигнала х (t), поступающего с выхода интегратора 4 задатчика 1 интенсивности,так как сигнал x<(t) в процессе регулиронания

20 остается постоянным. С момента поступления сигнала от датчика 10 ЭДС на управляющие входы логического блока 5 и ключевого элемента 17 вступает в действие контур регулирования

25 частоты вращения, в который входит в качестве внутреннего контур регули рования потока, а функцию главной обратной связи по частоте вращения выполняют, последовательно соединенные через ключевой элемент 17, функ- циональный преобразователь 18 и регулируемый узел 3 ограничения релейного элемента 2. Интегратор 4 эадатчика 1 интенсивности в периоды изме35 нения потока выполняет функцию интегрального регулятора частоты вращения, что позволяет в эти периоды поддерживать ток якоря на уровне заданного постоянного значения. Использование интегратора 4 задатчика

40 1 интенсивности в функции интегрального регулятора частоты вращения в периоды изменения потока оказалось возможным потому, что в эти периоды обратная связь, охватывающая интегратор 4 и релейный элемент 2, не оказывает действия на функционирование этих элементов.

Формирование сигнала, пропорционального частоте вращения двигателя, в эти периоды осуществляется в Функциональном преобразонателе 18 так как в эти периоды ЭДС двигателя постоянна, и частота вращения определяется как

Е К

55 ИДИ = С Ф =Ф ° где Е = const - значение ЭДС двигателя в периоды подключения контура регулирования частоты

60 вращениями

С вЂ” конструктивный коэффициент1

Ф вЂ” поток

Е б5.

К = — = const

СЕ

907178

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 535/39 Тираж 711 Подписное оФилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

При подаче сигнала на снижение частоты вращения двигателя контур регулирования частоты вращения переключается на поддержание номинального потока при достижении ЭДС двигателя номинального значения, а контур регулирования ЭДС при этом подключается на регулирование ЭДС по закону, задаваемому задатчиком интенсивности.

Следовательно, с помощью логического блока, порогового и ключевого элементов осуществляется раздельное управление контурами регулирования ЭДС и частоты вращения двигателя в функции не заданного, а действитель- ного значения ЭДС двигателя, что исключает отрицательное влияние ошибки между заданным и действительным значением ЭДС двигателя на дина= мические показатели системы, т.е. исключает появление выбросов тока 20 якоря в моменты переключения контуров регулирования, а использование контура регулирования частоты вращения позволяет поддерживать величину тока якоря на заданном постоянном $$ пределе.

Положительный эффект от использования устройства заключается в устранении выбросов тока в моменты переключения,с Регулирования ЭДС

30 на регулирование потока и наоборот, с регулирования потока на регулирование ЭДС. Это позволяет повысить надежность электропривода и тем самым техническую производительность экскаватора.

1. Устройство для управления электроприводом одноковшового эксхаватора, содержащее задатчик интенсивности, датчик и регулятор ЭДС, регулятор тока якоря, датчик и регулятор потока, регулятор тока возбуждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено пороговым и ключевым элементами, логическим блоком и Функциональным преобразователем, выход которого через ключевой элемент соединен с задатчиком интенсивности, причем управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом порогового элемента и с входом логического блока, выход которого соединен с одним из входов регулятора ЭДС.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что логический блок выполнен в виде сумматора, размыкающего и замыкающего ключей и запоминающего звена, вход которого связан с размыкака(им ключом, а выход - с входом сумматора, выход которого связан с замыкающим ключом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции М 2295618, кл. Н 02 Р 5/16, опублик. 1975.

2. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок, Под ред. Н.С.Мовсесова, A.Ì. Хратушина, М., Энергия, 1975, с. 31С рнс. 2 — 227.