SU1339852A1 - Электропривод подъемной машины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подъемных машин. Целью изобретени   вл етс  повьппе- ние производительности путем уменьшени  времени цикла и повышени  на- дежности работы электропривода. В устройстве предусматриваетс  изменение знака статического момента при спуске груза подъемной установкой. Исключаетс  одновременна  и взаимосв занна  работа контуров возбуждени  и токов  кор  и устран ютс  слабо затухающие колебани  тока  кор  и возбуждени  при отработке нулевого статического момента. В электроприводе исключаютс  рассогласовани  между заданной и действительной частотами вращени  после повторного пуска при несовпадении знака на выходе датчика нагрузки знаку действительного статического момента. 1 ил. § (Л с 00 IX) 00 ел N3

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к реверсивным электроприводам посто нного тока подъемных установок.

Цель изобретени  - повышение производительности подъемной установки путем уменьшени  времени цикла и повышени  надежности работы электропривода .

На чертеже изображена функциональна  схема электропривода.

Электропривод подъемной машины содержит электродвигатель 1 посто нного тока,  корна  обмотка которого подключена к нереверсивному вентильному преобразователю 2, в канал управлени  которого включен) последовательно соединенные блок 3 задани  частоты вращени , исполнительна  цепь 4 блока 5 задержки и за- датчик 6 интенсивности, выполненный в виде задатчика 7 рывка и задатчи- ка 8 ускорени , а также последовательно соединенные интегральный 9 .и: пропорциональный 10 регул торы частоты вращени  и регул тор 11 тока  кор , а обмотка 12 возбуждени  электродвигател  подключена к: реверсивному вентильному преобразователю 13, в цепь управлени  которого включены последовательно соединенные блок 14 задани  номинального тока возб-ужде- ни  и регул тор 15 возбуждени , соединенные с входами соответствующих регул торов датчик 16 частоты вращени , датчик 17 тока  кор  и датчик

18тока возбуждени , релейный элемент 19 управл ющие входы которого соединены с выводами исполнительной цепи 4 блока 5 задержки, переключающие блоки 20 и 21 и датчик 22 нагрузки , при этом один вывод исполнительной цепи 23 релейного элемента

19подключен к входу пропоргдионально го регул тора 10 частоты вращени .

Кроме того, электропривод содержит триггер 24 с автоблокировкой, блок 25 запоминани , компараторы 26- 28, логический элемент И 29 и релейные элементы 30 и 31, при этом вход компаратора 26 соединен с выходом датчика 17 тока  кор , входы компаратора 27 подключены к выходу датчика 16 частоты вращени  и к выходу . задатчика 8 ускорени , входы компаратора 28 соединены с входом и вькодом задатчика 8 ускорени , а выходы компараторов 26-28 через логический

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

элемент И 29 подключены к входу установки блока 25 запоминани , его вход сброса соединен с датчиком 18 тока возбуждени , а выход блока 25 запоминани  соединен с входом сброса блока 5 задержки и входом установки триггера 24 с автоблокировкой, выход последнего подключен к управл ющей цепи переключающего блока 20, цепь управлени  переключающего блока 21 присоединена к выходу блока 3 задани  частоты вращени , исполнительные цепи переключающих блоков 20 и 21 соединены последовательно и включены между вторым выводом исполнительной цепи 23 ре-лейного элемента 19 и выходом датчика 22 нагрузки, исполнительные цепи второго релейного элемента включены между выходом и входом интегрального регул тора 9 частоты вращени  (цепь 30), между выходом датчика 16 частоты вращени  и входом интегрального регул тора 9 частоты вращени  (цепь 31) и между выходом задатчика 8 ускорени  и входом интегрального регул тора 9 часто- ты вращени  (цепь 32), а цепь управлени  второго релейного элемента соединена с датчиком 17 тока  кор , исполнительные цепи третьего релейного элемента включены между выходом и входам задатчика 7 рывка (цепь 33), между выходом и входом задатчика 8 ускорени  (цепь 34) и между выходом и входом интегрального регул тора 9 частоты вращени  (цепь 35), а цепь управлени  третьего релейного элемента подсоединена на выход блока 5 задержки , управл емый блок 36 ограничени  включен в цепь обратной св зи пропорционального регул тора 10 частоты вращени , а его цепь управлени  соединена с выходом датчика 18 тока возбуждени .

Компараторы 27 и 28 изображены одновходовыми, поэтому на входе первого из них включен сумматор 37, а .на входе второго - аналоговьй умножитель 38,

Блок 25 запог-шнанк  может быть выполнен в виде компаратора 39 и трех логических элементов ИЛИ-НЕ 40-42.

В цепь управлени  блока 5 задержки включены компаратор 43 и два логических элемента ИЛИ-НЕ 44 и 45.

Триггер 24 с автоблокировкой выполнен на основе шести логических элементов И-НЕ 46-51.

Управл юща  цепь релейного элемента 19 содержит компараторы 52 и 53 на входах установки и сброса, а также логические элементы ИЛИ-НЕ 54 и И 55,

Электропривод работает следующим образом.

Рассмотрим работу отдельных узлов Переключающий блок 21 передает вход- ной сигнал на свой выход без изменений при положительном значении управл ющего сигнала и инвертирует знак входного сигнала при отрицательном значении управл ющего сигнала.

Переключаклций блок 20 соедин ет входную цепь с выходной непосредственно при наличии сигнала логического О на выходе триггера 24 с автоблокировкой .

На входы аналогового умножител  поступают сигналы с входа и выхода задатчика 8 ускорени . На выходе умножител  напр жение положительно только в случае, если оба сигнала, поступающие на его входы, одного знака . Компаратор 34 устанавливает на своем выходе сигнал логической 1, если на его входе положительное напр жение , и сигнал логического О, если - отрицательное.

Компаратор 26 осуществл ет преоб- (Разование входного аналогового сигнала , пропорционального току  кор , в выходной логический сигнал. Так, при токе  кор , равном нулю, на выходе компаратора 26 имеетс  сигнал логической 1, а при токе  кор , отличном от нул , выходной сигнал компаратора 26 равен логическому О

Компаратор 27 совместно с сумматором 37 осуществл ет сравнение заданной и действительной частот вращени . Если разность между заданной и действительной частотами вращени  не превышает наперед заданного (допустимого ) значени , то на выходе компаратора 27 - сигнал логического О, если эта разность превышает допустимое значение, то сигнал на вы- ходе компаратора 27 равен логической 1.

Компаратор 28 совместно с аналого вьм умножителем 38 осуществл ет сравнение знаков аналоговых сигналов на входе и выходе задатчика 8 ускорени  Сигнал на выходе компаратора 28 раве логическому О, если на входе и на выходе задатчика 8 ускорени  знаки

5 Q

Q

5

5

напр жений не совпадают. При совпадении знаков этих напр жений (это положительные или отрицательные значени ) на выходе компаратора 28 форми-; руетс  сигнал логической 1.

Компаратор 37 преобразует входную аналоговую величину, пропорциональную току возбуждени  электродвигател , в логический сигнал.

На выходе компаратора 39 сигнал равен логическому О, когда ток возбуждени  электродвигател  по абсолютной величине меньше 0,8 (IjH номинальный ток возбуждени ). На выходе компаратора 39 сигнал равен логической 1, когда ток возбуждени  электродвигател  по абсолютной величине больше 0,8 Ig.

Компаратор 43 преобразует сигнал, пропорциональньй току возбуждени  электродвигател , в логический сигнал: если ток возбуждени  по абсолютной величине больше 0,9 , то на выходе компаратора 43 - сигнал логической 1, если ток возбуждени  двигател  по абсолютной величине меньше 0,9 Ig , то на выходе компаратора 43 - сигнал логического О.

Компаратор 53 преобразует выходной сигнал блока 5 задержки в логический сигнал. При выходном сигнале блока 5 задержки, отличном от нул , на выходе компаратора 53 формируетс  сигнал логической 1. Если выходной сигнал блока 5 задержки равен нулю, то на выходе компаратора 53 формируетс  сигнал логического О.

Компаратор 52 преобразует входной сигнал блока 5 задержки в логический сигнал: если входной сигнал блока 5 задержки 3 равен нулю, то на выходе компаратора 52 имеетс  сигнал логического О, если входной сигнал блока 5 задержки отличен от нул , то на выходе компаратора 52 имеетс  сигнал логической 1.

При отсутствии задак дего сигнала на входе системы регулировани  отсутствует возбуждение электродвигател  и, следовательно, на установочном входе блока 5 задержки имеетс  нулевой сигнал, который компаратором 43 преобразуетс  в сигнал логического О. Этот сигнал логическим элементом ИЛИ-НЕ 44 преобразуетс  в сигнал логической 1. Затем он инвертируетс  логическим элементом ИЛИ-НЕ 45 в сигнал логического О. По ЭТОМУ

сигналу исполнительные цепи 4 блока 5 задержки исключают его входную це от выходной.

Отсутствие задающего сигнала при водит к по влению нулевого сигнала на установочном входе релейного элемента 19, что приводит к по влению сигнала логического О на выходе компаратора 52, Последнее  вл ет с  причиной по влени  сигнала логического О на выходе логического элемента И 55 и размыкани  исполнительных цепей 23 релейного элемента 19, т.е. от пропорционального регул тора частоты вращени  отключаетс  датчик 22 нагрузки.

Нулевое значение задающего сигнала на выходе блока 5 задержки приводит к замыканию положительных цепей 33-35 третьего релейного элемента.

Так как ток в цепи обмотки возбуждени  по абсолютной величине менше 0,8 Igji , что определ етс  установкой компаратора 39, то на входе логического элемента ИЛИ-НЕ присутствует сигнал логического О, а на его выходе - сигнал логической 1, что приводит к по влению логического О на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ. Последнее приводит к том что состо ние блока 5 задержки и триггера 24 с автоблокировкой не измен етс . Если, например, на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 48 имеетс  логический О, то переключающим блоком 23 соедин ютс  его вывод без инвертировани  знака входного сигнала.

Логический сигнал на входе логического элемента ШШ-НЕ 44 равен О так как ток возбуждени  электродвигател  по абсолютной величине меньше 0,9 IftH определ етс  уставкой компаратора 43.

Выходной сигнал компаратора 26 равен логической 1, так как ток  кор  электродвигател  равен нулю.

Сигнал на выходе компаратора 27 равен логическому О, так как разность между заданной и действительной частотами вращени  не превышает допустимого значени .

На выходе компаратора 28 имеетс  сигнал логического О, так как при сто нке электропривода отсутствует сигнал как на входе, так и на выходе задатчика 8 ускорени .

6

Наличие нулевых логических сигналов на входе логического элемента И 29 приводит к по влению логического О на его входе.

Так как ток  кор  меньше 0,1 I (Ij - номинальное значение  корного тока электродвигател ), то исполнительные цепи 31 и 32 второго релей

0

0

5

0

5

0

5

ного элемента размыкаютс , а исполнительна  цепь 30 замь каетс .

При по влении задающего сигнала он на вход задатчика 6 интенсивности не поступает, так как не замкнуты исполнительные цепи блока 5 задержки. Однако этот сигнал поступает на вход компаратора 52 и преобразуетс  в логическую 1, затем он поступает на вход логического элемента 55 и проходит на его выход, что приводит к замыканию исполнительной цепи релейного элемента 19,

В соответствии с пол рностью задающего сигнала срабатывают исполни- 5 тельные цепи переключающего блока 21, соедин   входные и выходные его цепи непосредственно (при положительном сигнале задани ) или через инвертор (при отрицательном сигнале задани ).

Знак задающего напр жени  на входе пропорционального регул тора 10 частоты вращени  определ ет знак его выходного напр жени ., а величина выходного напр жени  определ етс  уставкой блока 36 управл емого ограничени , котора  задаетс  величиной выходного напр жени  датчика 18 тока возбуждени .

Увеличение тока возбуждени  двигател  приводит к увеличению уставки блока 36 ограничени  и, следовательно , увеличиваетс  выходное напр жение пропорционального регул тора 10 частоты вращени , что  вл етс  причи ной нарастани   корного тока в соответствии со скоростью изменени  тока возбуждени .

При увеличении тока  кор  вьппе Ор1 1 срабатывает второй релейный элемент замыкани  цепей 31 к 32 и размыкани  цепи 30.

Увеличение тока возбуждени  двигател  по абсолютному значению больше 0,2 Ig приводит к по влению логической 1 на выходе компаратора 39 и, следовательно, сигнал на выходе логического элемента 40 изменитс  на логическую 1, Однако логический элемент 42 не изменит своего состо ни  и на его выходе будет сигнал логического О .

Дальнейшее увеличение тока возбуждени  двигател  вьше по абсолютному значению, чем 0,9 IgH ведет к по влению сигнала логической 1, на выходе компаратора 43 и на выхое логического элемента 44, что при- ведет к по влению и запоминанию логической 1 на выходе логического элеента 45. При этом замыкаетс  исполнительна  цепь 4 блока 5 задержки. Одновременно подаетс  напр жение на электромагниты тормозов и машина растормаживаетс .

Таким образом, перед растормажива- нием подъемной машины в  корной цепи электродвигател  протекает ток, пропорциональный величине сигнала на выходе датчика 22 нагрузки, а в цепи обмотки 12 возбуждени  протекает ток величиной не менее 0,9 (по абсолютному значению), причем знак потока возбуждени  определ етс  пол рностью задающего напр жени  переключающего блока 21 и состо нием триггера 24 с автоблокировкой, воз- действуюш;его на исполнительные цепи переключаюш,его блока 20.

Если крут ш й момент электродвигател  при заторможенной машине частично или полностью уравновешивает статический момент, то после растор- маживани  органа навивки происходит разгон подъемной установки без  влени  обратного хода машины. Если статический момент помен л знак (например , переход работы подъемника из режима подъема груза в режим его опускани ), то после растормаживани  органа навивки крут ш 1й момент привода уже не уравновешивает стати- .ческий момент, а действует согласно с ним, что приведет к тому, что час- тота вращени  электродвигател  превышает заданную частоту вращени . Это приводит к по влению недопустимого рассогласовани  между заданной и действительной частотами вращени , а следовательно, обнулению тока  кор .

При уменьшении тока  кор  до нул  на выходе компаратора 26 формируетс  сигнал логической 1, поступаюш й на вход логического элемента 29. В режиме разТгона подъемной установки, что определ етс  по совпадению знаков сигналов на входе и выходе задатчика

5

5

0

5

0

5

0

5

8 ускорени , третьим компаратором 28 формируетс  сигнал логической 1 на входе логического элемента 40. В остальных режимах работы (устанавливаетс  скорость, торможение, дот жка сосудов) сигнал на входе и выходе задатчика 8 ускорени  имеет разные знаки и на выходе компаратора 28 формируетс  сигнал логического О.

По вление рассогласовани  между заданной и действительной частотами вращени , превышающего допустимую ве-- личину, приводит к по влению сигнала логической 1 на выходе компаратора 27, который поступает на вход логического элемента 29.

Таким образом, на выходе логического элемента 29 формируетс  сигнал логической 1 только при условии, что одновременно заданна  частота вращени  отличаетс  от действительной больше, чем на допустимую величину , ток  кор  двигател  равен нулю и подъемна  машина работает в режиме разгона. Наличие одновременно всех этих условий говорит о том, что неправильно задан знак начального момента электропривода.

Формирование на выходе логического элемента 29 сигнала логической 1 приводит к по влению и запоминанию сигнала 1 на выходе логического элемента 42, который установит на выходе логического элемента 45 сигнал логического О. Следствием этого  вл етс  размыкание исполнительной цепи 4 блока 5 задержки. С исчезновением сигнала на выходе блока 5 задержки накладываютс  механические тормоза на орган навивки и замыкаютс  исполнительные цепи 33-35 третьего релейного элемента.

По сигналу логической 1 на выходе логического элемента 42 перебра- сьшаетс  в другое устойчивое состо ние триггер 24 с автоблокировкой и на выходе логического элемента 48 сигнал , например, логического О мен етс  на логическую 1, что приводит к срабатыванию исполнительной цепи переключающего блока 20 и изменению знака сигнала на противоположный на его выходе, последнее приводит к изменению знака между выходом датчика 22 нагрузки и входом пропорционального регул тора 10 частоты вращени  .

Изменение знака выходного сигнала пропорционального регул тора 10 частоты вращени  приводит к уменьшению по абсолютной величине тока возбуждени  электродвигател . Уменьшение его до значени  0,9 Ig,, (по абсолютной величине) приводит к по влению логического О на выходе компаратора 43 и, следовательно, на выходе .логического элемента 44 по витс  сигнал логической 1. Дальнейшее уменьшение тока возбуждени  по абсолютной величине до значени  0,8 Ig приводит к по влению логического О на выходе логического элемента 40, что приводит к по влению логического О на выходе логического элемента 42.

Перед пуском подъемной машины система электропривода сама определ ет требуемый знак начального значени  крут щего момента и запоминает его на врем  работы в этом режиме например подъем груза или же его опускание . При изменении знака статического момента (при переходе от подъема груза к его опусканию) система электропривода автоматически изменит знак начального крут щего момента электродвигател  перед растормажи- ванием органа навивки и запомнит его.

После реверса тока возбуждени  и достижени  им по абсолютной величине значени  0,9 Ig происходит замыкание исполнительной цепи 4 блока 5 задержки и отключение исполнительной цепи 23 релейного элемента 19, чем достигаетс  отключение выхода датчика 22 нагрузки от входа пропорционального регул тора 10 частоты вращени .

Одновременно с замыканием исполнительной цепи 4 происходит растор- маживание органа навивки и производитс  разгон подъемной установки без  влени  неуправл емого движени  машины в момент растормаживани .

Уменьшение тока  кор  двигател  после разгона установки до величины

, и меньше прршодит к отключе0 .1

нию исполнительных цепей 31 и 32 второго релейного элемента и включению его исполнительной цепи 30,, чем устран етс  одновременна  и зависима  работа контуров управлени  токами . возбуждени  и  кор , что устран ет недопустимые колебани  этих коорда- нат при нулевом статическом моменте.

0

5

0

5

Поступление сигнала на замедление электропривода при замене в период движени  установки знака статического момента на валу двигател  приводит к по влению отрицательного рассогласовани  на входах интегрального регул тора 9 частоты вращени  и пропорционального регул тора 10 частоты вращени . Это отрицательное рассогласование усиливаетс  и поступает на вход регул тора 11 тока  кор . Отрицательный сигнал на входе регул тора 11 тока  кор  переводит нереверсивный вентильный преобразователь 2 в инверторный режим, при этом ток в  корной цепи не протекает из-за однонаправленной проводимости вентилей. Одновременно на вход регул тора 15 возбуждени  поступает задающий сигнал другой пол рности, что приведет к по влению переходного процесса в контуре тока возбуждени  и уменьшению последнего по абсолютной величине при обнуленном токе  кор  и открытом нереверсивном вентильном преобразователе 2 в инверторном режиме.

Переход потока возбуждени  через нулевое значение приведет к изменению . знака противо-ЭДС двигател  на проти- воположный и по влению положительного сигнала на входе регул тора 11 тока  кор . Последнее приводит к тому , что после возбуждени  электродвигател  по вл етс   корный ток, причем по вление протекани  его совпадает с направлением действи  противо-ЭДС двигател , т.е. электрическа  машина переводитс  в генера- торньм режим. Регул тором 11 тока  кор  в соответствии с сигналом задани  на его входе устанавливаетс  требуема  величина тока  кор  электродвигател  и тем самым принудительно удерживаетс  отрицательное выходное напр жение нереверсивного вентильного преобразовател  2, т. е. направление протекани   корного тока противоположно пол рности напр жени  нереверсивного вентильного преобразовател  2, следовательно, формируетс  инверторный режим работы нереверсивного вентильного преобразовател  2 с отдачей энергии в сеть.

g При изменении знака тока возбуждени  устран ютс  броски тока  кор  электродвигател , так как в системе электропривода имеетс  блок 32 управл емого ограничител , которьй из0

5

0

5

0

мен ет напр жение ограничени  пропорционального регул тора 10 частоты вращени  пр мо пропорционально величине тока возбуждени  электродвигател .

Аналогично система обеспечивает устойчивый переход и нормальную работу при переходе электропривода из инверторного в двигательный режим. При этом ток в  корной цепи падает до нул , мен етс  пол рность задающего сигнала на входе регул тора 15 возбуждени  и после перехода через нуль возбуждени  электродвигател  измен етс  пол рность на входе регул тора 11 тока  кор .

Предлагаемый электропривод подъемной машины обладает технико-эконо- .мической эффективностью по сравнению с известным. Эффективность достигаетс  за счет увеличени  производительности подъемной мапшны.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электропривод подъемной машины, содержащий электродвигатель посто нного тока,  корна  обмотка которого подключена к нереверсивному вентильному преобразователю, в канал управлени  которого включены последовательно соединенные блок задани  частоты вращени , исполнительна  цепь блока задержки и задатчик интенсивности , выполненный в виде за- датчика рывка и задатчика ускорени , а также последовательно соединенные интегральньм и пропорциональньш регул торы частоты вращени  и регул тор тока  кор , а обмотка возбуждени  электродвигател  подключена к реверсивному вентильному преобразо ,вателю, в цепь управлени  которого включены последовательно соединенные блок задани  номинального тока

   возбуждени  и регул тор возбуждени , соединенные с входами соответствующих регул торов датчики частоты вращени  тока  кор  и тока возбуждени , первый релейный элемент, управл ющие входы которого соединены с выводами исполнительной цепи блока задержки, два переключающих блока и датчик нагрузки, при этом один вывод исполнительной цепи первого релейного элемента подключен к входу пропорционального регул тора частоты вращени , о тли ч ающий с   тем, что, с целью повышени  производительности путем уменьшени  времени цикла и повышени  надежности работы электропривода, в него введен триггер с автоблокировкой, блок запоминани , три компаратора, логический элемент И, управл емьм блок ограничени  и два релейных элемента , при этом вход первого компаратора соединен с выходом датчика тока  кор , входы второго компаратора подключены к выходу датчика частоты вращени  и к выходу задатчика

   ускорени , входы третьего компаратора соединены с входом и выходом задатчика ускорени , а выходы компараторов через логический элемент И подключены к входу уставки блока запоминани , его вход сброса соединен с датчиком тока возбуждени , а выход блока запоминани  соединен с входом сброса блока задержки и входом установки триггера с автоблокировкой,

   выход последнего подключен к управл ющей цепи первого переключающего блока, цепь управлени  второго переключающего блока присоединена к выходу блока задани  частоты вращени ,

   исполнительные цепи первого и второго переключающих блоков соединены последовательно и включены между вторым выводом исполнительной цепи первого релейного элемента и выходом

   датчика нагрузки, исполнительные цепи второго релейного элемента включены между выходом и входом интегрального регул тора частоты вращени , между выходом датчика частоты вращени  и входом интегрального регул тора частоты вращени  и между входом задатчика ускорени  и входом интегрального регул тора частоты вращени , а цепь управлени  второго релейного

   элемента соединена с датчиком тока  кор , исполнительные цепи третьего релейного элемента включены между входами и вмходами задатчика рьшка, задатчика ускорени  и интегрального

   регул тора частоты вращени , а цепь управлени  третьего релейного элемента подсоединена на выход блока задержки , управл емый блок ограничени  включен в цепь обратной св зи пропорционального регул тора частоты вращени , а его цепь управлени  соединена с выходом задатчика тока возбуждени .