Устройство для управления механизмом экскаватора

Устройство для управления механизмом экскаватора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСДНИИ 77ЗЛ2

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.12.78 (21) 2701530/29-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Е 02 F9/20

Н 02 Р5/06

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 621.879 (088.8) Опубликовано 23.10.80. Бюллетень №39

Дата опубликования описания 28.10.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Кузнецов и Ю. М. Иржак (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМОМ

ЭКСКАВАТОРА

Изобретение относится к автоматизированному электроприводу, а точнее к тиристорному электроприводу с реверсом поля двигателя.

Известны устройства для управления двигателем постоянного тока с реверсом поля, содержащие контур регулирования якоря, контур регулирования тока возбуждения и контур регулирования скорости с тахогенератором (1).

Однако указанные устройства с тахогенератором нецелесообразно использовать на экскаваторах в связи с трудностью размещения тахогенераторов и их невысокой надежностью, а также низкими требованиями к точности регулирования скорости экскаваторных электроприводов. 15

Известно также устройство для управления тиристорным электроприводом постоянного тока, содержащее нереверсивный преобразователь в цепи якоря двигателя и реве спвный преобразователь в цепи его возбуждения, контур регулирования тока якоря, датчик ЭДС и контур регулирования тока возбуждения с нелинейным преобразователем в цепи обратной связи, соединенный через блок задания тока возбуждения с выходом регулятора скорости (2) .

Недостатком упомянутого тиристорного электропривода является большая зона неуправляемости. По длительности эта зона равна времени реверса тока возбуждения от номинального значения одной полярности до номинального значения другой полярности. В течение этого времени изменения потока двигатель не может развить момент требуемого направления, так как в соответствии с алгоритмом работы логического устройства и диаграммой работы привода ток якоря равен нулю. В это же время не может быть отработана команда на новое изменение направления момента двигателя (его потока), которое определяется по знаку выходного сигнала регулятора напряжения, так как этот регулятор на все время реверса потока блокируется. Из-за наличия длительной зоны неуправляемости увеличивается время отработки приводом сигнала задания и уменьшается его производительность.

Цель изобретения — повышение производительности экскаватора путем уменьшения зоны неуправляемости привода.

773212

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком деления, ключевым элементам и релейным элементом с зоной нечувствительности, причем блок деления первым входом подключен к датчику

ЭДС, вторым входом — к выходу нелинейного преобразователя и ко входу релейного элеме1п а с зоной нечувствительности, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элем1ента, включенного в цепь обратной связи блока задания тока возбуждения, а выход блока деления под-

1-1а фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работы элементов устройства в наиболее сложных режимах работы (при уменьшении скорости вращения двигателя и при ег0 последующей остановке).

Устройство представляет собой многоконтурную систему регулирования, которая управляется от задатчика 1 скорости. и подключенного ня задающий вход регуляторя 2 скорости. Выход регулятора 2 скорости .:врез последовательно соединенные 10BH 100KBé y30JI 3 блОKHpOBаHHR TOKа и ВВЕН0 вь|деBEння MOllgJIR 4 110+KJIIOLIeH к задающему входу регулятора 5 тока якоря, а также через блок 6 задания тока возоуждения к задающему входу регулятора 7 тика возбуждения. Этот регулятор своим выходом соединен с реверсивным преобра:«0BB cлем 8 цепи возбуждения, к выходным зажимам которого присоединена обмот361 ка возбуждения двигателя 9 н последоватслы 0 с ней датчик 10 тока возбуждения.

Датчик 1О соединен через нелинейный преобрязоватсль 1 со входом обратной связи регул-,:.-npa 7 тока возбуждения, одним из входов блока 12 деления, управляющим вхо- 35 дом логи1еского узла 3 блокирования тока якоря и со входом релейного элемента 13 с зоной нечувствительности. Выход этого элемента подключен к управляющему входу ключевого элемента 14, включенного последовательно в ц пь положительной обрат4О ной связи, охватывающей блок 6 задания тока возбуждения. Выход регулятора 5 тоKB якоря подкл10чен к нереверсивному преобразователю 15 цепи якоря, к выходным зажимам которого подсоединены последовательно включенные якорь двигателя 16 и датчик 17 тока якоря. Датчик 17 тока якор>l соединен со входом обратной связи регулятора 5 тока якоря и с одним из входов датчика ЭДС 18, второй вход которого присоединен к якорю двигателя 16. Выход датчика 18 ЭДС подключен ко второму входу блока 12 деления, выход которого соединен со входом обратной связи регулятора 2 скорости.

5$

Схема фукнционирует следующим образом.

При уменьшении сигнала с задатчика 1 скорости в момент времени t изменяется полярность напряжения U на выходе регулятора 2 скорости, так как текущее значение скорости становится больше заданной.

Блок 6 задания тока возбуждения служит для формирования сигнала заданного значения потока Ф для контура регулирования тока возбуждения. Характеристика блока может быть или релейна, или близкой к ней со смещенным нулем. В обоих случаях напряжение насыщения характеристики выбирается таким, чтобы оно задавало Н0 1инальHîå значение потока Ф„" . В случае применения блока, имеющего характеристику со смещенным нулем, необходимо выбрать коэффициент усиления блока таким, чтобы блок попадал в насыщение, т. е. задавал номинальное значение потока во всех реж;1мах, кроме полнои остановки двигателя; мещение нуля характеристики блока ус ановить таким, чтобы при полной остановке двигателя, когда выходное напряжение регулятора 2 скорости равно нулю, выходное напряжение блока вызывало появление потока.

Кроме этого, коэффициент усиления по цепи положительной обратной связи, охватывающей блок 6 задания тока возбуждения, выбирается большим критического значения, а коэффициент усиления по цепи задания этого блока таким, чтобы при включенной цепи положительной обратной связи выходное напряжение блока не изменя,1ось при любых изменениях выходного напряжения U регулятора 2 скорости.

При изменении полярности на выходе регулятора 2 скорости изменяется полярность заданного значения потока Ф на выходе блока в задания тока возбуждения с + Ф":„ на -Ф„". -В этот же момент начинается реверс потока двигателя Ф", производимый контуром регулирования тока возбуждения, включающим в себя регулятор

7 тока возбуждения, управляющий преобразователем 8 цепи возбуждения. Ток обмотки 9 возбуждения измеряется с помощью датчика 10 тока возбуждения.

В момент времени t, когда поток уменьшается до значения + Фт и выходной сигнал релейного элемента 13 с зоной нечувствительности падает до нуля, вследствие чего замыкается ключевой элемент 14.

Ключевой элемент 14 предназначен для включения цепи положительной обратной связи, охватывающей блок 6 задания тока возбуждения, когда выполняется условие

/Ф/ < Ф П1>„, т. е. при увеличении погрешности вычисления скорости сверх допустимых пределов. Выполнение указанного выше условия обеспечивается за счет выбора ширины зоны нечувствительности релейного элемента 13 равной 2Ф „, Эта связь при выполнении сформулированных выше условий настройки позволяет сохранять (или «запоминать») заданное

773212 значение потока - Ф„":, имеющееся на выходе блока перед моментом срабатывания ключевого элемента 14, независимо от последующего изменения его входного напряжения U1)i.. Такое изменение напряжения L pc. происходит в промежуток времени из-за нарушения нормального режима работы блока 12 деления.

Блок 12 деления предназначен для вычисления скорости двигателя, осуществляемого путем деления ЭДС двигателя Е на поток Ф. Информацию о величине ЭДС дает датчик 18 ЭДС, связанный с преобразователем 15 якорной цепи, г информацию о величине потока — нелинейный преобразователь 11, характеристика вход-выход которого моделирует характеристику намагничивания. Сигнал ь! На выходе блока 12 деления пропорционален с известной точностью скорости 1) якоря двигателя 16, если вь)полняется условие /Ф/ )Ф)))1„, где Ф,, —— наименьшее значение выходного напряжения нелинейного преобразователя !1 (т. е. 2О наименьшее значение делителя), при котором погрешность операции деления лежит еще в допустимых пределах (такое напряжение указывается в технических данных блоков деления). Теоретически, в это врет

23 мя напряжение L может принимать любое из значений в диапазоне от — Uр до

+ U, где U), — напряжение нясыщенйя регулятора .2 скорости (область во;— можных значений напряжения Up@ на фи . 2 выделена штриховкой). К моменту времени и когда поток двигателя достигает зчачения - Ф)))„, восстанавливается нормальная работа блока 12 деления и нгпряжение U принимает значение — U "

В момент времени t s срабатывает релейный элемент 13, вследствие чего ключевой элемент 14 размыкается. Хотя цепь положительной обратной связи при этом размыкается, однако изменение полярности задашюго значения потока Ф " не происходит, так как напряжение Ь !)с имеет ту же полярность, что и перед замыканием ключевого элемента. В момент времени (.ь когда двигатель достигает скорости, близкой к заданной скорости вращения а1, меняется полярность напряжения U, заданного значения потока ф " и начинается реверс потока в обратную сторону. В течение времени T g—

t 6, когда поток изменяется от значения - Ф до + Ф1, происхсдит замыкание и размыкание цепи положительной обратной связи по аналогии с описанным выше. При

50 этом изменение напряжения Upc (заштрихованная площадь), вызванное нарушением нормального режима работы блока 12 деления, также ие приводит к изменению заданного значения потока + Ф .

$S

В начальный момент остановки t уменьшается до нуля сигнал co" заданного 3Н2чения скорости на входе системы. Это приводит к изменению полярности напряжения

L р и заданного значения потока двигателя Ф" 11, в свою очередь, к реверсу потока двигателя Ф. По аналогии с описанным выше работает система при изменении потока в диапазоне + Ф n — &nein (прсмежуток времени t q- — t д) . В момент времени

1„скорость двигателя уменьшается до нуля. До нуля уменьшается также напряжение U на выходе регулятора 2 скорости и ток якоря III . Напряжение Ф" на выходе блока 6 задания тока возбуждения принимает при этом значение Ф,", задаваемое смещением нуля хграктеристики блока, о котором I 0!3opHлось выше. Поток двигателя Ф спустя определенное время принимает значеHHp Ф!). Такое уменьшение потока после остaHoaKи двигателя позволяет обеспечить подобное протекание процесса пуска в обе

EC1H iKP il0TOK ПОСЛ OCTBHOBKH имое- 03Но из номинальных значений, что

iiмеет место ири релейной характерИстике олокя 6 3HËHHHH тока возбуждения, то процессы пуска в обе сTopoHII згметно отличаются. Так, при п)ске в одну сторону двиггТP. ib способен Cp33), )KP C0332Tl )10)iPHT H) )Kного направления, а в другую — лишь после реверса потока. Ух!еиьц ение потока после остановки позволяег кроме того получить !!.!явное иарястян1:1е моменты при пуске за

cче.- плавного í- растания потока, что имеет

: i&IH)p значение для ряда- механизмов. !

, якоря v pHcciioтренн:-.. режимах ря0 О т!; ! .) ф 0 р м е 11 О в т o p H p T х1 О д . ь и г и 1) я ж е!

IИЯ c ("- ЗЯ ИC . i. ИСЧЕHHC ПРО. ). ж) 1 КОВ, KOI .!3 рыб)ОТ1!еT,лo! H ICPKHH гЗе.! 3 д, я 0,!oKHpoHK0ря,:!змеp" cú:0":) датHI iioi)1 17 тоня.

/ :01ичегкий узел, связанный через зге !О

8 çi. c-, Iеi!Hÿ модуля 4 блокироваHIIH TQK2 яко,. Я ) с 1)ег, IH i);)1 ".1 5т:окз Якоря I! Pt диыз-! ычР и, IH ТОГО, !TOáhl снижя Гь сигнал задания с контура тока якоря на время, когда при текущем HHIIðàâëåíèè потока не может быть созда)! момент требуемого направления. Это нгпрявлеHi!p 3ядыет полярность напряжеH ÿ Up. иа ьыходе рег,ляторя 2 скорости. Приме!CHHP логического узла позволя«т сократить время обработки сигнала задания скорос и )" на входе системы. При работе "oãH÷pcKOão узла )0K якоря двигы-! б p3B(li и ilo, я 3 0 происхОдит моменты, когда полярность напряжения (..!1. и направление потока Ф нс совпадают. T"K же, кгк и напряжение (., р . ток якоря при наружении нормальной pa60T! I блока деления может принимать любые значения из области, обозначенной штриховкой. При этом от величины тока якоря переходный процесс изменения скорости, практически, не зависит, так как в это время поток двигателя. а следовательно, и его момент близки к нулю.

Таким образом, при использовании устройства момент требуемого направления соз773212 дается за время, в течение которого поток изменяется от номинального значения 1- Фн (- C>g) до значения - Ф вл (+ Ф ), близкого к нулю, т. е. по сравнению с известным зона неуправляемости сокращается почти в два раза. Кроме того, управление приводом улучшается еще и потому, что команда на изменение направления момента (потока двигателя может быть отработана в течение всего времени реверса потока от номинального значения одной полярности до номинального значения другой полярности, за исключением непродолжительного периода, в течение которого поток изменяется от значения + Ф», (- Ф »ь ) до значения

Ф;„(+Ф „). Уменьшение же зоны неуправляемости в устройстве позволяет повысить производительность экскаватора.

Формула изобретения

Устройство для управления механизмом экскаватора с электроприводом, содержащее нереверсивный преобразователь в цепи якоря двигателя и реверсивный преобразователь в цепи его возбуждения, контур регулирования тока якоря, датчик ЭДС и контур регулирования тока возбуждения с нелинейным преобразователем в цепи обратной связи, соединенный- через блок задания тока возбуждения с выходом регулятора скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности экскаватора путем уменьшения зоны неуправляемости привода, оно снабжено блоком деления, ключевым элементом и релейным элементом с зоной нечувствительности, причем блок деления первым входом подключен к датчику ЭДС, вторым входом — к выходу нелинейного преобразователя и ко входу релейного элемента с зоной нечувствительности, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, включенного в цепь обратной связи блока задания тока возбуждения, а выход блока деления подключен ко входу регулятора скорости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР эо № 375743, кл. Н 02 Р 5/06, 25.05.70.

2. Тиристорный электропривод постоянного тока для гусеничных механизмов крупных экскаваторов. ссЭкспресс-информация»

Сер, Автоматизированный электропривод, 1975, выг. 4, реф. 19.

7732I2

Составитель А. Кузне цо в

Редактор Ю. Петрушко Техред К Шуфрич Корректор Н. Бабинец

Заказ 7451!39 Тираж 7! 3 Г!одписно"

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4