Способ управления электроприводом экскаватора и устройство для его осуществления

Способ управления электроприводом экскаватора и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к управлению главными электроприводами одноковшовых экскаваторов и предназначено для защиты механического оборудования от аварийных режимов /АР/. Цель - повышение надежности работы экскаватора при одновременной защите его оборудования от АР. Для этого определяют полярность текущего значения скорости перемещения /СП/ и полярность рассогласования между заданным и текущим значениями СП. Затем определяют ускорение перемещения и его полярность и сравнивают ее с полярностью рассогласования заданного и текущего значений СП. При совпадении их погрешностей сравнивают полярности текущего значения СП и ускорения и в случае их совпадения снижают до нуля напряжение преобразователя 6, останавливая двигатель 7. Устройство для осуществления способа состоит из командоаппарата 1, регуляторов скорости 2 и тока 4, датчиков скорости 3 и тока 5, блока 9 ускорения, блоков сравнения /БС/ 8, 10-14 и исполнительного блока 15 защиты преобразователя 6. Соответствие протекающего в приводе режима заданному контролируется блоком 9 ускорения и БС 8, 10-14. В рабочих режимах привода сигнал на выходе БС 12 появляется только при стопорении привода, а на выходе БС 13 напряжение при этом равно нулю. В результате не создается условий для появления сигнала на выходе БС 14, к которому подключен блок 15 защиты преобразователя 6. Сигнал на выходе БС 14 появляется только при возникновении АР. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

2674 А1 (19) (И) (50 4 E 02 F 9/20

3ИЫЮЗМ11

ВЕЛЮ- 1й::1((ЯИЦ

Е Б в.!О EriA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4335157/23-03 (22) 30.11.87 (46) 30.12.89. Бюл. Н- 48 (71) Московский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбьппева и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промьцнпенности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) Ю.М.Иржак, Е.М.Садовников и М.Е.Красоткин (53) 621.879(088.8) (56) Буль Ю.Я., Ключев В.И. и Седаков Л.В. Наладка электроприводов экскаваторов. М.: Недра, 1975, с. 229.

2 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЭКСКАВАТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к управле- нию главными электроприводами одноковшовых экскаваторов и предназначено для защиты механического оборудования от аварийных режимов (АР). Цель— повьппение надежности работы экскаватора при одновременной защите его оборудования от АР. Для этого определяют полярность текущего значения скорости перемещения (СП) и полярность рассогласования между заданным и текущим значениями СП. Затем определяют ускорение перемещения и его полярность

1532674

l0

15 и сравнивают ее с полярностью рассогласования заданного и текущего значений СП. При совпадении их погрешностей сравнивают полярности текущегп значения СП и ускорения и в случае их совпадения снижают до нуля напряжение преобразователя 6, останавливая двигатель 7. Устр-во для осуществления способа cocroHT из командоаппарага 1, регуляторов скорости 2 и тока

l4, датчиков скорости 3 и тока 5, блока 9 ускорения, блоков сравнения (БС) 8, 10-14 и исполнительного бло,êà l5 защиты преобразователя 6. СоотI

Изобретение относится к управлению 20 ,главными электроприводами одноковшовых

;экскаваторов и предназначено для защиты механического оборудования от аварийных режимов, вызванных отказом каких-либо элементов в системах уп- . 25 равления электроприводами.

Целью изобретения является повышение надежности экскаватора в работе при одновременной защите его обору дования от аварийных режимов. 30

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего . способ управления электроприводом экс, каватора, на фиг. 2 — характеристика

"вход-выход" нелинейных элементов; на фиг. 3 — временные диаграммы поэлементного функционирования устройства °

Сущность способа заключается в том, что задают скорость перемещения меха- 40 низка, определяют ее текущее значение, ! сравнивают их значения, задают в функции полученного рассогласования ток якорной цепи, сопоставляют с текущим его значением и в зависимости от их рассогласования изменяют напряжение преобразователя, дополнительно определяют полярность рассогласования между заданным и текущим значениями скорости перемещения, ВыяВляют полярность 50 ускорения, сопоставляют ее с полярностью рассогласования заданного и текущего значений скоростей механизма, при несовпадении их полярностей сравнивают полярности текущего значения скорости перемещения и ускорения и в случае их совпадения снижают до нуля напряжение преобразователя, останавливая привод. ветствие протекающего в приводе режима заданному .конгролируется блоком

9 ускорения и БС 8, 10-14. В рабочих режимах привода сигнал на выходе БС

12 появляется только при стопорении привода, а на выходе БС 13 напряжение при этом равно нулю. В результате не создается условий для появления сиг- нала на выходе БС 14, к которому подключен блок 15 защиты преобразователя 6. Сигнал на выходе БС 14 появляется только при возникновении АР.

2 с.п. A-лы, 3 ил.

Устройство, реализующее способ управления электроприводом экскаватора по системе "управляемый преобразователь — двигатель" с подчиненным регулированием параметров, включает в себя командоаппарат 1, регулятор 2 скорости, датчик 3 скорости, регулятор

4 тока, датчик 5 тока, преобразователь 6, двигатель 7, первый блок 8 сравнения, блок 9 ускорения, второй

10, третий 11, четвертый 12, пятый

13 и шестой l4 блоки сравнения, исполнительный блок 15 защиты преобразователя.

Командоаппарат 1 выходом подключен к первому входу первого блока 8 сравнения и к первому входу регулятора 2 скорости, к второму входу которого подсоединен датчик 3 скорости.

Первый вход регулятора 4 тока связан с выходом регулятора 2 скорости, второй вход — с выходом датчика 5 тока.

Выход регулятора 4 тока подключен к управляемому преобразователю 6, питающему двигатель 7.

Выход дат:.ика 3 скорости соединен с вторым входом первого блока 8 срав . нения, с входом второго блока 10 сравнения и через блок 9 ускорения— с входом третьего блока 11 сравнения. Выход первого блока 8 сравнения подключен к первому входу четвертого блока 12 сравнения. Выход третьего блока 1 1 сравнения подключен к второму входу четвертого блока 12 сравнения и первому входу пятого блока 13 сравнения. Выход второго блока 10 сравнения подключен к второму входу пятого блока 13 сравнения. Выходы чет- .Вертого блока 12 сравнения и пятого

5 15326 блока 13 сравнения соответственно подключены к первому и второму входам шестого блока 14 сравнения, выход которого подключен к входу исполнительного блока 15 защиты преобразователя.

Способ осуществляется следующим об- . разом.

Сигнал с командоаппарата 1 подается на вход регулятора 2 скорости, где сравнивается с сигналом, пропорциональным текущей скорости, который определяется с помощью датчика 3 скорости, Напряжение на выходе регулятора 2 скорости определяет задание на ток якорной цепи привода. Это задание на ток сопоставляется с текущим значением тока, определяемым с помо-. щью датчика 5 тока. Сигнал на выходе регулятора 4 тока, зависящий и от его 20 передаточной функции, определяет напряжение преобразователя 6. Скорость двигателя 7 при постоянном потоке возбуждения пропорциональна напряжению преобразователя. Таким образом, 25 в рабочих режимах скорость двигателя определяется соотношением сигналов задания, обратных связей по току и напряжению, а также передаточными функциями системы управления и электромеханической системы привода.

Соответствие протекающего в приводе режима заданному контролируется с помощью блока 9 ускорения и блоков 8, 10-14 сравнения. Как видно из вре35 менных диаграмм работы привода и элементов устройства для его управления в режимах разгона, реверса и торможения. (фиг. 3) ускорение и разность между заданным и teK M значениями 4 скоростей имеют одинаковую полярность.

Полярность разности между заданным и текущим значениями скоростей выявляется с помощью первого блока 8 сравнения, а полярность ускорения — с помощью третьего блока 11 сравнения, на вход которого поступает сигнал, пропорциональный ускорению, но с обратным знаком. Характеристики первого 8 и третьего 11 блоков сравнения имеют незначительную зону нечувствительности аЬс (фиг. 2), определяемую в первом случае внешней статистической характеристикой привода, во втором — возможной погрешностью блока 9 ускорения. При одпнаковой полярности сигнала, определяемого разностью напряжений, пропорциональных заданной и текущей скоростям, и сигнала, пропорционального ускорению, напряжение на выходе четвертого блока 12 сравнения равно нулю (сигнал на выходе третьего блока 11 сравнения имеет поляр-, ность, обратную полярности ускорения привода). Зона нечувствительности аЬс (фиг. 2) четвертого блока 12 сравнения определяется из условия появления сигнала на его выходе только при наличии, сигналов одной полярности на его входах.

И периоды разгона (О-с ), реверса (с -с ) и торможения (с,5 -t I5, @IIã.3) сигналы на выходах первого 8 и третьего 11 блоков сравнения имеют различную IIOJIHpHOGTb> поэтому сигнал на выходе четвертого блока 12 сравнения во всех этих режимах равен нулю. Этот сигнал равен нулю и в режимах установившегося движения (промежутки времени С -С ; С9-Сю; С,Z -С,Z), поскольку нулю равны и сигналы на выходах первого 8 и третьего 11 блоков сравнения. Шестой блок 14 сравнения имеет зону нечувствительности аЬс (фиг.

2), определяемую условием появления на его выходе сигнала только в случае наличия сигналов одной полярности на его входах. Поэтому при отсутствии сигнала на выходе четвертого блока

12 сравнения отсутствует сигнал и на выходе шестого блока сравнения. В режиме стонорения механизма, характерном для копающих приводов экскаватора, рассогласование между заданной и текущей скоростями и ускорение механизма имеют различные полярности.

На временной диаграмме (фиг. 3) эти режимы соответстгуют промежуткам времени t5-t4 и tIy -й, . Сигналы на выходах первого 8 и третьего 11 блоков сравнения в этих режимах имеют одну полярность, поэтому на выходе четвертого блока 12 сравнения появляется сигнал (фиг. 2).

На входах пятого блока 13 сравнения сопоставляются сигналы с выходов второго 10 и третьего 11 блоков сравнения. Полярность напряжения на выходе второго блока 10 сравнения обратна полярности скорости привода, полярность напряжения на выходе третьего блока 11 сравнения обратна действительной полярности ускорения. Поэтому в рабочих режимах разгона, торможения и реверса привода на выходе пятого блока 13 сравнения имеется сигнал а в режимах установившегося движения

1532674 и стопорения этот сигнал равен нулю, что видно из временной диаграммы на фиг. 3 (промежутки времени и -гз; -t<< H др.)..

Таким образом, в рабочих режимах привода сигнал на выходе четвертого блока 12 сравнения появляется только при стопорении привода, а на выходе пятого блока 13 сравнения в этом режиме напряжение равно нулю. Поэтому в любом рабочем режиме привода не создается условий для появления сигнала на выходе шестого блока 14 сравнения, к которому подключен исполнительный блок защиты. преобразователя. Сигнал на выходе шестого блока 14 сравнения появляется только при возникновении аварийного режима в при.воде. Рассмотрим это с помощью вре- 20 менной диаграммы (фиг. 3).

В момент времени tg в систему управления приводом подается сигнал от командоаппарата t. В момент времени t,7 скорость механизма до- 25 сгигает заданной. напряжение на выходе шестого блока 14 сравнения отсутствует, поскольку только на одном его входе имеется сигнал (с выхода пятого блока 13 сравнения). При уста- 3О новившемся движении (период времени

tqq -сц ) сигнал на входах шестого блока 14 сравнения равен нулю, поэтому на его выходе также отсутствует напряжение Пусть в момент времени t ц в результате какой-либо причины возникло явление "самохда", т.е. скорость привода превышает заданную, причем привод не подчиняется управля ющему сигналу с выхода командоконт- 4g роллера.

Поскольку разность между заданным н влекущим значениями скорости становится отрицательной, а полярность сигнала на выходе третьего блока 11 срав- 5 нения при положительном ускорении также отрицательная, то на выходе четвертого блока 12 сравнения появляется отрицательный сигнал. Поскольку скорость и ускорение механизма положигельны,то на выходах третьего 11 и вгорого t0 блоков сравнения и соот- . ветственно на выходе пятого блока 13: сравнения напряжение также отрицагельное. Наличие на входах шестого блока 14 сравнения двух отрицательных сигналов приводит к появлению напряжения на его выходе и к срабатыванию исполнительного блока 15 защиты преобразователя. Исполнительный блок 15 снижает напряжение преобразователя

6 до нуля и останавливает привод, предотвращая тем самым аварию.

Таким образом, при любом режиме работы привода, отличающемся от заданного, кроме режима стопорения, на выходе шестого блока 14 сравнения появляется напряжение, приводящее к срабатыванию исполнительного блока

t5 защиты преобразователя.

Способ управления приводом экскаватора и устройство для его реализации исключают аварийные режимы привода, вызванные отказом элементов системы управления.

Ф о р м у л а и.з о б р е т е н и я

1. Способ управления электроприводом экскаватора по системе управляемый преобразователь — двигатель, заключающийся в задании скорости перемещения механизма, определении ее текущего значения, их сравнении и формировании сигнала на управление скоростью перемещения механизма, о тл и ч а ю шийся тем, что, c целью повышения надежности управления экскаватора за счет обеспечения защиты его оборудования от аварийных режимов, определяют полярность текущего значения скорости перемещения, полярность рассогласования между заданным и текущим значениями скорости перемещения, ускорение перемещения, полярность ускорения перемещения, сравнивают ев с полярностью рассогласования заданного и текущего значений скоростей перемещения механизма и с полярностью текущей скорости перемещения механизма и в случае совпадения результатов сравнения формируют сигнал на остановку механизма.

2. устройство для управления электроприводом экскаватора, включающее последовательно включенные командоаппарат, регулятор скорости, регулятор тока, тиристорный преобразователь и двигатели, датчик скорости, включенный между двигателем и регулятором скорости, и датчик тока, выход которого соединен с одним из входов регу- лятора тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности экскаватора при одновременном обеспечении защиты его оборудования от аварийных режимов, в него введены

9 блок ускорения, блок защиты тирист ного преобразователя и шесть блоко сравнения, при этом выход командоа парата соединен с первым входом пе

ro блока сравнения, выход датчика скорости соединен с вторым входом вого блока сравнения, с входом вто го блока сравнения и через блок ус .рения — с входом третьего блока ср нения, выход первого блока сравне подключен к первому входу четверто

1532674 10 ор- блока сравнения, к второму входу ко-! в торого подключен выход третьего п- блока сравнения, соединенный также рво- с первым входом пятого блока сравнения, к второму входу которого подпер- ключен выход второго блока сравнеро- ния, выходы четвертого и пятого блоко- ков сравнения подключены к соответст" ав- вующим входам шестого блока сравнения ния, выход которого соединен с блоком го защиты преобразователя.

Фиг.2

1532674

Составитель А,Мартынов

Редактор И.Рыбчеико Техред М.Дидык

Корректор Л.Патай

Заказ 8078/41 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЙЗТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101