SU1654208A1 - Электропривод посто нного тока шахтной подъемной установки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к шахтным подъемным установкам и позвол ет повысить точность управлени  электроприводом посто нного тока и снизить динамические нагрузки. Электродвигатель 1 соединен через датчик 2 тока с генератором (Г) 3. Управление ГЗ осуществл етс  от тиристорного преобразовател  5. Параллельно ГЗ включен датчик 7 напр жени , выход которого и выход блока 19 растормаживани  через командный блок 17 подключены ко входам блока 9 переключени . Выход последнего Изобретение относитс  к подъемным установкам, в частности к электроприводам посто нного тока дл  шахтных подъемных установок. Целью изобретени   вл етс  повышение точности управлени  электроприводом и снижение динамических нагрузок. На фиг. представлена функциональна  схема электропривода; на фиг. 2 - принципиальна  схема электропривода; на фиг. 3 - схема блока задани  ускорени  и рывка. подключен к блоку 10 задержки, выход которого подключен ко входу пропорционально- интегрального усилител  11, к которому подключены блок 14 выделени  ошибки, соединенный с датчиком 16скорости и блок 12 задани  ускорени  и рывка Задатчик 15 соединенный с релейным усилителем 13 с блоком 12 в обратной св зи, и усилихель 11 обеспечивают формирование оптимального управл ющего воздействи  на входе регул тора 6 напр жени . Дополнительно с участием блока 14 и датчика 16 обеспечиваетс  коррекци  управл ющего воздействи  при изменении параметров привода. Выход датчика 2 тока  кор  электродвигател  1 подключаетс  к первому или второму входам блока 10 задержки с помощью блока 9 переключени  в зависимости от логического сигнала на выходе блока 17. Это обеспечивает два уровн  токоограничени  электропривода . Блок 8 компенсации нагрузки, на входе которого имеютс  сигналы с выхода датчика 7 напр жени  и датчика 2 тока, подключаемого через блок 9. позвол ет устранить ошибки управлени , вызванные внешними возмущающими воздействи ми со стороны нагрузки.3 ил. Якорь 1 электродвигател  соединен через датчик 2 тока с  корем генератора 3, обмотка 4 возбуждени  которого подключена к выходу тиристорного преобразовател  5, вход которого соединен с выходом регул тора 6 напр жени , первый вход которого соединен с выходом датчика 7 напр жени , вход которого соединен с  корем генератора 3, а выход - с первым входом блока 8 компенсации нагрузки, второй вход которого соединен с первым выходом блока 9 песл С о ел ю о 00

Description

реключений и вторым входом блока 10 за держки, а выход - с третьим входом регул тора 6 напр жени , четвертый вход которого соединен с вторым выходом блока 9 переключений и первым входом блока 10 задержки, а второй вход соединен с выходом пропорционально-интегрального усилител  11, к которому также подключены первый вход блока 12 задани  ускорени  и рывка и первый вход релейного усилител  13, выход которого соединен с первым входом пропорционально-интегрального усилител  11 и вторым входом блока 12 задани  ускорени  и рывка, выход которою соединен с вторым входом релейного усилител  13, третий вход которого соединен с третьим входом блока 12 задани  ускорени  и рывка, вторым входом блока 14 выделени  ошибки и выходом задатчика 15. Выход блока 14 выделени  ошибки подключен к четвертому входу релейного усилител  13, а первый выход - к датчику 16 скорости который механически св зан с  корем электро- двигател  1. Выход датчика 2 тока подключен к первому входу блока 9 переключений , второй вход которого соединен с выходом командного блока 17 Устройство включает также подъемную машину 18 и блок 19 растормаживани , соединенный с выходом датчика 2 тока. Регул тор 6 напр жени  включает в себ  операционный усилитель 20, инвертирующий вход которого соединен через резистор 21 с первым входом регул тора 6 напр жени , через резистор 22 с вторым его входом, через резистор 23 с третьим его входом, через резистор 24 с четвертым его входом и через резистор 25 и конденсатор 26 со своим выходом и выходом регул тора 6 напр жени .

Пропорционально-интегральный усилитель 11 включает в себ  операционный усилитель 27, инвертирующий вход которого подключен к резистору 28, к цепи 29 коррекции , состо щей из параллельно включенных резистора 30 и резистора 31 с конденсатором 32, и соединен через резистор 33 и конденсатор 34 со свим выходом, который  вл етс  выходом пропорционально-интегрального усилител  11, первый вход которого подключен к резистору 28, а второй вход - к цепи 29 коррекции.

Релейный усилитель 13 включает в себ  операционный усилитель 35. инвертирующий вход которого соединен с вторым входом релейного усилител  13,через резистор 36 - с третьим входом этого усилител  и через резистор 37 - с четвертым его входом, а неинвертирующий вход операционного усилител  35 подключен через резистор 38 к первому входу релейною усилител  К5,

выход которого соединен г. выходом операционного усилител  35.

Блок 14 выделени  ошибки состоит из операционного усилител  39, в обратной

св зи которого включен резистор 40. к инвертирующему входу подключен резистор 41, а к неинвертирующему - резистор 42 и резистор 43. причем резистор 43 соединен с общей точкой источника питани  (не пока0 зан), имеющего нулевой потенциал, а резистор 42 - с первым входом блока 14 выделени  ошибки, второй вход которого соединен с резистором 41 а выход - с выходом операционного усилител  39.

5Блок 8 компенсации нагрузки состоит

из операционного усилител  44. в обратной св зи которого параллельно включены резистор 45 и конденсатор 46. а к инвертирующему входу подключены последовательно

0 конденсатор 47 и резистор 48. а также операционный усилитель 49. в обратной св зи которого включен резистор 50. а к инвертирующему входу подкпючены резистор 51 и резистор 52, который соединен с выходом

5 операционного усилител  44. Первый вход блока 8 компенсации нагрузки соединен с резистором 48, второй его вход соединен с резистором 51, а выход - с выходом операционного усилител  49 Блок 9 переключе0 ни  включает в себ  ключ 53 элемент НЕ 54 и ключ 55 Первый вход блока 9 переключений соединен с коммутирующими входами ключей 53. 55. второй вход - с управл ющим входом ключей 53 и через элемент НЕ 54 с

5 управл ющим входом ключа 55 первый выход - с выходом ключа 53, а второй выход - с выходом ключа 55 Блок 12 задани  ускорени  и рывка (фиг 3) включает в себ  последовательно соединенные компаратор

0 56, интегратор 57 с первым ограничителем 58 в цепи обратной св зи и блок 59 выделени  модул , первый выход которого соединен с первым входом компаратора 56. второй выход подключен к первому входу

5 второго ограничител  60, а т етий выход - к второму входу второго ограничител  60, третий вход которого соединен с вторым входом блока 12 задани  ускорени  и рывка, а выход -  вл етс  выходом блока 12, первый

0 вход которого соединен с вторым входом компаратора 56, а третий вход соединен с третьим входом компаратора 56.

Задатчик 15 может быть выполнен на  чейке сельсинного командоаппарата.

5 Датчик 16 скорости включает в себ  тахо- генератор посто нного тока с делителем на- пр жени  и  чейку гальванического разделени  РГ-ЗАИ, причем тахогенератор механически св зан с  корем 1 электродвигател .

Блок 19 растормаживани  может быть реализован с использованием типовой схемы автоматики на двух реле, одно из кото- рых включаетс  по сигналу с датчика 2 тока и включает другое реле, которое устанавливаетс  на самоблокировку с одновременной подачей сигнала на систему управлени  тормозом. Установка реле в исходное состо ние происходит при затормаживании машины . Блок 10 задержки может быть выполнен в виде двух цепей стабилитронов, при этом величина напр жени  пробо  стабилитронов определ ет величину напр жени , при котором сигнал со входа блока поступает на его выход.

Электропривод работает следующим образом.

В исходном состо нии подъемна  машина 18 заторможена, при этом на выходе командного блока 17 имеетс  сигнал логического О, а это обеспечивает включенное состо ние ключа 55, при этом выход датчи ка 2 тока подключаетс  к четвертому входу регул тора 6 напр жени  и через блок 10 задержки к второму входу пропорционально-интегрального усилител  11, при этом образуетс  контур регулировани  тока  кор , а это обеспечивает при нулевом сигнале на выходе задатчика 15 нулевое значение тока в  корной цепи Кроме того, на первый вход регул тора 6 напр жени  поступает сигнал Uy (с выхода датчика 7 напр жени ) жесткой отрицательной обратной св зи по напр жению генератора 3, что обеспечива ет гашение остаточного напр жени  генератора 3. Кроме того, на третий вход регул тора 6 напр жени  с выхода блока 8 компенсации нагрузки поступает только сигнал 1)44 гибкой отрицательной обратной св зи по напр жению, т.к. на втором входе блока 8 компенсации нагрузки отсутствует сигнал положительной обратной св зи по току  кор . Таким образом, в режиме нулевого задани  при заторможенном двигателе обеспечиваетс  за счет действи  отрицательных обратных св зей полное гашение остаточного напр жени  генератора и нулевое значение тока в  корной цепи, а это уменьшает затраты электрической энергии на общий цикл подьема, что увеличивает производительность подьемной установки в целом.

При подаче задатчиком 15 сигнала управлени  на выходе компаратора 56 также по вл етс  сигнал и интегратор 57 начинает интегрировать до напр жени  ограничени  первого ограничител  58. Это линейно нарастающее напр жение преобразуетс  блоком 59 выделени  модул  в сигнал определенной пол рности и подаетс  в качестве опорного на второй ограничитель 60 включенный в обратной св зи релейного усилител  13, при этом его выходное напр - жение будет также нарастать по линейному

закону, а это обеспечит нарастание тока  кор  с интенсивностью, не превышающей скорость изменени  выходного напр жени  релейного усилител  13, т.е. ток  кор  будет нарастать с заданной интенсивностью, что

0 позвол ет снизить динамические нагрузки п этом режиме до заданных значений за счет устранени  возможности возникновени  удара в зацеплении между двигателем и ба- рабаном. На втором входе блока 8 компен

5 сации нагрузки имеетс  си(н /1 пропорциональный полному току  кор 

U2-K2-U.

где Кг - коэффициент передачи датчика 2 тока;

01Я - ток в  корной цепи

При этом на выходе операционно о уси лител  49 будет присутствовать сигнал про порционапьный статической составл ющей тока  кор , т.е. к моменту нагрузки электро5 привода. Соответствующим выбором резистора 50, т.е. изменением коэффициента усилени  операционного усилител  49, мож но достичь полной компенсации нагрузки В этом случае увеличение напр жени  генера

0 тора будет точно соответствовать падению напр жени  в  корной цепи вызванному увеличением тока  кор , т е будет обоспе чена в установившемс  режиме независи мость скорости движени  от нагрузи

5 электропривода что приводи к повыше нию точности управлени  электромрипо

ДОМ.

В случае уменьшени  нагрузки выходное напр жение блока 8 компенсации на

0 грузки будет также уменьшатьс , что приведет к соответствующему уменьшению выходного напр жени  регул тора 6 напр жени , а следовательно и напр жени  на выходе генератора 3, при этом скорость

5 электропривода плавно восстанавливаетс  на прежнем уровне При резком изменении нагрузки, что имеет место при разгрузке сосуда, в первый момент времени блок 8 компенсации нагрузки вызывает уменьше0 ние напр жени  на выходе регул тора б напр жени  и на выходе генератора 3. что приведет первоначально к уменьшению скорости движени  сосуда с последующим наложением тормоза. Увеличение скорости

5 по отношению к первоначальному уровню в этом режиме не наблюдаетс , что однако имело место в прототипе, поэтому предла- таемое устройство позвол ет снизить динамические нагрузки в кинематических передачах

Посто нна  времени обратной св зи пропорционально-интегрального усилител  11 выбираетс  равной электромеханической посто нен времени (Тм) электропривода, т.е.

Tl R33 G34 TM,

где Взз сопротивление резистора 33, Ом;

Сз4 - емкость конденсатора 34, Ф.

При этом обеспечиваетс  компенсаци  вли ни  электромеханической инерционности только по управл ющему воздействию, что позвол ет исключить удары в кинематических звень х и предотвратить возникновение упругих колебаний сосуда в моменты изменени  направлени  подъемной установки . Ограничение тока в  корной цепи осуществл етс  токоограничителем, выполненным в виде задержанной отрицательной обратной св зи по току  кор . Токоограни- чение работает следующим образом. С ростом тока  кор  увеличиваетс  напр жение на выходе датчика 2 тока, если оно достигает величины напр жени  уставки блока 10 задержки, то на его выходе по вл етс  сигнал, пропорциональный току  кор , который поступает на второй вход пропорционально-интегрального усилител  11, т.е. включаетс  в работу дополнительный контур тока, что позвол ет поддерживать ток в  корной цепи на уровне, определ емом уставкой включени  блока 10 задержки. Одно- временно с включением в работу токоограничител , т.е. при достижении током требуемого уровн , соответствующего номинальной концевой нагрузке, включаетс  блок 19 растормаживани , разреша  рас- тормаживание подъемной машины 18. Задание начального тока  кор  при заторможенной подъемной машине 18  вл етс  необходимым условием дл  плавного трога- ни  сосуда в заданном направлении. Поэтому растормаживание осуществл етс  только после того, как создан начальный момент на двигателе, что позвол ет исключить обратный ход сосуда, снижающий производительность . Цепь 29 коррекции позвол ет осуществл ть включение и отключение токоограничени  оптимально, т.е. с минимальным значением перерегулировани  и с максимальным быстродействием. При растормаживании подъемной машины 18 на выходе командного блока 17 по вл етс  сигнал логической 1, при этом отключаетс  ключ 55 и включаетс  ключ 53, что обеспечивает подключение выхода датчика 2 тока к второму входу блока 8 компенсации нагрузки и второму входу блока 10 задержки , который имеет более высокую уставку срабатывани , соответствующую макси мально допустимому току  кор  1 электродвигател  Начинаетс  движение

электропривода.

При этом уровень максимальной скорости электродвигател  будет соответствовать величине сигнала на выходе задатчика 15, а совместна  работа релейного усилител  13, блока 12 задани  ускорени  и рывка и пропорционально-интегрального усилител  11 обеспечивает формирование тахог- раммы движени  сосудов по оптимальному закону, т.е. на втором входе регул тора 6

напр жени  формируетс  сигнал, состо щий из участков парабол (при необходимости в ограничении рывка, что имеет место при изменении ускорени  движени ) и линейных участков ограничени  ускорени  на

требуемом уровне, определ емом технологическими услови ми

Если напр жение, соответствующее действительной скорости движени  сосудов (выдел етс  на выходе датчика 15 скорости)

будет отличатьс  от напр жени  задани , то на выходе блока 14 выделени  ошибки по вл етс  напр жение, пропорциональное ошибке регулировани  от внутренних возмущений , т.е. ст изменени  параметров

 корной цепи, например, при перепадах температуры. Сигнал ошибки поступает на четвертый вход релейного усилител  13, при этом измен етс  его выходное напр жение, что в конечном итоге приведет к изменению

скорости и будет устранена ошибка между действительной и заданной скорост ми.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет обеспечить за счет формировани  тахограммы, состо щей из участков

пр мых и парабол ( вл ющейс  оптимальной дл  шахтных подъемных установок), и точного ее отслеживани  за счет исключени  ошибки регулировани , необходимую точность движени  сосудов, о уменьшает

длительность цикла подьема и повышает производительность электропривода.

При работе электропривода на первом входе блока 8 компенсаций нагрузки имеетс  сигнал, пропорциональный напр жению

 корной цепи, а на втором его входе - сигнал , пропорциональный току в  корной цепи , при этом на его выходе будет сигнал пропорциональный нагрузке электропривода , что обеспечиваетс  соответствующим

выбором параметров блока 8 компенсации нагрузки

U44- U

( R45 С47) Р

( R45 С47 ) ( R48 С46) Р +( R48 С47 + R45 ) Р + 1

( R45 С47) Р

где )з - выходное напр жение атчика 7 напр жени :

Кз выходное напр жение генератора ;

IJ44 - выходное напр жение операционного усилител  44:

Р - символ дифференцировани .

При выборе параметров из условий

R45 C47(R48 C47+ R45 C46)TM

R48 C46 T« - электромагнитна  посто-  нна   корной цепи,

выходное напр жение операционного усилител  44 будет пропорционально динамической составл ющей тока  корной цепи

L) Т Р

Тм Т  Р2 + Т„ Р -М что имеет место при торможении или в процессе маневрировани  при посадке на кулаки . В прототипе дл  демпфировани  колебаний в этих режимах приходитс  снижать быстродействие контура регулировани  ЭДС. что снижало точность регулировани  по управл ющему воздействию.

Таким образом, по сравнению с-прототипом в предлагаемом электроприводе обеспечиваетс  повышение точности управлени  подъемной установки за счет увеличе- ни  быстродействи  при отработке управл ющего сигнала и за счет полной компенсации возмущающего воздействи  на электропривод со стороны нагрузки, при этом исключаетс  возможность возникновени  ударов и упругих колебаний, что снижает динамические нагрузки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электропривод посто нного тока шахтной подъемной установки, содержащий регул тор напр жени , выход которого через тиристорный преобразователь подключен к обмотке возбуждени  генератора, выход которого через датчик тока подключен к двигателю шахтной подъемной установки, к валу которого подсоединен датчик скорости , выход которого подключен к первому входу блока выделени  ошибки, ко второму входу которого подключен задатчик, а параллельно генератору подключен датчик напр жени , выход которого подключен к первому входу регул тора напр жени , а выход датчика тока подключен к первому входу блока переключени  и ко входу блока растормаживани , выход которого через командный блок подключен ко второму входу блока переключени , и блок задержек, о т - личающийс  тем, что, с целью повышени  точности управлени  и снижени  динамических нагрузок, он снабжен

   пропорционально-интегральным усилителем , блоком компенсации нагрузки, блоком задани  ускорени  и рывка и релейным усилителем, при этом выход релейного усилител  подключен к первому входу пропорционально-интегрального усилител , выход которого подключен к первым входам релейного усилител  и блока задани  ускорени  и рывка, выход которого подключен ко второму входу релейного усилител , выход которого подключен ко второму входу блока задани  ускорени  и рывка, а выход задатчика подключен к третьим входам блока задани  ускорени  и рывка и релейного усилител , выход блока выделени  ошибки

   подключен к четвертому входу релейного усилител , причем выход пропорционально- интегрального усилител  подключен также ко второму входу регул тора напр жени , а выход датчика напр жени  подключен к

   первому входу блока компенсации нагрузки , выход которого подключен к третьему входу регул тора напр жени , а первый выход блока переключений подключен к четвертому входу регул тора напр жени  и к

   первому входу блока задержек, выход которого подключен ко второму входу пропорционально-интегрального усилител , а второй выход блока переключений подключен ко вторым входам блока задержек и блока компенсации нагрузки.

   Фиг. 2

   Выход

   Фиг.З