Электропривод с упругой механической связью между электродвигателем и механизмом

Электропривод с упругой механической связью между электродвигателем и механизмом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах с упругой связью, работающих с частыми стопорениями. Повышение надежности обеспечивается тем, что в устройство введены блок 12 регулирования коммутации электродвигателя, задатчик 13 максимально допустимого момента, узел 14 формирования противофазных напряжений, нелинейное динамическое звено 15 и узел 16 сравнения . Входы узла 16 подключены к выходам датчика И величины усилия в упругой механической связи и задатчика 13 максимально допустимого момента. Выход узла 16 через нелинейное динамическое звено 15 подключен ко входу блока 7 регулируемого ограничения, вход регулирования уровня ограничения которого через узел 14 соединен с выходом блока 12 регулирования коммутации, соединенного входами с выходами датчиков скорости 9 и тока 10. 5 ил. i СЛ to оо ОО Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дц 4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬР 3 3

©Л

СО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3805753/24-07 (22) 29.10.84 (46) 15.12.86. Бюл. № 46 (71) Научно-производственное объединение «Черметавтоматика»и Производственное объединение «Уралмаш» (72) Б. В. Ольховиков, М. В. Мительман, А. Б. Розенцвайг и Д. А. Каминская (53) 62-83:62! .314.5 (088.8) (56) Волков Д. П., Каминская Д. А. Динамика электромеханических систем экскаваторов. М.: Машиностроение, 1971, с. 318.

Авторское свидетельство СССР № 442272, кл. Е 02 F 9/20, Н 02 P 5/12, 1974. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С УПРУГОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ И МЕХАНИЗМОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в меха„„Я(1„„ 1277330 низмах с упругой связью, работающих с частыми стопорениями. Повышение надежности обеспечивается тем, что в устройство введены блок 12 регулирования коммутации электродвигателя, задатчик 13 максимально допустимого момента, узел 14 формирования противофазных напряжений, нелинейное динамическое звено 15 и узел 16 сравнения. Входы узла 16 подключены к выходам датчика 11 величины усилия в упругой механической связи и задатчика 13 максимально допустимого момента. Выход узла 16 через нелинейное динамическое звено 15 подключен ко входу блока 7 регулируемого ограничения, вход регулирования уровня ограничения которого через узел 14 соединен с выходом блока 12 регулирования коммутации, соединенного входами с выходами датчиков скорости 9 и тока 10. 5 ил.

1277330

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электроприводами постоянного тока механизмов, работающих с частыми стопорениями и у которых имеется упругая связь между электродвигателем и рабочим органом механизма, например механизмов перестановки верхнего валка прокатных станов, копающих механизмов экскаваторов и т.д.

Целью изобретения является повышение надежности за счет снижения динамических усилий в упругих элементах передач к рабочим органам при стопорении и вследствие полного использования коммутационных возможностей электродвигателя в режиме рекуперации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода; на фиг. 2 — схема блока регулирования коммутации; на фиг. 3— схема нелинейного динамического блок ; на фиг. 4 — схема блока сравнения; на фиг. 5 —— характеристика функционального преобразователя, где Мю«>cK М «; ., М р ... --- моменты опускания, подъема и предельно допустимый, 11 .; . — выходное напряжение регулятора скорости.

Электропривод (фиг. 1) с упругой механической связью 1 между электродвигателем 2 и механизмом 3 содержит электродвигатель постоянного тока, якорная цепь которого подключена к вентильному преобразователю 4 с системой управления, включающей последовательно соединенные задатчик 5 скорости, регулятор 6 скорости, блок 7 регулируемого ограничения и регулятор 8 тока с подключенными к входам соответствующих регуляторов датчиками 9 и

10 скорости и тока соответственно, а также датчик 11 величины усилия в упругой механической связи. Кроме того, электропривод содержит блок 12 регулирования коммутации электродвигателя 2, задатчик 13 максимально допустимого момента, узел 14 формирования противофазных напряжений, нелинейное динамическое звено 15 и узел

16 сравнения, входы которого подключены к выходам датчика 11 величины усилия в упругой механической связи и задатчика 13 максимально допустимого момента, а выход через нелинейное динамическое звено 15 подключен к входу блока 7 регулируемого ограничения, вход регулирования уровня ограничения которого через узел 14 формирования противофазных напряжений соединен с выходом блока !2 регулирования коммутации, соединенного своими входами с выходами датчиков 9 и 10 скорости и тока, при этом блок 12 регулирования коммутации (фиг. 2) содержит выделитель 17 модуля, вход которого является первым входом блока, инерционно-форсирующее звено 18, вход которого является вторым входом блока, функциональный преобразователь 19 с параболической характе25

55 ристикой и последовательно соединенные задатчик 20 допустимого тока, узел 21 суммирования и блок 22 определения знака, причем к входам узла 21 суммирования подключен выход выделителя 17 модуля и через функциональный преобразователь 19 с параболической характеристикой — выход инерционно-форсируюгцего звена 18, а нелинейный динамический блок 15 (фиг. 3) выполнен в виде последовательно соединеных иинерционно-форсирующего звена 23 и функционального преобразователя 24 с характеристикой, приведенной на фиг. 5.

Блок 16 сравнения (фиг. 4) содержит операционный усилитель 25 с инвертирующим и неинвертирук>щим входами диоды

26, 27 и 28, присоединенные к инвертируюшему и неинвертируюшему входам и выходу соответственно, причем катод диода 26 является первым входом блока, катод диода 27— вторым входом блока, а анод диода 28— выходом блока.

Электропривод работает следующим образом.

В режимах, не связанных со стопорением, скорость якоря электродвигателя 2 определяется величиной напряжения на выходе задатчика 5 скорости. Это напряжение на входе регулятора 6 скорости сравнивается с напряжением на выходе датчика 9 скорости. На выходе регулятора 6 скорости образуется сигнал, который на выходе блока 7 ограничения вызывает появление напряжения, являющегося заданием на ток якоря регулятору 8 тока якоря. На другой вход регулятора 8 тока поступает сигнал обратной связи по току якоря с выхода датчика 10 тока якоря. При этом сигнал на выходе блока 7 регулируемого ограничения ограничивается величиной «подпирающего>, напряжения. Это «подпирающее» напряжение формируется в узле 14 формирования противофазных напряжений из напряжения на выходе блока 12 регулирования коммутации, т.е. из сигналов, пропорциональных скорости и величине тока якоря в соответствии с законами коммутации электрических машин постоянного тока. Сигнал с регулятора 8 тока якоря, воздействуя на вход вентильного преобразователя 4, обеспечивает допустимую величину тока якоря. При этом введение отрицательной обратной связи по величине тока якоря позволяет при больших значениях тока своевременно ввести упреждающее ограничение и, тем самым, исключить превышение током якоря допустимых по условиям коммутации значений.

При превышении моментом сопротивления механизма допустимых значений и, следовательно, наступления режима, близкого к стопорению или собственно стопорения, напряжения в упругой передаче 1 становятся больше допустимых значений, сигнал на выходе датчика 11 величины усилия в упругой связи становится больше!

27733!) сигнала на выходе задатчика 13 максимально допустимого момента. При этом в опасном по стопорению режиме, например при подъеме ковша одноковшового экскаватора или опускании верхнего валка нажимного устройства, на выходе блока 16 сравнения появляется сигнал. При этом сигнал на выходе нелинейного динамического блока 15 определяется величиной превышения моментом в упругой механической связи 1 допустимого значения и скоростью изменения 10 этого превышения.

Блок 12 регулирования коммутации (фиг. 2) до начала стопорения работает следующим образом.

При малом напряжении на якоре и номинальном магнитном потоке скорость вращения якоря электродвигателя невелика, условия коммутации наилучшие и допустима наибольшая величина тока. Это положение обусловливает необходимость максима lbного напряжения подпора на входе реl x — 20 лирования уровня ограничения блока 7 и, следовательно, на выходе блока 12 регулирования коммутации. Поэтому максимальное значение напряжения подпора и тока якоря определяется задатчиком 20 и эта величина уменьшается по мере роста скорости и ве- 25 личины сигнала на первом входе блока 12 регулирования коммутации. При этом рост напряжения на первом входе блока 12 приводит к росту напряжения на выходе выделителя 17 модуля и уменьшению напряжения на выходе узла 21 суммирования блока

22 определения знака и, следовательно,. на выходе блока 12 регулирования коммутации появляется сигнал, определяющий допустимую величину тока якоря. При этом блок

22 обеспечивает неизменность полярности напряжения на выходе блока 12, что необходимо по условиям обеспечения надежной работы блока 7 регулируемого ограничения. Сигнал на выходе блока !2 регулирования коммутации корректируется также в зависимости от величины и скорости 4р изменения тока якоря. Необходимость этой корректировки вызвана тем, что при управлении звеном системы автоматического регулирования (САР) порядка выше первого при высокоинтенсивных переходных процессах неизбежны перерегулирования, а суммарная величина тока при перерегулировании с точки зрения обеспечения надежной коммутации не должна превышать допустимого значения и Ilo условиям коммутации, и по условиям ограничения электрома nnTliol момента электродвигателя. Поэтому, чем больп1е величина тока якоря в данный момент, тем раньше должно вступить в действие токоограничение, кроме того, чем быстрее меняется ток якоря, тем раньше должно в СЛР тока с конечным быстродействием начаться действие узла токоограничения.

Поэтому сигнал, пропорциональный току якоря, поступая на второй вход регулятора 8 тока 9, проходит через инерционнофорсирующее звено 18, служащее для помехоподавления, и преобразуется в сигнал, пропорциональный величине и скорости изменения тока. Из этого же сигнала при помощи функционального преобразователя 19 формируется однополярный сип1ал, учитывающий опасность токовой перегрузки электродвигателя. Суммарный сигнал на входе узла 21 суммирования уменьшается, ограничивается выходной сигнал регулятора 8 тока, в результате чего обспечивается ограничение тока и момента электродвигателя и повышение надежности.

Блок 16 сравнения обеспечивает выделение превышения фактического значения момента в упругой связи 1 между якорем электродвигателя и механизмом 3 в особо опасном режиме, например при опускании верхнего валка нажимного устройства, при

«прессовке» конца заготовки или при стопорении ковша экскаватора типа «прямая лопата». Для этого сигналы от датчика 11 величины усилия в упругой связи подаются к катоду диода 26, и сигналы от задатчика

13 максимально допустимого момента поступают на катод диода 27. При этом полярность сигналов на выходе задатчика 13 и датчика 11 такова, что она соответствует вышеуказанным описным режимам. В этих режимах при достижении моментом в упругой механической связи максимально допустимых значений на выходе суммирующего усилителя 25 и катоде диода 28 появляется сигнал, который поступает на вход нелинейного динамического блока 15 (фиг. 3).

Выходом этого блока является вход инерционно-форсирующего звена 23. У этого звена инерционная часть служит только для ппомехоподавления. В результате обработки сигнала на выходе звена 23 появляется сигнал, завися1ций от величины и скорости превышения допхстимого момента. На выходе функционального преобразователя

24 появляется корректирующий сип3ал

L .1, который, воздействуя на второй вход блока 7 регулируемого ограничения, меняет задание на ток якоря.

Предлагаемое устройство обеспечивает более пол ное испол ьзова нне ком мута ционных возможностей электродвигателя во всех режимах, но г первую очередь в режимах рекуперации. В результате обеспечивается максимальное быстродействие ограничения моме11та и усилий г элементах передач (валы, шестерни), ограничи13ается

I3елич11I1а I1сpI. реl 3 лnp013ан11я 110 Tокx якоpя электродвигателя.

Формула 11зт1ретннн»

Злсктроприво» с упругой механической связ1>lo меж.33 э.зектродвl!Гателем и ."Iеxliнизмо31, OО, ioр ж;3 п3и и -3,1ектрод13иг<1тсл ы! Остоян Hого "ro е;1, якор11ая цI 11ь которОГО II од—

I 277;33() ключена к вентильному преобразователю с системой управления, включающей !ослсдовательно соединенныс задатчик скорости, регулятор скорости, блок регулируемого ограничения и регулятор тока с подключенными к Входам cooTBoTOTBvlolll llх ре! у . !5!торов датчиками скорости и тока. cl также IBTчик величины усилия в упругой механической связи, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены блок регулирования коммутации электродвигателя, задатчик максимально допустимого момента, узел формирования противофазных напряжений, нели!н.йное динамическое зве!го и узел сравнения, входы которого подключены к выходам датчика величины усилия в упругой механической связи и задатчика максимально допустимого toMcIIT3, а Выход через нелинейное динамическое звено подключен к входу блока регулируемого ограничения, вход регулирования уровня ограничения которого через узел формирования противофазных напряжений соединен с выхо»оМ блока регулирования коммутации, соединенного своими входами с выходами датчиков скорости и тока, при этом блок регулирования коммутации содержит выделитель модуля, вход которого является перВым входом блока, !нерционно-форсирующее звено, вход которого является вторым входом блока, функциональный преобразователь с параболической характеристикой

1О и:!оследовательно соединенные задатчик допустимого тока, узел суммирования и блок определения знака, причем к входам узла суммирования подключен выход выделителя ! н!дуля и через функциональный преобразователь с параболической характеристикой -- выход инерционно-форсируюгцего звена, а нелинейный динамический блок выполнен в виде последовательно соединенных инерционно-форсирующего звена и функционального преобразователя с характеристикой, приведенной на фиг. 5.

1277330 m 11, 79 оп /5 — 7 9 и / Рс молС

Фланг/. Кол .с;, К Ы г м

Редактор Л. Повкан

Заказ 6675!54

C.0cTÿÂèTñ . )ü Б. I L знс,и)ви

Тскрсд И. Всрсс Корректор Л. I I.,üèí

Тираж 631 Iодпнс нос

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, уд. Проектная, 4