Электропривод бурового станка

Электропривод бурового станка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроприводам с автономными источниками питания. Цель изобретения - повышение экономичности и надежности электропривода. Электропривод бурового станка содержит подключенные к выходу дизель-электрической станции реверсивный и нереверсивный тиристорные преобразователи, к выходу первого из которых подключен электродвигатель, а к выходу другого - нагрузка , при этом система управления реверсивного тиристорного преобразователя выполнена по принципу подчиненного регулирования с регуляторами напряжения 8 и тока 9. Для достижения поставленной цели в электропривод введен блок 18 управления рекуперацией, выполненный на компараторе 19 и логических элементах 20-23 с управляемым ключом 24 на выходе, при этом входы блока 18 соединены с выходами задатчика 7 интенсивности и логического переключающего устройства 15, исполнительная цепь управляемого ключа 24 включена между выходом датчика тока электродвигателя 1 и входом системы 16 управления нереверсивного тиристорного преобразователя 5, а управляющая цепь ключа 24 подключена к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ 23. Изобретение исключает работу дизеля в режиме компресора , что уменьшает износ его узлов и экономит топливо. 2 ил.

СОЮЗ а:ЕЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflVS JIHH (51)4 Н 02 P 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4375333/24-07 (22) 17.11,87 (46) 15.10.89. Бюл, М 38 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Н.В.Поваров, В.В.Шулдяков, P.М.Рахматулин, В.А.Дегтярев и Л.И.Кантиус (53) 62-83:621.314.5(088.8) (56) Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов. — М,: Машиностроение, 1974, с. 85-86.

Авторское свидетельство СССР

I 1321710, кл. Н 02 P 5/00, 1985.

Патент С111А Р 3730573, кл. 290-17, 1971. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД БУРОВОГО СТАНКА (57) Изобретение относится к электро-. приводам с автономными источниками питания. Цель изобретения — повышение экономичности и надежности электропривода, Электропривод бурового станка содержит подключенные к выходу дизель-электрической станции реверсивный и нереверсивный тиристорные преобразователи, к выходу первого из

„„SU„„1515310 А1

2 которых подключен электродвигатель, а к выходу другого — нагрузка, при этом система управления реверсивного тиристорного преобразователя выполнена по принципу подчиненного регулирования с регуляторами напряжения 8 и тока 9. Для достижения поставленной цели в электропривод введен блок 18 управления рекуперацией, выполненный на компараторе 19 и логических элементах 20-23 с управляемым ключом 24 на выходе, при этом входы блока 18 соединены с выходами задатчика 7 интенсивности и логического переключающего устройства 15, исполнительная цепь управляемого ключа 24 включена между выходом датчика тока электродвигателя 1 и входом системы 16 управления нереверсивного тиристорного преобразователя 5, а управляницая цепь ключа 24 подключена к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ 23. Изобретение исключает работу. дизеля в режиме компрессора, что уменьшает износ его узлов и экономит топливо. Ь Й

2 ил.!

5153

1О временные диаграммы, поясняющие работу

15 реверсивному тиристорному преобразователю 2 с вентильными группами "Впе40 элемента ИЛИ-НЕ 23 и третьего управлявыход — непосредственно к первому вхо-50

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области электроприводов с автономными источниками питания, и может найти применение Ю буровых станках, строительных, транс портных механизмах и т.д.

Цель изобретения — повышение экономичности и надежности электропривода.

На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг.2 электропривода.

Электропривод (фиг. 1) содержит электродвигатель 1, подключенный к ред" 3 и "Назад" 4, вход которого, как и вход нереверсивного тиристорного преобразователя 5, соединен с выходом дизель-электрической станции 6, последовательно соединенные задатчик

7 интенсивности, регулятор 8 напряжения, регулятор 9 тока и систему 10 . импульсно-фазового управления, выход которой через управляемые ключи 11 .и 12 подключен к вентильным группам

3 и 4 реверсивного тиристорного преобразователя 2, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики 13 и 14 напряжения и тока, логическое переключающее устройство

15, соединенное своими входами с выходами регулятора 9 тока и датчика

13 напряжения, а выходами связанные с управляющими цепями управляемых ключей 11 и 12, а также систему 16 управления нереверсивными тиристорным преобразователем 5, подключенную к его вьгходу нагрузку 17 и блок 18 . управления рекуперацией, состоящий из однополярного компаратора 19, логического элемента НЕ 20, логических элементов И-НЕ 21 и 22, логического емого ключа 24, при этом вход однополярного компаратора 19 подключен к выходу задатчика 7 интенсивности, а ду логического элемента И-НЕ 21 и через логический элемент HE 20 к первому входу логического элемента И-НЕ

22, вторые входы которых соединены порознь с выходами логического переключающего устройства 15, а выходы подключены к входам логического элемента ИЛИ-НЕ 23, соединенного своим выходом с управляющим входом управля20

10 4 емого клича 24, включенного между выходом датчика 14 тока и входом системы 16 управления нереверсивным тиристорным преобразователем 5.

Дизель-генератор 6 представляет собой систему, состоящую из дизеля и сопряженного с ним генератора трехфазного напряжения, Логическое переключающее устройство 15 предназначено для подключения вентильных групп 3 и 4 в зависимости от соотношения сигналов на выходах регулятора 9 и датчика 13 напряжения.

На фиг, 2 введены следующие обозначения: п — скорость электродвигателя 1;

I — ток якорной обмотки электродвигателя 1;

У вЂ” выходной сигнал задатчика 7 интенсивности;

У вЂ” выходной сигнал однополярно13 го компаратора 19;

У, — выходной сигнал элемента

НЕ 20;

У, „- выходной сигнал логического переключающего устройства 15, управляющий ключом 11;

У,, — выходной сигнал логического переключающего устройства 15, управляющий ключом 12;

У,, У вЂ” выходные сигналы логических элементов И-НЕ 21 и 22 соответственно;

У z- выходной сигнал элемента

ИЛИ-НЕ 23;

У, — выходной сигнал датчика 14 тока;

У1, — выходной сигнал блока 18 управления рекуперацией (входной сигнал для системы 16 управления); момент времени перехода электродвигателя 1 в генераторный режим;

t < — момент времени разгона электродвигателя 1 в двигательном режиме.

Однополярный компаратор 19 реализован на операционном усилителе, и при поступлении на его вход положительного сигнала, равного или большего уставки, на его выходе появляется положительное напряжение, по амплитуде равное уровню лог. "1".

При отрицательном сигнале на входе компаратора 19 íà его выходе имеет место лог, "0".

Элемент НЕ 20 имеет на выходе сигнал лог. "0", когда на его входе — .

I5!5310 сигнал лог. I ° н сигнал лог, I на выходе, если на входе — лог. "0".

Элемент И-HE (21 и 22) имеет на выходе сигнал лог. "1", только в том .

5 случае, если à обоих его входах сигнал по уровню рав ен лог. "0", при любой другой комбинации входных сигналов на выходе — лог, "0 .

Элемент ИЛИ-HF, 23 имеет на выходе сигнал лог„ "I" только в том случае, когда на его входах одновременно присутствуют сигналы лог. "0", при всех других комбинациях входных сигналов на его выходе — лог. пОп. !5

Принцип действия устройства состоит в следующем.

Задатчик 7 интенсивности формирует линейно нарастающее (спадающее, фиг. 2r,п) напряжение, которое опре- 20 деляет темп разгона (торможения) электродвигателя 1, Регулятор 8 напряжения совместно с датчиком !3 напряжения образует контур стабилизации напряжения на яко- 25 ре электродвигателя 1,который формирует сигнал, пропорциональный скорости электродвигателя ° Выходной сигнал регулятора 8 напряжения является входным сигналом для регулятора 30 тока, контур регулирования тока реализован на регуляторе 9 тока и датчике

14 тока, Система (О импульсно-фазового ун35 равпеция осуществляет формирование и смещение управляющих импульсов пропорционально вьиодному сигналу с регулятора 9 : зка, что приводит к изменению в 1ходного напряжения вентилы ых 40 гругп 3 или 4, Логическое переключающее устройство 15 осуществляет сравнение выходньгх

9 TOKG H датчика

I3 напряжения и в зависимости от по- 45 ляргости их разностного сигнала подключает к системе 10 импульсно-фазового управления либо вентильную группу 3 (через ключ ll), либо вентильную группу 4 (через ключ 12), т.е. 50 на выходах логического переключающего устройства 15 не могут существовать одновременно сигналы управления ключами ll и 12. Рассмотрим случай, когда электро- 55 привод работает в установивше ся режиме, т,е. на выходе задатчика 7 интенсивности присутствует положительное напряжение (фиг. 2).

На выходе регулятора 8 напряжения формируется сигнал, поступающий на вход регулятора 9 тока, на выходе которого также присутствует сигнал.

Система 10 импульсно-фазового управления формирует и сдвигает углы управления пропорционально этому сигналу. Поскольку на выходе преобразователя 2 есть напряжение, датчик 13 напряжения формирует сигнал, который поступает одновременно на регулятор

8 напряжения (благодаря чему контур стабилизации обеспечивает постоянное-,напряжение на выходе преобразователя 2) и на логическое переключающее устройство 15. Поскольку электропривод находится в статическом состоянии, сигнал регулятора 9 тока по амплитуде больше сигнала датчика 13 напряжения, т.е. их разница положительна, вследствие чего на выходе логического переключающего устройства .5, управляющего ключом ll сигнал лог, "1", а на выходе, управляющем ключом 12, — лог ° "0", т.е. ключ ll замкнут, а ключ 12 разомкнут, В момент времени t, сигнал на выходе задатчика 7 начинает линейно с адать. Сигналь на выходах регуляторов 8 и 9 также уменьшают-я, разностный сигнал на выходе логического переключающего устройства меняет знак, в результате чего его выходе, управляющем ключом !1, появляет -.ч сигнал лог. "0", а на выходе, управляющем ключом 12, — лог. "1" ° Происходит переключение ключей 11 и 12, электродвигатель переходит в генераторный режим работы (II квадрант), т,е. происходит рекупера."ивное торможение электропривода, В момент времени t сигнал на выходе задатчика 7 становится равным нулю, электродвигатель останавливается. Если сигнал на выходе задатчика 7 продолжает линейно изменяться (нарастает по амплитуде отрицательное капряжение), электродвигатель разгоняется до скорости, соответствующей.уровню сигнала на выходе задатчика 7. При этом напряжение на выходе задатчика 7 имеет отрицательный знак, а на выходе устройства 15, управляющем ключом 12, присутствует сигнал лог. "1" (ключ 12 замкнут), на выходе, управляющем ключом ll, лог, "0" (ключ Il разомкнут).

1515310

В момент t сигнал на выходе задатчика 7 начинает линейно спадать (фиг. 2б,п) и электродвигатель переходит в генераторный режим (ТЧ квад.рант). Алгоритм работы электропривода аналогичен описанному, т.е. происходит переключение ключей 12 и 11, и электропривод осуществляет рекуперативное торможение.

Очевидно, что в I квадранте сигнал на выходе задатчика 7 интенсивности положительный, а ключ 11 замкнут.

При переходе электродвигателя 1 в генераторный режим работы (II квадрант) при положительном сигнале на выходе задатчика 7, ключ 11 разомкнут, а ключ 12 замкнут, В III квадранте сигнал на выходе задатчика 7 имеет отрицательный знак, а ключ 12 замкнут.

При переходе электродвигателя 1 в генераторный режим работы (IV квадрант) при отрицательном сигнале на выходе,задатчика 7 ключ 12 разомкнут, а ключ 11 замкнут, т.е. алгоритм работы электропривода позволяет ус.— тановить следуюшие однозначные соответствия ° . Двигательный режим работы:

1) У, — положительное и ключ 11 замкнут;

2) У вЂ” отрицательное и ключ 1?

7 замкнут, Генераторный режим работы:

1) У вЂ” положительное и ключ 12 замкнут;

2) У вЂ” отринательное и ключ 11 замкнут, На основании этих соответствий построен блок 18 управления рекуперацией.

Блок 18 работает следующим образом.

В момент времени, электропривод переходит в режим рекуперативного торможения, при этом на выходе компаратора 19 напряжение лог ° "1" (фиг. 2,д), а на выходе блока 20— лог. "0" (фиг. 2,е).

В этот момент времени на выходах устройства 15 следующие состояния: ч 1! 1 11

У, „- лог. 0,,, - лог ° 1, т,е, в момент времени t на входах элемен1 та И-HF. 21 комбинация входных сигналов из лог, "1", а на входах второго элемента И-НЕ 22 — два лог. О".

Таким образом, в момент времени первый элемент И-НЕ ?1 меня.:-т свое состояние с лог, "!" на лог. "0 а

5 второй элемент И-НЕ 22 сохраняет свое прежнее состояние лог, "0" (фиг.2и,к), т.е. па входах элемента ИЛИ-НЕ 23 появляется комбинация входных сигналов из двух лог ° "01, в результате !

О чего н выходе элемента 23 появляется сигнал лог. "1", что приводит к замыканию ключа 24, и на вход системы 16 управления (фиг. 1) с дачника

14 тока поступает сигнал управления, !

5 который открывает тиристорный преоб- раэователь 5, Ключ 24 будет замкнут до тех пор, пока сигнал на выходе задатчика 7 не уменьшится до уровня порога срабатывания однополярного

20 компаратора !9, после чего на выходе элемента 21 (момент времени t-, фиг.2, г,д,е,и) появляется сигнал лог. "1", который изменяет выходное состояние элемента 23 (фиг, 2б,л) с лог, "1" на лог ° "О".

Ключ 24 размыкается, тиристорный преобразователь 5 закрывается, Таким образом, период времени когда электропривод бурового

30 станка работает в режиме ðåêóï6ðàтивног торможения, который сопровож-дается рекуперацией энергии на дизельэлектрический агрегат 1 (фиг, 1), характеризуется открытым состоянием

35 переверсивного преобразователя 5, череэ который на нагрузке 17 осуществляется рассеивание энергии, рекуи .рируемой тиристорным преобразователем 2, 40 В случае, если электропривод работает с отрицательным напряжением на выходе задатчика 7 (фиг. 2б,п), алгоритм работы блока !8 управления рекуперацией аналогичен описанному.

45 На фиг. 2, п,р,с,т,у,ф,х,ц,ч,m приведены временные диаграммы работы элементов блока для этого случая.

Введение блока управления рекуперацией позволяет исключить работу дизеля в режиме компрессора, в течение которого происходит интенсивный износ у-лов дизеля, в результате повышается надежность работь1 буровогс станка в полом

Так как изобретение исключает работу пикеля в компрессорном режиме, преводя его в режиме рекуперативного торможения электропривоца íз холостой

)sisaio ход, существенно экономится дизельное топливо °

Кроме того, в качестве дополнительной нагрузки 17 может быть использо5 вано вспомогательное технологическое оборудование станка (освещение, водоподогрев и т.д.), в результате чего повышается КПД всего комплекса оборудования, т.е. его экономичность, 0

Электропривод бурового станка, содержащий электродвигатель, подклю- )5 ченный к реверсивному тиристорному преобразователю, вход которого соединен, как и вход нереверсивного тиристорного преобразователя, с выходом дизель-электрической станции, по- 20 следовательно соединенные задатчик интенсивности, регулятор напряжения, регулятор тока и систему импульснофазового управления, выход которой через управляемые ключи подключен к 25 вентильным группам реверсивного тиристорного преобразователя, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики напряжения и тока якоря, логическое переключающее уст- 30 ройство, соединенное своими входами с выходами регулятора тока и датчиУу

97

У1У

5 1У

Р

9 К ff.Ж

Ьз-12

Ь1

И Й

/Р II, Т

И f

У1 !

М 14

+N

f си о Ы

Формула изобретения ка напряжения, а выходами связанное с управляющими цепями упомянутых управляемых ключей, а также систему управления нереверсивным тиристориым преобразователем и подключенную к его выходу нагрузку, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности электропривода, в него введен блок управления рекуперацией, состоящий из однополярного компаратора,логического элемента НЕ, двух логических элементов И-НЕ, логического элемента ИЛИ-НЕ и третьего управляемого ключа, при этом вход однополярного компаратора подключен к выходу задатчика интенсивности, а выход — непосредственно к первому входу первого логического элемента И-НЕ и через логический элемент НŠ— к первому входу второго логического элемента

И-НЕ, вторые входы которых соединены порознь с выходами логического переключающего устройства, а выходы подключены к входам логического элемента ИЛИ-НЕ, соединенного своим выходом с управляющим входом управляемого ключа, включенного между выходом датчика тока и входом системы управления нереверсивного тиристорного преобразователя.