Автоматизированный асинхронный электропривод шахтной подъемной установки

Автоматизированный асинхронный электропривод шахтной подъемной установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Кл. 21с, 57 25

35а, 9/01

Заявлено 13.V111.1966 (№ 1097317(24-7) с присоединением заявки №вЂ”

Комитет по делам,ЧПК H 02р

В 66b

У Д1х 621.864-83 (088.8) Приоритет—

Опубликовано 20.Х1.1969. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 22.XII.1970 изобретеиий и открытий при Совете Мииистрав

СССР

Автор изобретения

И. Я. Гальперин

Донецкое наладочное управление треста «Донецкуглеавтоматика»

Заявитель

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ШАХТНОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ

Известен автоматизированный асинхронный электропривод шахтной подъемной установки, управляемый по заданной тахограмме движения подъемных сосудов изменением величины момента на валу двигателя путем шунтирования его роторных сопротивлений, содержащий аналого-дискретную систему управления контакторами ускорения, блок постоянного тока для динамического торможения, узел сравнения на датчике действительной скорости и задатчике заданной скорости, а также механический тормоз с системой регулирования.

В предложенном устройстве в качестве формирователя выходных сигналов указанного задатчика использован магнитный усилитель, одна из обмоток управления которого подключена через сопротивление к одноименным выводам входа и выхода задатчика, а для формироваиия сигналов заданного ускорения применен нелинейный элемент, включенный между одноименными выводами входа задатчика и выхода датчика. Вход системы регулирования механическим тормозом соединен через дифферепцирующий элемент с выходом аналого-дискретной системы, а выход соединен со входом аналого-дискретной с»стемы.

Это позволяет улучшить гибкость и точность управления.

На фиг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 — характеристика нелинейного элемента; на фиг, 3 — принципиальная схема задатчика заданной скорости; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема устройства: на фиг. 5 — характеристики магнитных усилителей аналого-дискретной системы.

Fla фиг. l приняты следующие обозначе1о kllkkk: 1 — задатчик заданной скорости; 2 нелинейный элемент для формирования сигналов заданного ускорения; 3 — датчик действительной скорости; 4 — дифференцирующий элемент для формирования сигналов действи1елы1ого ускорения; 5 — аналого-дискретная система; б — дифференцирующий элемент;

7 — система регулирования механичеck èм тормозом; 8 — подъемная машина, Устройство работает следующим образом.

На вход задатчика 1 подается напряжение

U, которое изменяется ступенчато в соответс гвин с введенной программой, например, в результате замы кания-размыкания этажных выключателей путевого программного командоачпарата, приводимого от вала подъемной машины, и представляет собой предписанное установившееся значение скорости. Задатчиком это напряжение преобразуется в линейно изменяющееся в функции времени напряжеЗО ние U», заданной скорости, которое сравни257583 вается с напря>кением U„ действительной скорости, пропорциональным скорости подъемной машины. Разность 4 U == U», — U, подается на вход аналого-дискретной системы 5 и на вход системы 7 регулирования тормозом. На входы этих систем подается также разность а сигналов заданного а .„и действительного а, ускорений. Для формирования сигналов заданного ускорения применен нелинейный элемент 2, включенный между одноименными выводами входа задатчика 1 и выхода датчика >, т. е. на разность напряжений У„ и U,. Сигнал заданного ускорения пропорционален падению напряжения U„,, на элементе 2, который представляет собой типичную нелинейность с линейной зоной и участками насыщения (фиг. 2), поэтому прн достаточно большой разности U„, — U ñèãнал заданного ускорения сохраняется постоянным. Сигнал действительного ускорения а, формируется дифференцпрующим элементом 4, как производная напряжения U, действительной скорости. Таким образом, в устройстве осуществляется двухконтурное регулирование по скорости,и ускорению с воздействием на двигатель и тормоз подьемной машины, причем сиппал заданного ускорения формируетс: в каждый момент времени как функция между предписанным установившимся и действительным значениями скорости. Благодаря этому улучшается точность управления, Регулирование скорости подъемной машиHhI осуществляется изменением величиш.г момента М, На валу двигателя аналого-дискретной системой 5 и величины тормозного момеHТа Л1, системой 7 регулирования тормозом.

При движении подъемной маш шы с небольшой заданной cKopocTHIQ эти мОменть1 должны между собой рационально координироваться, так как в противном случае может возникнуть ситуация, при которой они в осно,ном будут гасить друг 1руга, что приведеT 1: перерасходу электроэнергии и черезмер;ш.:, износу тормозной системы. Подобное коор IHиирован110 производится путем подачи cHIIIHла с выхода системы регулирования тормозом на вход аналого-дискретной системы. Таким об разом, регулир ова1И1е момента М, на валу двигателя производится в функции тормозногО момента М,, а именно: прн некотором пороговом значении М, =- М, - подается импульс на отключение контактора ускоре11ия, т. е. уменьшение М, при 1! „. ==0 поступает разрешение на включение контактора ускоренп11, в диапазоне iN ) N, 0 момент М, не регулируется, При включении-отключении контакторов ускореш1я момент .И, :Ia валу двигателя изменяется скачком. В то же врем. системе регулирования тормозов присуща некоторая инерционность и поэтому наблюдаются нежелательные всплески и провалы скорости при его скачкообразном Ha>!C!Ie!IHII.,3,ля их устранения,на вход системы регулирования тормозом подается сигнал положитсльной гибкой связи по моменту двигателя путем соединения входа системы регулирования тормозом через дифференцирующий элемент с выходом аналого-дискретной системы. Это позволяет существенно форсировать переходный процесс в системе регулирования тормозом, Таким об1>азом, рациональная взаимная координация между моментами двигателя и тормоза позво ляет улучшить гибкость и точность регулиро10 вания скорости. В качестве формировател1 выходных сигналов задатчика заданной скорости (фиг. 3) использован магнитный усилитель >ИУ, охваченный глубокой гибкой отрицательной обратной связью через емкость С.

15 К точкам а и б диодного моста прикладывается разность напряжений U» и U»„, ". е.

К б = UBx "U» 1 . При Ua6 .,- - 0 В зависимости от его полярности, запираются диоды Д, и Д3 IHoo Д и Д4, и напряжения U» 6»д и Ul оказываются включенными последовательно в один общий контур с обмоткой ОУ управления магнитного усилителя, причем

U„, и U„,„действуют встречно друг другу, а UI согласно с тем из них, которое больше.

В результате происходит процесс изменения напряжения U „, до тех Ilop пока Г ао не обратится в нуль. Прп этом, если не принять каких-то специальных мер, функция U», (1).

1де t — время, будет близкой к экспоненте, з то время как она должна оыть прямой линией. Для получения ли1:ейного закона изм напря>кения 1 ... !30 BpCXICIIH 03H2 Н3

Обмоток управления магнитного усилителя --компенсирующая обмотка ОК вЂ” подключе1 а через сопротивление к одноименным выводам напряжений U» и U„,„ò. е. Иа их разность.

Математически строго можно доказать. что при правильном выборе соотношения между сопротивлениями PI H R> функция Ь „, (1)

40 будет линейной. Задатчик должен Об>еспечивать возможность индивидуального выоора величп » цы — — — для периодов пуска и замедления. ,для этого используется дополнительная оомотка ОД, ампер-витки которой в зависимости ст полярности приложенного к ней напряжения, например, в период пуска форсируют нарастание:1апряжен::1я 1J»,, а в период замедления сдерживают его убывание, или наЗо оборот. Напряжение U „, можно реверсиро«ать, если использовать реверснвный магнит1ый усилитель, 1ля формирования в случае

I:coáë0ëHмости сигнала сложной формы в ка I c c T I3 с со и р 0 Т11В.1 е н и я Д > ъ l О ж н 0 использовать

55 ш.линейные элементы.

Описанной блок-схеме cîîòâåòñòâóåò, например, принципиальная электрическая схема (фнг, 4) На чертеже обозначены статорпые контакторы В, Н, Д7, подъемный двигатель

60 ПД, реле дуговой блокировки РДБ; контакторы ускорения 1У. 2У, 8У, 7У, 8У (контакторы ускopeIIH 4У, 5У, 6У, имеющие аналогичные цепи управления, с целью экономии места опуще11ы), магнитные усилители I.ÈÓ, 2МУ, ЗМУ, 4;ИУ аналого-дискретной системы, соответст257583 венно с обмотками управления положительной связи ОПС-1, ОПС-2, ОПС-З, ОПС-4, напряжения OH-1-8; ОН-2-4 (с целью экономии места последовательно включенные обмотки двух усилителей обозначены, как одна с двойным индексом — например, обмотки OH-1 и

ОН-8 обозначены, как ОН-1-8), токовой отсечки ОT-1-2, ОТ-3-4, заданного ускорения

03-1-2, 03-3-4, действительного ускорения

ОУ-1-2, ОУ-8-4, рассогласования скоростей

OPC-1-2, OPC-3-4, связи по тормозному моменту ОУТ-3-4; реле управления 1РУ, 2Ра аналого-диакретной системы соответственно с катушками напряжения 1РУ„, 2РУ„и токовыми катушками 1РУ,, 2Pb,, реле управления 8РУ, 4РУ, аналого-дискретной системы, реле РП, магнитный усилитель системы регулирования тормозом 5МУ с обмотками управления заданного ускорения 03-5, действительного ускорения ОУ-5, рассогласования скоростей ОРС-5, гибкой связи по моменту двигателя ОГС-5, заданной скорости ОЗС-5, обмотка управления электропневматического регулятора давления ОРД, задатчик заданной скорости ЗС, тахогенератора ТГ, кремниевые стабилитроны СК вЂ” СК5, полупроводниковые диоды Д вЂ” Д7, конденсаторы С1 — С4, установочные сопротивления R> — R>.

Схема работает следующим образом. Контакторы ускорения 1У вЂ” 8h могут автоматически как включаться, так и отключаться. Включение производится в направлении от 1У „.

8У, при этом нечетные контакторы включает реле 1РУ, четные — 2РУ. Отключение производится в направлении от 8У к 1У, при этом четные контакторы отключает реле ЗРУ, нечетные — 4РУ. В двигательном режиме реле

1РУ управляется усилителем 1МУ, реле 3РУ вЂ”усилителем 3МУ. В динамическом режиме этп связи перекрещиваются — реле 1РУ управляется усилителем 3МУ, а реле ЗРУ вЂ” у.силнтелем 1МУ. Аналогично для 2РУ и 4РУ и усилителей 2МУ и 4МУ. Благодаря перекрещивающимся связям подача импульсов на включение реле от усилителей 1МУ и 2. ИУ приводит к увеличению ускорения и скорости как в двигательном, так и динамическом режимах, а от усилителей 3МУ и 4МУ к их уменьшению.

Усилители 1МУ вЂ” 4МУ имеют релейные характеристики за счет положительных связей через обмотки ОПС, .приведенные на фиг. 5, где

Uaaix — выходное напряжение усилителей, iW»« — ампервитки включения; iF „„-.,— ампервитки отключения, i W, — ампервитки обмоток OH. Так как iW„, )iW,,òî ампервитков iW, недостаточно для включения усилителей, и они лишь переводят усилители в режим готовности к включению. Величин а

Q 1 =iW вк«1% «определяет зону нечувствительности усилителей к входным сигналам, которая, в свою очередь, определяет амплитуду установившихся колебаний скорости при работе в режиме поддержания значительной заданной скорости. Напряжение подается одновременно либо на обмотки OH-1-8, либо

5О

ЭЭ

6О

65 на ОН-2-4, и в готовности к включению находятся одновременно либо усилители 1МУ и

3МУ, либо 2МУ и 4 ИУ. Обмотки управления, на которые поступают входные сипналы, включены между собой таким образом, что если, например, суммарные ампервитки усилителя

1.ИУ в результате воздействия входных сигналов возрастают, то ампервитки усилителя

3МУ уменьшаются, Благодаря этому постоянно имеется возможность либо включить, либо отключить очередной контактор ускорения.

Описанную схемную логику построения аналого-дискретной системы легко распространить также на статорные контакторы 8, Н и ДТ по аналогии с контакторами ускорения.

При этом будет достигнут автоматический переход нз двигательного режима в динамический, и наоборот, в функции входных сигналов.

На вход аналого-дискретной системы подаются следующие сигналы. Сигнал рассогласования заданной и действительной скоростей подается на обмотки OPC-1-2, OPC-3-4. При этом для согласования параметров задатчика

8С с параметрами узла сравнения используются делители напряжения на сопротивлениях

1с. и R;. R< и R-,, Сигнал заданного ускорения формируется на нелинейном элементе-стабилитронах СКз и подается на обмотки 03-1-2, 03-3-4, сигнал действительного ускорения формируется дифференцнрующим элементомконденсатором С, и подается на обмотки

ОУ-1-2, ОУ-3-4. Сигнал токовой отсечки подается в функции тока ротора на обмотки

ОТ-1-2, OT-3-4. Так как получить информацшо о величине непосредственно тормозного момента затруднительно, то связь по тормоз ому моменту осуществляется путем включения обмоток ОУT-3-4 на напряжение магнит ого усилителя тормоза 5.ИУ, которое с доев таточной степень1о точности можно считать пропорциональным тормозному моменту, Конденсатор С сглаживает пульсации напряжешя, а стабилитрон СК5 определяет величину порогового значения тормозного момента. при котором происходит отключение контакторов ускорения. Если последовательно с обмоткам:t

ОУТ-3-4 включить также обмотки ус|пителей

1МУ и 2МУ, то связь по тормозному моменту будет также накладывать запрет на увеличение момента двигателя. В режиме динамического торможения эта связь нежелательна, и поэтому она отключается. Если пуск машины ссуществлястся по ускорению, то цепь обмоток ОРС-1-2, ОРС-3-4 размыкается контактом реле РП, кату шка I DTop010 Бк1!очена через диод Д; на напряжение заданного ускорения.

Включение контактора 1У производится с выдержкой времени, необходимой для натяжения системы, Эта выдержка достигается за счет заряда конденсатора С. через диод 9> н сопротивление R-., что обусловливает появление установившегося тока в обмотках OH-1-3 с некоторым запаздыванием. После вк.поченпя 1У конденсатор С, разряжается практн257583 чески мгновенно через диод Д4. В периоды п > ска и замедления в момент Бкл!О Ieli1151 контак1оров ускорения наблюдаются значительные всплески действительного ускорения. Чтооь| это не приводило к отклночению контакторов ускорения, обмотки 03->-4 в период пуска (предполаг".åòñÿ всегда пуск в двигательном режиме) и обмотки 03-1-2 в период замедления (предполагается всегда замедле!!ие в дпídìè÷åeI4oii режиме) употребляют повышенный ток благодаря шунтпрующему действию диодов Д! и Д, по отношенгно к сопротнвлеRI ii R, Ee !H под действием стати !еской неурав.. овешенности начнет разворачиваться с ускорегпаем. большим уставки, то контакторы ускорения нксночаться не будут. По дости>кении подсинхронной скорости произойдет пробой стабилитрона СК4. Схе1!о!! это будет воспринято, как отсутстзие ускорения, контакторы начнут гключаться в максимально возмо>кном темпе, и ротор оудет закорочен.,гесиоды Дб и Д исклю чают взаимное влияние напряжений

U,„и U, друг на друга.

На вход системы регулирования механическим тормозом подаются следующие сигналы. рассогласования скоростей на обмотку 0РС-5, заданного ускорения !Ia обмотку 03-О, действительного ускорс !ия на обмотку ОУ-5, гибкой связ. по моменту двигателя на обмотку

0>" С-5, включенну!о на напряжение, пропор. циональное току ротора, через днфференцирующий элемент-конденсатор Сэ.

Основное замедлеш1с одъем ной !1ашин! целесообразно осуществляется в режиме дина>ИИ !eСкоГО торМОже»иЯ, а мe. ;а11иЧЕСкИi! тОР моз должен сl о «подстрахов!!вать», т, е, вступать в работу только в том случае, если IIIvaми !еское Topможение пс !ем> -лиоо Iie c."IpßHляется с возложенными на него задачами.

Если подьемная машина работает в режиме поддержания значительной заданной скорости (порядка 2 !1/eel; и более), то механический тормоз также не должен вступать в раооту, поскольку при этом допускаются сравнительно большие установившиеся колебания скорости и, следовательно, контакторы ускорения будут включаться-отключаться достаточно редко. Неучастие тормоза в работе в указанных случаях достигается за счет обмотки 03С-5, которая при достаточно оольшой

=-аданной скорости смещает характеристику усилителя 5.:ИУ в сторону растормаживания на некоторую постоянну!о величину Олагодаря срезавшему действию стабилнтрона СК-„

Предмет изобретения

Лвтоз!атизированн!.!!! асинхронный электропривод шахтной подъемной установки, управляемый по заданной тахограмме дви>кения

20 подъемных сосудов изменением .величины момента на валу двигателя путем шунтирования его ротор Ihlx сопротивлений, содержащий аналого-дискретную систему правления контактораъ!!! ускорения. Олок пОстОяннОГО тока

>5 для ди1!амического торможения, узел сравнения на датчике действительной скорости и задатчике заданной скорости, а также механический тормоз с системой регулирования. 07.1ича1ои4иися тем, что, с целью улучшения liio30 кости и точности управления, в качестве формирователя выходных сигналов указанного задатчика использован магнитный усилитель, одна нз обмоток управления которого подклю35 ена чсрез сопротивление к одноименным выводам входа и выхода задатчика, а для формирования сигналов заданного ускорения применен нелинейный элемент, включенный меж,Iy одноименными выводами входа задатчика

40 и выхода датчпгка, причем вход системы регулирования механическим тормозом соединен через дифференцирующпй элемент с выходом аналого-дискретной системы, а выход соединен со глодом аналого-дискретной системы.

25?583

7Му 2Му

ЯМУ ФМУ с К „

Юл

Составитель Б, Минц

Текред 3. Н. Тараненко Корректор Е„Н. Миронова

Редактор Э. Рубан

Заказ 247/2401 Тирани 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, >К-35, Раушская наб.. д 4/5

Тип. Харьк. фил. пред, «Патент»