Способ управления электроприводом поворота экскаватора и устройство для его осуществления

Способ управления электроприводом поворота экскаватора и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к строительному и горному машиностроению и позволяет повысить надежность электромеханического оборудования механизма поворота экскаватора. Способ основан на изменении напряжения, подаваемого на якорную обмотку электродвигателя (ЭД) в функции рассогласования заданной и фактической частоты вращения ЭД, ограничении тока якорной цепи, измерении первой производной (П) -частоты вращения ЭД и компенсации с помощью сигнала по этой П влияния внутренней обратной связи по ЭДС ЭД на темп разгона и торможения поворотной платформы. Дополнительно измеряют мгновенное значение периодической составляющей о (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 E 02 F 9/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

4ь

Cb

С5

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4096531/29-03 (22) 14.07.86 (46) 15.08.88. Бюп. Ф 30 (71) Производственное объединение

"Уралмаш" и Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола

Украины (72) Д.А.Каминская, Б.В.Ольховиков и А.Б.Розенцвайг (53) 621,879(088.8) (56) Ольховиков Б.В., Калинская Д.А.

Розенцвайг А.Б. Автоматизированный электропривад, вып. 7, Свердловский областной совет НТО. Комитет по автоматизированному электроприводу.

Свердловск, 1984, с. 5, рис. 1.

Вейнгер А.N., Караман В.В., Тартаковский Ю.С,, Чудновский В.П. Проектирование электроприводов. Справочник. Свердловск, Средне-Уральское книжное издательство. 1980, рис. 22, с. 70, рис. 27а, с. 75.

„„SU„„1416626 А 1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к строительному и горному машиностроению и позволяет повысить надежность электромеханического оборудования механизма поворота экскаватора. Способ основан на изменении напряжения, подаваемого на якорную обмотку электродвигателя (ЭД) в функции рассогласования заданной и фактической частоты вращения ЭД, ограничении тока якорной цепи, измерении первой производной (П) .частоты вращения ЭД и компенсации с помощью сипнала по этой П влияния внутренней обратной связи по ЭДС ЭД на темп разгона и торможения поворотной платформы. Дополнительно измеряют мгновенное значение периодической составляющей

1416626 вращения ЭД. Для этого измеряют вторую П частоты вращения ЭД и дважды интегрируют этот сигнал, пропорциональный второй П частоты вращения. В функции мгновенного значения периодической составляющей вращения ЭД осуществляют дополнительное изменение подаваемого на якорную обмотку ЭД напряжения. Изменение периодической составляющей частоты вращения ЭД осуИзобретение относится к строительному и горному машиностроению, например к экскаваторам.

Целью изобретения является повышение надежности электромеханического оборудования механизма поворота экскаватора.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для осуществления способа, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства управления электроприводом поворота экскаватора, на фиг. 3 — амплитудно-частотные характеристики электромеханической системы в виде отношения амплитуды периодической составляющей момента в упругой связи механизма M к амплитуде возмущающего мо.У мента М в функции частоты возмущающего момента и .

По горизонтальной оси (фиг. 3) отложена также относительная частота возмущающего момента 0, выраженная в долях от частоты возмущающего момента 4)> при номинальной частоте вращения электродвигателя.

Согласно способу управления электприводом поворота экскаватора путем изменения напряжения, подаваемого на якорную обмотКу электродвигателя, в функции рассогласования заданной и фактической частот вращения электродвигателя, ограничения тока якорной цепи, измерения первой производной частоты вращения двигателя и компенсации с помощью сигнала по этой производной влияния внутренней обратной связи по ЭДС двигателя на темп разгона и торможения поворотной платформы, дополнительно измеряют мгноществляется с помощью последовательно включенных датчика 4 частоты вра— щения, датчиков 8 и 9 первой и втоpoA II частоты вращения, первого 10 и второго 11 интеграторов. С выхода интегратора 11 напряжение подается на вход регулятора 3 тока и обеспечивает дополнительное изменение тока

1 подаваемого на якорную обмотку ЭД.

1зп ° флы,3ил. венное значение периодической составляющей частоты вращения двигателя, для чего измеряют вторую производную частоты вращения и затем дважды ин5 тегрируют сигнал, пропорциональный второй производной частоты вращения, и осуществляют дополнительное изменение напряжения, подаваемого на якорную обмотку электродвигателя, в функ1О ции мгновенного значения периодической составляющей частоты вращения электродвигателя.

Устройство управления, осуществляющее.данный способ, содержит после15 довательно в юченные регулятор частоты вращения 1 с ограничением 2 в цепи обратной связи и пропорционально интегральный регулятор тока 3 с подключенными к их входам соответственно датчиками частоты вращения 4 и тока якоря 5, тиристорный преобразователь 6, питающий якорную цепь электродвигателя 7, датчик 8 первой про— изводной частоты вращения, подключенный ко входу регулятора тока 3.

Устройство управления содержит также последовательно включенные датчик 9 второй производной частоты вращения, первый интегратор 10 и второй

30 интегратор 11, причем вход датчика 9 соединен с выходом датчика 6 первой производной частоты вращения, а выход интегратора 11 подключен ко входу регулятора тока 3. Двигатель 7 кине35 матически связан через упругую связь

12 (редуктор) с поворотной платформой 13.

Устройство функционирует следующим

40 образом.

16626

10

25

45 з 14

В режимах разгона и торможения поворотной платформы регулятор частоты вращения 1 работает в режиме ограничения, на выходе этого регулятора поддерживается неизменное напряжение, которое определяет уставку регулятора тока 3 Iw. Поддержание заданного значения тока якоря двигателя в процессе разгона и торможения осуществляется путем сравнения тока уставки

Y.î с действительным значением тока якоря 5, измеряемым датчиком тока.

Сигнал, поступающий с выхода датчика

8 на вход регулятора тока 3, формирует на выходе преобразователя 6 составляющую напряжения, которая компенсирует влияние ЭДС двигателя на темп разгона и торможения поворотной платформы. Благодаря компенсации влияния

ЭДС двигателя в переходных процессах разгона и торможения поддерживается неизменное значение динамической составляющей тока якоря 1 = Lo. Под действием постоянного динамического тока происходит. разгон, либо торможение двигателя с постоянным ускорением, т.е. частота вращения электродви, гателя изменяется в переходных процессах разгона и торможения по линейному закону.

Под влиянием периодических возму. щающих воздействий, обусловленных кинематическими несовершенствами зубчатых зацеплений, возникают периодические вынужденные колебания частоты вращения двигателя, которые накладьг ваются на линейную составляющую.

Измерение периодической составляющей частоты вращения двигателя осуществляется с помощью последователь.но включенных элементов 4, 8, 9, 10 и 11 устройства управления. Процесс этого измерения иллюстрируется временными диаграммами, приведенными на

,фиг. 2. Кривые фиг. 2 соответствуют участку процесса разгона двигателя от скорости ng до скорости п . Напряжение на выходе датчика 4 - И4 - изменяется пропорционально частоте вращения двигателя соответственно от значения И,1до значения È .

Кривая 14 (фиг. 2) соответствует линейной составляющей частоты вращения двигателя, кривая 15 — суммарному значению этой частоты с учетом вынужденной составляющей, обусловленной воздействием возмущений от кинематических несовершенств зубчатых з ацепл ений р едук тор о в .

Кривая 16 показывает изменения напряжения U на выходе датчика 8 первой производной частоты вращения.

Напряжение Ug содержит информацию как о линейной, так и о периодической составляющей частоты вращения двигателя. Ордината постоянной составляющей кривой 16 пропорциональна постоянной составляющей ускорения двигателя под действием динамического тока якорной цепи. Периодическая составляющая кривой 16 пропорциональна первой производной периодической составляющей частоты вращения.

Кривая 17 показывает изменения напряжения Uz на выходе датчика 9 второй производной частоты вращения.

Напряжение Uy (кривая 17, фиг.2) не содержит информацию о линейной составляющей частоты вращения двигателя, изменение этого напряжения onределяется только периодической составляющей частоты вращения двигателя и пропорционально значению ее второй производной. Кривая 18 показывает изменения напряжения U на выходе первого интегратора 10, Это напряжение пропорционально первой производной периодической составляющей частоты вращения двигателя. Кривая 19 показывает изменения напряжения Ujg на выходе второго интегратора 11. Это напряжение пропорционально мгновенному значению периодической составляющей частоты вращения двигателя.

Напряжение. Пц подается с выхода интегратора 11 на вход регулятора тока 3 и обеспечивает дополнительное изменение напряжения преобразователя

6, подаваемого на якорную обмотку электродвигателя 7, в функции мгновенного значения периодической составляющей частоты вращения электродвигателя. Благодаря этому происходят соответствующие дополнительные изменения момента двигателя в функции периодической составляющей частоты вращения двигателя и обеспечивается эффективное демпфирование электроприводом механических колебаний резонансного характера в режимах разгона и . торможения, при которых регулятор частоты вращения работает в режиме ограничения. Описанное влияние обратной связи по мгновенному значению периодической составляющей частоты враще40

5 14166 ния двигателя на эффективность демпфирования электроприводом механических колебаний иллюстрируется кривыми (фиг. 3). Кривая1 20 (фиг.3) получена при отключенных обратных связях, поступающих на вход регулятора тока 3 с выхода датчика 8 и второго интегратора 11, т.е. при отключенной связи, компенсирующей влияние ЭДС двигателя, 10 а также при отключенной связи по мгновенному значению периодической составляющей частоты вращения двигателя. Амплитуда колебаний момента М в упругой связи 12 механизма в режи- 15 ме резонанса значительно превышает для этого варианта схемы амплитуду возмущающего момента М1.

При дополнительном введении в эту схему обратной связи с выхода датчи- 2р ка 8 на выход регулятора тока 3 электропривод становится неработоспособным, так как следствие компенсации влияния ЭДС двигателя исчезает, практически демпфирование электроприводом 25 механических колебаниях и амплитуда колебаний момента Мз в режиме резонанса стремится.к бесконечности.

Кривая 21 (фиг. 3) соответствует предлагаемому способу управления. По- 30 лучена. она при включенных обратных связях, поступающих на вход регулятора тока 3 с выхода датчика 8 и второго интегратора 11. . Высокая эффективность демпфирования резонансных механических колебаний обеспечивается при применении элементов 8 и 9 схемы (фиг. 1), имеющих передаточные функции реального дифференцирующего звена, причем значение постоянной времени Тер может быть принято значительно большим,чем это необходимо по условиям помехозащищенности дифференцирующих элементов 8 и 9. Если по условиям помехо- 45 защищенности рекомендуются значения

Тср порядка 0,005-0,01 с, то значение

Tq в предлагаемом техническом решении может быть принято порядка 0,02—

0,03 с. Кривая 21 (фиг. 3) получена 50 при значении T = 0,02 с. Возможность применения в качестве элементов 8 и

9 схемы (фиг. 1) реальных дифференцирующих звеньев существенно облегчает практическую реализацию предложенного технического решения.

При данном способе управления электропривод обеспечивает эффективное демпфирование упругих механичес26 6 ких колебаний, при котором амплитуда колебаний упругого момента М сохрау няет значения меньше амплитуды возмущающего момента М во всем диапазоне частоты вращения двигателя.

1. Способ управления электроприводом поворота экскаватора путем изменения напряжения, подаваемого на якорную обмотку электродвигателя в функции рассогласования заданной и фактической частот вращения электродвигателя, ограничения тока якорной цепи, измерения первой производной частоты вращения электродвигателя и компенсации с помощью сигнала по этой производной влиния внутренней обратной связи по ЭДС двигателя на темп разгона и торможения поворотной платформы, о,т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности электромеханического обору- . дования механизма поворота экскаватора, дополнительно измеряют мгновенное значение периодической составляющей частоты вращения электродвигателя, для чего измеряют вторую производную частоты вращения и дважды интегрируют этот сигнал, пропорциональный второй производной частоты вращения,. и дополнительное изменение напряжения, подаваемого на якорную обмотку электродвигателя, осуществляют в функции мгновенного значения периодической составляющей частоты. вращения электродвигателя.

2. Устройство управления электроприводом поворота экскаватора, содержащее последовательно включенные регулятор частоты вращения с ограничением в цепи об ратной связи и пропорционально-интегральный регулятор тока с.подключенными к их входам соответственно датчиками частоты вращения и тока якоря, тиристорный преобразователь, питающий якорную цепь электродвигателя, и датчик первой производной частоты вращения, подключенный к второму входу регулятора тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства путем демпфирования механических колебаний резонансного характера в период разгона и торможения поворотной платформы, оно дополФ 4 4В дф

CD C (Рйс, J

Редактор Н. Горват

Заказ 4041/29

Тираж 637

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нительно сн производной и вторым ин ход датчика ты вращения

7 1416626 8 абжено датчиком второй чика второй производной частоты врачастоты вращения, первым щения, выход которого через последотеграторами, при этом вы- вательно включенные первый и второй второй производной часто — интеграторы подключен к третьему вхоподключен к входу дат- ду регулятора тока.

Составитель В.Чуприн

Техред A.Кравчук Корректор M.Максимишинец

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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