Устройство для управления электроприводом постоянного тока механизмов экскаватора

Устройство для управления электроприводом постоянного тока механизмов экскаватора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соц,иалистич вских

Реслублик

oi> 663794

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ (61) Дололиителъиое к аат. саид-ау,в 482854 (22) Залалеио 311274 (21) 2090556/29-03 (51)М. К .

E 02 F 9/20

Я 02 P 5/22 с присоедииеиием эалаки H9—

Государственны Я ноинтст

СССР по 4Флям НЗобрстсннЯ н открытнЯ (23) Приоритет (53) УДК 621.879. .34 (088.8) Опубликовано 25,05.79.6юллетеиь Йо) 19

Дата олубликоааиия описаиил 30. 05. 79 (72) Авторы изобретения

М. В. Мительман, В. П. Воинов и П. П. Мирсыкин (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА МЕХАНИЗМОВ ЭКСКАВАТОРА каватора.

Устройство относится к электроприводам постоянного тока механизма поворота одноковшовых экскаваторов, отрабатывающего заданное перемещение с переменным моментом инерции на валу электродвигателя.

Известно устройство, содержащее регулируемые преобразователи в цепи якоря и в цепи возбуждения электродвигателя, цепь обратной связи по току якоря с регулируемой. в функции тока возбуждения уставкой, датчики тока якоря напряжения на якоре и тока возбуждения, в котором датчик тока якоря через функциональный преобразователь подключен к одному из вхо- . дов регулируемого преобразователя в цепи возбуждения, к другим входам которого подключены через нелинейный элемент датчик напряжения на якоре электродвигателя и выход логического элемента И входы которого соединены с датчиком напряжения на якоре электродвигателя и дополнительным датчиком тока якоря электродвигателя (1).

Однако известное устройство характеризуется большими энергетическими затратами и большим временем обработки заданного перемещения, Целью настоящего изобретения является повышение производительности экс5

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство дополнительно снабжено двумя датчиками положения ковша, двумя функциональными пре 0 образователями и двумя множительными устройствами, входы одного из которых подключены к обмотке регулятора тока, а выходы через второе множи-. тельное устройство соединены со входами функциональных преобразователей, к выходам которых подключены датчики йоложений ковша.

На фиг. 1 — принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — характеристи« ки блоков нелинейности.

Устройство включает в себя якорь электродвигателя 1, присоединенный к источнику 2 регулируемого напряжения, у которого на входе имеется суммирующее входное устройство 3 (например, магнитный усилитель). В цепь отрицательной обратной связи по таку электродвигателя 1 включены потенциометр 4, диоды 5 и обмотка обратной

663794 4 связи 6 по току источника 2 регулиру- сигнал б емого напряжения. Потенциометр 4 под- нимальный ток возб ал, о уславливающий некоторый миключен к выхо е ду регулятора 7 то- возбуждения 11 элект о вига альный ток возбуждения в обмотке ка якоря. Задающ я обмотка 8 регуля7 тока яко я по лючен следовательно ма а че- Поэтом на в

Реэ ф нкциональный преобразователь ,9 к датчику 10 тока возб дення 5!" Л "ЙМЮалейр вследст»вие чего на зач нн м - у 6 H 11 ."в" ДающУ б обмоткУ 8 РегУлЯтоРа тока 7 бдения электродвигат я 1 и ис- подается минимальный сигнал и напря,жение на выходе регулятора тока 7 неМеющим вхрдное сумм рую " I П щее уст йство 13 (например, маг- 1О Ри подаче напряжения в цепь зайан тн и уси тель) . Задающая об, от- ° .ющей обмоткй 22 на выходе источника ка 14.через функциональн п б — Р У Руемр О напРЯжениЯ поЯвитсЯ ..ватель 15 присоединена к выходу до-: рео разо- неболЬШОе НаП я

ПОлнительнОгО датчика тОка 16 06мот этого нап яж ка 17, служащая для компенсации влия- f5 потечет ток относи° мот . ктродвигателя 1 ния статического момента на валу эл

5 тельно малой в тродвигателя на темп разгона и тормо- лек- величина 6 е

" жения, присоединена к выходу логичес- мо- чением нап я

™И 18 K одн му из функциона ьнс г реобраэовател та присо- 2О такова что т я дру ельно якорю электро-" гателя до око

КроМе входа огического передачах н

18 параллельно датчику тока воэ невы цементы цепи ОбРат- ра

Ра за Ора влек тродвига тель

6) Обмотка 20 обратной связи по <т.е.момент, который обеспечивает пони13 подключена пОСлЕдователЬНО С блО- oR

= ggmjg é 21 состоящего, на- После о

30 онов, сцепления и лектродвигателя

22 формой прожходи ударный всплеск

3 — аьеческой составляющей тока якон к ди»

° - - ной цейи электродвигателя, что приво я

Обмотка 23 обратной связи по наеристикой функционального преобразо атЕл 1 к йcтва иача у,ейс вия полож ьной об

24. Один Hg входов ИИОжительнОГО уст

24. еН параллельHo rrrro

Рю электродвигателя 1. Второй вход 4р н а и к росту оэ уждения на вы- м ожительного устройства 24 подключен к выходу множительного устРойстн у из входов множитель-. об нотке 11 возбуждения эле

o трбйства 25 одк чен выход теля. Поэтому вследстви дейст ия Й а к гом функционального преобразователя 26 цепи положительной обр и другому — выход функционального (датчик 10 Тока —. функциойальный препреобразователя 27. к выходу функцимотка регулятора писое и е

Онального-,еобразователя 26 и 27 8 РегУлЯТОРа 7 ток а якоря — потенр едииен выход датчиков положения цис" етр -4) соответственно. В ка- держки действия отрицательной обрат честве таких датчиков могут быть исы, например, на эйскавато- пОтенЦИОметР 4 — обмотка 6), т.е. рах типа прямая лопата сельсин- под действием такой сквоз и д ики положения механизма на тельной ОбРа™ой свЯЭ зно положии, происходит 6Н могут быть р подь м . Аналогичные датчики . строе нарастание тока я якоря и магнит-- жимейены на экскаватор 55 Мого потока т е м "ента Ве ина аглайнах. тока возбуждения я ограничивается блаоптималь- блока. 15 °

Устройство для получения опт од кого поворота -одноковшового экскаватора работает следующим образом. По мере Роста ток до подач сигнала в цепь задающей 6О пряжение аю мряж ж а як ре электродвигателя 1.

" б к 2 ток ля1ра я электродвигате» атная вны нулю. Поэтому за аю ,р связь по напряжению на якор мотка 14 по ает д щая об-, (по цепи якорь электродвигателя 1 е получает, благодаря действию один иэ вХО "ов дов блока умножения — выразователя 15, ход блока умножения — обмотка 23 регу(1вьи 24 яд Uååõ 25, 5 5637 лятора тока якоря и т,д.) . Эта отрицательная обратная связь ограничивает максимальное значение тока якоря. Так как напряжение на выходе блока умно- женйя 24 определяется соотношением а напряжение на выходе блока умножения 25 определяется, благодаря дейст- 1О вию датчиков 28 и 29 и функциональных преобразователей 26 и 27, положением ковша, то при определенной функциональной зависимости вход-выход блока

26 и 27 можно получить в полном соот- 15 ветствии с теорией оптимального управления линейную зависимость:

3 = GD .ПНЮ

По мере разгона якоря электродви гателя 1 и роста напряжения на нем вследствие действия отрицательной об-, ратной связи по напряжению (якорь 1 ,блок. умножения 24 — обмотка 23 25 регулятора 7) происходит умноже» ние задержки действия отрицательной обратной связи по току (датчик Тока 19 — диоды 5 — потенциометр 4— обмотка обратной связи 6) . Вследствие 30 этого уменьшается действие положитель ной обратной связи (датчик 16 — функциональный преобразователь 15 — обмотка 14 — выходное устройство 13— источник 12 — обмотка 11 — датчик то35 ка 10. — функциональйый преобразователь

9 - обмотка 8) . Под действием этих факторов происходит линейное по времени спадание тока якоря 1, причем величина наклона характеристики 3 = f(6)

Я определяется в соответствии с теорией .оптимального управления моментом инерции системы, т.е . в первую очередь положением ковша. При изменении положения ковша меняется напряжение на входе блока умножения 25, что приво45 дит к изменению коэффициента отрицательной связи и наклона характеристики 3„ (t) к оси t.

По мере спадания тока якоря 1 умень. шается ток обмотки 14 и, следователь- 5О но, ток обмотки возбуждения и магнитный поток электродвигателя. Этот процесс при больших углах поворота продолжается до достижения магнитным потоком минимальных значений, определяемых формой характеристикй функционального преобразователя 15. Спадание тока возбуждения и разгон .электродвигателя форсируется благодаря действию обмотки

20 и преобразователя 21 (см. фиг. 1) . ЬО

При уменьшении или снятии напряжения, приложенного к цепи обмотки 22, начинается тормозной процесс. Этот процесс например, при полном снятии напряжения с цепи обмотки 22 протекает так: при 65

94 6 исчезновении тока в цепи обмотки 22 ток в якорной цепи якоря электродвигателя 1 снижается до нуля, а затем меняет знак. При переходе тока через нулевое значение ток возбуждения в обмотке ll как и при трогании с места, принимает минимальное значение °

Напряжение на выходе регулятора тока в этом режиме ниже, чем при трогании благодаря размагничивающему действию обмотки 23, Поэтому выбор зазора в более опасном режиме начала торможения в предлагаемой схеме происходит с еще меньшими динамическими нагрузками, чем в случае прототипа. После изменения знака ток в якоре через цепь отрицательной обратной связи по току (датчик 19 — диоды 5 — потенциометр 4 — обмотка 6) поддерживается напряжение источника 2 так, чтобы ток не превышал допустимых для данного режима значений. Одновременно после изменения знака тока, перестают совпадать знаки тока и напряжения.на

:входе логического элемента И 18.

В результате на его выходе появится ,сигнал х 1 °, что приведет к появлению некоторого тока в обмотке 17, который создает ампервитки, направленные противоположно ампервиткам задающей обмотки 14. Напряжение на выходе элемента 18 будет в продолжении всего времени торможения. Поэтому в тормозном режиме магнитный поток и ток якоря электродвигателя, а следовательно, и момент будут ниже, чем в двигательном, что скомпенсирует влияние статического момента на интенсивность разгона и торможения.

B момент окончания выбора зазора при переходе в тормозной режим, как и йри трогании с места, происходит всплеск тока якоря 1. Под действием этого тока снова начинает действовать положительная обратная связь (по цепи датчика тока 16 — функциональный преобразовате)ть 15 — обмотка 14— суммирующее устройство 13 — источник

12 — юбмотка 11 — датчик тока 10— функциональный преобразователь 9— обмотка 8 — регулятор тока 7 — потенциометр 4 — диоды 5 — датчик тока 19обмотка 6 — суммирующее устройство 3 источник 2).

В резуЛьтате действия этой положительной обратной связи начинается быстрое нарастание магнитного потока и э.д.с. в якоре электродвигателя 1 и, следовательно, тока якоря. Однако вследствие ограниченного уровня напряжения источника 2 (например, вследствие насыщения, если источник 2 является генератором) рост тока якоря электродвигателя 1 может быть ограниченным только при ограничении э.д.с. в якоре электродвигателя 1. Для этого при достижении максимального значения резко усиливается ток через функцио663794 нальный преобразователь 21 и обмотку

20. Ампервитки, создаваемые обмоткой

20, частично компенсируют действие ампервитков обмотки 14, в результате чего ограничивается дальнейший рост э.д.с. и тока возбуждения. IIq мере торможения электродвигателя растет 5 ток обмотки возбуждения 11 и снижается напряжение на якоре электродвигателя 1. Это снижение напряжения позволяет увеличить напряжение на выходе регулятора тока и обеспечить необ- fp ходимое для оптимальной обработки перемещения лйнейное нарастание тока.

Линейное нарастание тока якоря 1 обеспечивается совместным действием преобразователя 21 и обмоток 20 и 23.

При достижении скорбсти электродвигателя близкой к номинальной, в соответствии с характеристикой блока нелинейности 21 перестает протекать ток через обмотку 20. В результате появляется возможность дальнейшего увеличения тока обмотки возбуждения

11 и по мере уменьшения скорости и напряжейия на якоре 1 тока якоря.

Темп линейного нарастания тока якоря . и в тормозном режиме определяется в, зависимости от положения ковша, т.е., от напряжения на выходе датчиков 28 и 29 (по цепи датчики 28 и 29 — функциональные преобразователи 26 и 27— блок умножения 25 — вход блока умножения 24). По окончании тормозного режима ток и напряжение на якорной цепи становятся равными нулю, исчезает сигнал на выходе элемента 18, и схема приходит в исходное состояние.

Изобретение позволяет за счет форсирования оптимальных тахограмм значительно сократить потери в якоре электродвигателя, сократить цикл отработки перемешения, оптимизировать процессы в системе с переменными параметрами, Формула изобретения

Устройство для управления электроприводом постоянного тока механизмов экскаватора по авт.св.. в 482854, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью"повыаенця производительности экскаватора, оно дополнительно снабжено двумя датчиками положения ковша, двумя функциональными преобразователями и двумя множительными устройствами, входы одного из которых подключены к обмотке регулятора тока,. а выходы через второе множительное устройство соединены со входами функциональных преобразователей, к выходам которых подключены датчики положений ковша.

Источники информации, принятые во ,внимание при экспертизе

1. авторское свидетельство СССР

М 482854, кл. Н 02 P 5/22, 1971 (проТотип).

663794

«у «ю«

ulHJ

Заказ 2948/26 Тирам 776 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.1l3035, Москва, X-35, Раушская наб...д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Увгород, ул . Проектная, 4

Составитель P. Гладун

Редактор Т. Авдейчик Техред С.огай Корректор Г. Решетник