SU1416626A1 - Способ управлени электроприводом поворота экскаватора и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к строительному и горному машиностроению и позвол ет повысить надежность элект- ромеханического оборудовани  механизма поворота экскаватора. Способ основан на изменении напр жени , подаваемого на  корную обмотку электродвигател  (ЭД) в функции рассогласовани  заданной и фактической частоты вращени  ЭД, ограничении тока  корной цепи, измерении первой производной (П) -частоты вращени  ЭД и компенсации с помощью сигнала по этой П вли ни  внутренней обратной св зи по ЭДС ЭД на темп разгона и торможени  поворотной платформы. Дополнительно измер ют мгновенное значение периодической составл ющей о (Л

Description

1

О)

ю

05

сриг.1

вращени  ЭД, Дл  этого измер ют вторую П частоты вращени  ЭД и дважды интегрируют этот сигнал, пропорцио- нальньм второй П частоты вращени . В функции мгновенного значени  периодической составл ющей вращени  ЭД осу- ществл ют дополнительное изменение подаваемого на  корную обмотку ЭД напр жени . Изменение периодической составл ющей частоты вращени  ЭД осу1

Изобретение относитс  к строительному и горному машиностроению, например к экскаваторам.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности электромеханического оборудовани  механизма поворота экскаватора.

.На фиг. 1 приведена принципиальна  схема устройства дл  осуществлени  способа , на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства управлени  электроприводом поворота экскаватора} на фиг. 3 - амплитудно-частотные характеристики электромеханической системы в виде отношени  амплитуды периодической составл ющей момента в упругой св зи механизма М, к .амплитуде во.змущающего момента Mj в функции частоты возмущающего момента и),

По горизонтальной оси (фиг. 3) отложена также относительна  частота возмущающего момента u)j , вьфаженна  в дол х от частоты возмущающего момента сОбн при номинальной частоте вращени  электродвигател .

Согласно способу управлени  элект- приводом поворота экскаватора путем изменени  напр жени , подаваемого на  корную обмотКу электродвигател , в функции рассогласовани  заданной и фактической частот вращени  электродвигател , ограничени  тока  корной цепи, измерени  первой производной частоты вращени  двигател  и компенсации с помощью сигнала по этой производной вли ни  внутренней обратной св зи по ЭДС двигател  на темп разгона и торможени  поворотной платформы , дополнительно измер ют мгноществл етс  с помощью последовательно включенных датчика 4 частоты вращени , датчиков 8 и 9 первой и второй П частоты вращени , первого 10 и второго 11 интеграторов. С выхода интегратора 11 напр жение подаетс  на вход регул тора 3 тока и обеспечивает дополнительное изменение тока, подаваемого на  корную обмотку ЭД. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

венное значение периодической составл ющей частоты вращени  двигател , дл  чего измер ют вторую производную частоты вращени  и затем дважды интегрирзтот сигнал, пропорциональный второй производной частоты вращени , и осуществл ют дополнительное изменение напр жени , подаваемого на  корную обмотку электродвигател , в функдии мгновенного значени  периодической составл ющей частоты вращени  электродвигател .

Устройство управлени , осуществл ющее данный способ, содержит поСле

довательнр включенные регул тор частоты вращени  1 с ограничением 2 в цепи обратной св зи и пропорционально интегральньй регул тор тока 3 с подключенными к их входам соответственно датчиками частоты вращени  4 и тока  кор  5, тиристорный преобразователь 6, питающий  корную цепь электродвигател  7, датчик 8 первой производной частоты вращени , подключенный ко входу регул тора тока 3.

Устройство зт равлени  содержит также последовательно включенные датчик 9 второй производной частоты вращени , первый интегратор 10 и второй

интегратор 11, причем вход датчика 9 соединен с выходом датчика 6 первой производной частоты вращени , а выход интегратора 11 подключен ко входу регул тора тока 3. Двигатель 7 кинематически св зан через упругую св зь 12 (редуктор) с поворотной платформой 13.

Устройство функционирует следующим образом.

3 14 В режимах разгона и торможени  поворотной платформы регул тор частоты вращени  1 работает в режиме ограничени , на выходе этого регул тора поддерживаетс  неизменное напр жение, которое определ ет уставку регул тора тока 3 I. Поддержание заданного значени  тока  кор  двигател  в процессе разгона и торможени  осуществл етс  путем сравнени  тока уставки 1в с действительным значением тока  кор  5, измер емым датчиком тока. Сигнал, поступающий с выхода датчика 8 на вход регул тора тока 3, формирует на выходе преобразовател  6 составл ющую напр жени , котора  компенсирует вли ние ЭДС двигател  на темп разсова и торможени  поворотной платформы . Благодар  компенсации вли ни  ЭДС двигател  в переходных процессах разгона и торможени  поддерживаетс  неизменное значение динамической составл ющей тока  кор  а Под действием посто нного динамического тЬка происходит разгон, либо торможение двигател  с посто нным ускорением , т.е. частота вращени  электродви , гател  1:змен етс  в переходных процессах разгона и торможени  по линейному закону.

Под вли нием периодических возму . щающих воздействий, обусловленных кинематическими несовершенствами зубчатых зацеплений, возникают периодические вынужденные колебани  частоты вращени  двигател , которые накладываютс  на линейную составл ющую.

Измерение периодической составл ющей частоты вращени  двигател  осуществл етс  с помощью последовательно включенных элементов 4, 8, 9, 10 и 11 устройства управлени . Процесс этого измерени  иллюстрируетс  вре- Е енными диаграммами, приведенными на

.фиг. 2. Кривые фиг. 2 соответствуют участку процесса разгона двигател 

от скорости ПА до скорости П|. Напр жение на выходе датчика 4 - Ид - измен етс  пропорционально частоте вращени  двигател  соответственно от значени  значени  Иду.

I

Крива  14 (фиг. 2) соответствует линейной составл ющей частоты вращени  двигател , крива  15 - суммарному значению этой частоты с учетом вынужденной составл ющей, обусловленной воздействием возмущений от кине6626

матических несовершенств зубчатых зацеплений редук.торов.

Крива  16 показывает изменени  напр жени  Uj на выходе датчика 8 первой производной частоты вращени . Напр жение Ug содержит информацию как о линейной, так и о периодичес- . кой составл ницей частоты вращени 

JO двигател . Ордината посто нной составл ющей кривой 16 пропорциональна посто нной составл ющей ускорени  двигател  под действием динамического тока  корной цепи. Периодическа 

5 составл юща  кривой 16 пропорциональна первой производной периодической составл ющей частоты вращени .

Крива  17 показывает изменени  напр жени  Ug на выходе датчика 9

0 второй производной частоты вращени .

Напр жение Uj (крива  17, фиг.2) не содержит информацию о линейной составл ющей частоты вращени  двигател , изменение этого напр жени  оп5 редел етс  только периодической составл ющей частоты вращени  двигател  и пропорционально значению ее второй производной. Крива  18 показывает изменени  напр жени  Uoo на выходе

0 первого интегратора 10. Это напр жение пропорционально первой производной периодической составл ющей частоты вращени  двигател . Крива  19 показывает изменени  напр жени  V на выходе второго интегратора 11. Это напр жение пропорционально мгновенному значению периодической составл ющей частоты вращени  двигател . Напр жение подаетс  с выхода

д интегратора 11 на вход регул тора тока 3 и обеспечивает дополнительное изменение напр жени  преобразовател  6, подаваемого на  корную обмотку электродвигател  7, в функции мгноg венного значени  периодической составл ющей частоты вращени  электродвигател . Благодар  этому происход т соответствующие дополнительные изменени  момента двигател  в функции периодической составл ющей частоты вращени  двигател  и обеспечиваетс  эффективное демпфирование электроприводом механических колебаний резонансного характера в режимах разгона и

торможени , при которых регул тор частоты вращени  работает в режиме ограничени . Описанное вли ние обратной св зи по мгновенному значению периодической составл ющей частоты враще5

0

ни  двигател  на эффективность демпфировани  электроприводом механических колебаний иллюстрируетс  кривыми (фиг. 3). Крива  20 (фиг.З) получена при отключенных обратных св з х, поступающих на вход регул тора тока 3 с выхода датчика 8 и второго интегратора 11, т.е. при отключенной св зи, компенсирующей вли ние ЭДС двигател , а также при отключенной св зи по мгновенному значению периодической составл ющей частоты вращени  двигател . Амплитуда колебаний момента Mj в упругой св зи 12 механизма в режи- ме резонанса значительно превышает дл  этого варианта схемы амплитуду возмущающего момента Mj.

При дополнительном введении в эту схему обратной св зи с выхода датчи- ка 8 на выход регул тора тока 3 электропривод становитс  неработоспособным , так как следствие компенсации вли ни  ЭДС двигател  исчезает, практически демпфирование электроприводом 25 дежности электромеханического обору- .

механических колебани х и амплитуда колебаний момента М в режиме резонанса стремитс  к бесконечности. Крива  21 (фиг. 3) соответствует

предлагаемрмУ способу управлени . По- ЗО тел , дл  чего измер ют вторую пролучена она при включенных обратньк св з х, поступающих на вход регул тора тока 3 с выхода датчика 8 и второго интегратора 11.

Высока  эффективность демпфировани  резонансных механических колебаний обеспечиваетс  при применении элементов 8 и 9 схемы (фиг. 1), имеющих передаточные функции реального дифференцирующего звена, причем значение посто нной времени Тер может быть прин то значительно большим,чем это необходимо по услови м помехозащищенности дифференцирующих элементов 8 и 9. Если по услови м помехозащищенности рекомендуютс  значени  Тер пор дка 0,005-0,01 с, то значение Тф в предлагаемом техническом решении может быть прин то пор дка 0,02 - 0,03 с. Крива  21 (фиг. 3) получена при значении 0,02 с. Возможность применени  в качестве элементов 8 и 9 схемы (фиг. 1) реальных дифференцирующих звеньев существенно облегчает практическую реализацию предложенного технического решени .

При данном способе управлени  / электропривод обеспечивает эффективное демпфирование упругих механических колебаний, при котором амплитуда колебаний упругого момента М, сохран ет значени  меньше амплитуды возмущающего момента М во всем диапазоне частоты вращени  двигател .

Claims (2)

1. Способ управлени  электроприводом поворота экскаватора путем изменени  напр жени , подаваемого на  корную обмотку электродвигател  в функции рассогласовани  заданной и фактической частот вращени  электродвигател , ограничени  тока  корной цепи, измерени  первой производной частоты вращени  электродвигател  и компенсации с помощью сигнала по этой производной влини  внутренней обратной св зи по ЭДС двигател  на темп разгона и торможени  поворотной платформы, о;тличающий- с   тем, что, с целью повьшени  надовани  механизма повор ота экскаватора , дополнительно измер ют мгновенное значение периодической составл ющей частоты вращени  электродвигаизводную частоты вращени  и дважды интегрируют этот сигнал, пропорциональный второй производной частоты вращени , и дополнительное изменение напр жени , подаваемого на  корную обмотку электродвигател , осуществл ют в функции мгновенного значени  периодической составл ющей частоты вращени  электродвигател .

2. Устройство ущзавлени  электроприводом поворота экскаватора, содержащее последовательно включенные регул тор частоты вращени  с ограничением в цепи обратной св зи и пропорционально-интегральный регул тор тока с. подключенными к их входам соответственно датчиками частоты вращени  и тока  кор , тиристорный цреоб- разователь, питающий  корную цепь электродвигател , и датчик первой производной частоты вращени , под- ключенньй к второму входу регул тора тока, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  надежности устройства путем демпфировани  механических колебаний резонансного характера в период разгона и торможени  Поворотной платформы, оно дополФиг . 2

Редактор Н.Горват

Составитель В.Чуприн

Техред А.Кравчук Корректор М.Максимишинец

Заказ 4041/29

Тираж 637

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

а

Jtm

ол

s,s 0,1. Ф т.з

Подписное