SU257583A1 - Автоматизированный асинхронный электропривод шахтной подъемной установки - Google Patents

Description

Известен автоматизированный асинхронный электропривод шахтной подъемной установки , управл емый по заданной тахограмме движепи  подъемных сосудов изменением величины момента на валу двигател  путем шунтировани  его роторных сопротивлений, содержаший аналого-дискретную снстему управлени  контакторам;и ускорени , блок посто нного тока дл  динамического торможени , узел сравнени  на датчике действительной скорости и задатчике заданной скорости, а также механический тормоз с системой регулировани .

В предложенном устройстве в качестве формировател  выходных сигналов указанного задатчика использован магнитный усилитель , одна из обмоток управлени  которого подключена через сопротивление к одноименным выводам входа и выхода задатчика, а дл  формировани  сипналов заданного ускорени  применен нелинейный элемент, включенный между одноименными выводал и входа задатчика и вы.хода датчика. Вход системы регулировани  механическим тормозом соединен через дифференцируюший элемент с выходом аналого-дискретиой системы, а выход соединен со входом аналого-дискретной системы .

На фпг. 1 приведена блок-схема предложенного устройства; на фпг. 2 - характеристика нелинейного элемента; на фиг. 3 - иринпиппальна  схема задатчика заданной скорости; на фиг. 4 - принципиальна  электрическа  схема устройства; на фиг. 5 - характеристики магнитных усилителей аналого-дискретной системы.

На фиг. 1 прин ты следующие обозначе;1и : 1 - задатчик заданной скорости; 2 - иелинейньп элемент дл  формировани  сигналов заданного ускорени ; 3 - датчик действительной скорости; 4 - дифференцируюшпй элемент дл  формировани  сигналов действителыюго ускорени ; 5 - аналого-дискретна  система; 6 - дифференцируюш,ий элемент; 7 - система регулировани  механическим тормозом; 8 - подъемна  машина.

Устройство работает следующим образом.

На вход задатчика / подаетс  напр жение бвх, которое измен етс  ступенчато в соответсгвн с введенной программой, например, в результате замыкани -размыкани  этажных выключателей путевого программного комаидоаппарата , приводимого от вала подъемной машииы, и представл ет собой предиисанное установившеес  значение скорости. Задатчиком это напр жение преобразуетс  в линейно измен ющеес  в фупкпии времени напр жение t/зад заданной скорости, которое сравниваетс  с напр жением U действительной скорости, пропорциональным скорости подъемной машины. Разность U - - д подаетс  на вход аналого-ди-скретной системы 5 и на вход системы 7 регулировани  тормозом . На входы этих систем подаетс  также разность А а сигналов заданного а зад и действительного Сд ускорений. Дл  формировани  сигналов заданного ускорени  применен нелинейный элемент 2, включенный между одноименными выводами входа задатчика / и выхода датчика 3, т. е. на разность напр жений вх и бд. Сигиал заданного ускорени  пропорционален падепию напр жени  f/uux на элементе 2, который представл ет собой типичную нел1инейность с линейной зоной и участками насыщени  (фиг. 2), поэтому ири достаточно большой разности f/sx - Ьд сигнал заданного ускорени  сохран етс  посто нным . Сигнал действительного ускорени  а., формируетс  дифференцирующим элементом 4, как производна  панр жеии  л действительной скорости. Таким образом, в устройстве осуществл етс  двухкоитурное регулирование по скорости ,и ускорению с воздействием на двигатель и тормоз подъемной .машины, причем сиппал заданного ускорени  формируете в каждый момент времени как функци  между предписанным установившимс  и действительным значени ми скорости. Благодар  этому улучшаетс  точность управлени .

Регулирование скорости подъемной машины осуществл етс  из менением величи1НЫ момента /Ид на валу двигател  аналого-дискретной системой 5 и величины тормозного момента М г системой 7 регулировани  тормозом. При движении .подъемной машиньг с неболь1ПОЙ заданной скоростью эти мО|Менты должны между собой рационально координироватьс , так как в противном случае может возннкнуть ситуаци , при которой они в основном будут гасить друг друга, что нриведет ь: перерасходу электроэнергии и чрезмернолгу износу тормозной системы. Подобное координирование производитс  путем нодачи сигнала с выхода системы регулировани  тормозом на вход аналого-дискретной системы. Таким об разом, регулир1ованне момента М д на валу дв1игател  производитс  в функции тормозного момента , а именно: при не:котором пороговом значении М т -- /Vl-r подаетс  импульс на отключение контактора ускорени , т. е, уменьшение /Ид при Л ,. 0 поступает разрешение на включение -контактора ускорени , в диапазоне M.J момент /Ид не регулируетс . При включении-отключении контакторов ускорени  момент ;УГ д на валу двигател  измен етс  -скачком. В то же врем  системе регзлировани  тормозов присуща некотора  ииерциоиность и поэтому наблюдаютс  нежелательные всплески и провалы скорости при его скачкообразном изменении. Дл  их устранени  1на вход системы регулировани  тормозом иодаетс  сигнал иоложительной гибкой св зи по моменту двигател  путем соедииени  входа системы регулировани  тормозом через дифференцирующий элемент с выходом аналого-дискретной системы. Это позвол ет

существенно форсировать переходный процесс в Системе регулировани  тормозом. Таким образом , рациональна  взаимна  координаци  моментами двигател  и тормоза позво л ет улучшить гибкость н точность регулировани  Скорости. В качестве формирователе выходных сигналов задатчика заданной скорости (фиг. 3) иснользован магнитный усилитель МУ, охваченный глубокой гибкой отрицательной обратной св зью через емкость С.

15 К точкам а н б диодного могта 1Прикладываетс  разность напр жений UK и зад. т- е.

f/ao f/BX --t/эал. ПрИ La6 - О В ЗЯБИСИМОсти ОТ его пол рности, запираютс  диоды Д, и Дз либо Да и Д4, и папр жени  f/вх, зад

0 и f/i оказываютс  включенными последовательно в один общий контур с обмоткой ОУ управлени  магнитного усилител , причем i/Bx и 6зад действуют встречио друг другу, а Ll согласно с тем из них, которое больше.

5 В результате происходит процесс изменени  напр жени  6зад ДО тех пор, пока U ав не обратитс  в пуль. Прп этом, если не прин ть каких-то специальных мер, функцн  Сзад (Огде / - врем , будет близкой к экспоненте, .з

0 то врем  как она должна быть пр мой линией . Дл  полученп  линейного закона изменени  напр жени  6зад во времени одна из сб.моток управлени  мапгитпого усилител  --компенсирующа  обмотка О/С - нодключе1:а

5 через сопротивление к одноименным выводам напр жений Овх и (/зад т. е. на их разность. Математически строго можно доказать, что при правильном выборе соотношени  межлу

сопротивлени ми и функци  U аад ((}

будет линейной. Задатчик должен обеспечивать возможность индивидуального выбора величину .

--,f- дл  периодов пуска и замед

дени .

Дл  этого используетс  доиолнительна  обмотка ОД, амнер-:витки которой в зависимости от пол рности цриложеиного к ней напр жени , например, в период пуска форсируют р.арастапие напр жени  U зал , а в нериод замедлени  сдерживают его убывание, или наоборот . Напр жение 6за можно реверсировать , если использовать .реверсивный маг1п-1тный усилитель. Дл  формировани  в случае необходимости сигнала сложиой формы в качестве сопротивлени  можно использовать

нелинейные элементы.

Описанной блок-схеме соответствует, например , принципиальна  электрическа  схема (фиг. 4) На чертеже обозначены статорные контакторы В, Н, ДГ, подъемпый двигатель //Д, реле дуговой блокиров ки РДБ; коптакторы ускорени  /У, 2У, ЗУ, 7У, 8У (контакторы ускорени  4У, 5У, 6У, имеющие апалогичные цепи управлени , с целью экономии места опущены ), магиитные усилители 1МУ, 2МУ, /ИУ,

венно с обмогками управлени  полож-ительной св зи ОПС-1, ОПС-2, ОПС-3, ОПС-4, напр жени  ОН-1-3; ОН-2-4 (с целью экономии места последовательно включенные обмотки двух усилителей обозначены, «ак одна с двойным И1ндексом - Например, обмотки ОН-1 и ОН-3 обозначены, как ОН-1-3), токовой отсечки ОТ-1-2, ОТ-3-4, заданного ускорени  ОЗ-1-2, ОЗ-3-4, действительного ускорени  ОУ-1-2, ОУ-3-4, рассогласовани  скоростей ОРС-1-2, ОРС-3-4, св зи по тормозному моменту ОУТ-3-4; реле управлени  1РУ, 2РУ аналого-диокретной системы соответственно с катушками напр жени  1РУ 2РУ  и токовыми катушками 1РУ-г, 2РУ, реле управлени  ЗРУ, 4РУ, аналого-дискретной системы, реле РП, магнитный усилитель системы регулировани  тормозом 5МУ с обмотками управлени  заданного ускорени  ОЗ-5, действительного ускорени  ОУ-5, рассогласовани  скоростей ОРС-5, гибкой св зи по моменту двигател  ОГС-5, заданной скорости ОЗС-5, обмотка управлени  электропневматического регул тора давлени  ОРД, задатчик заданной скорости ЗС, тахогенератора ТГ, кремниевые стабилитроны C/d-CKs, полупроводниковые диоды , конденсаторы Ci-С, установочные сопротивлени  Ri-RT.

Схема работает следуюп;им образом. Контакторы ускорени  1У-8У могут автоматически как включатьс , так и отключатьс . Включение производитс  в направлении от 1У к 8У, при этом нечетные контакторы включает реле }РУ, четные - 2РУ. Отключение производитс  в направлении от 8У к 1У, при этом четные конта|Кторы отключает реле ЗРУ, нечетные - 4РУ. В двигательном режиме реле 1РУ управл етс  усилителем 1МУ, реле ЗРУ- усилителем ЗМУ. В динамическом режиме эти св зи перекреш,иваютс  - реле 1РУ управл етс  усилителем ЗМУ, а реле ЗРУ-усилителем МУ. Аналогично дл  2РУ и 4РУ и усилителей 2МУ и 4МУ. Благодар  перекреш.ивающимс  св з м подача импульсов на включение реле от усилителей 1МУ и 2МУ приводит к увеличению ускорени  и скорости как II двигательном, так и динамическом режимах, а от усилителей 5Л1У и 4МУ к их уменьшению. Усилители //ИУ-4А1У имеют релейные характеристики за счет положительных св зей через обмотки one, приведенные на фиг. 5, где - выходное напр жение усилителей, tWвк.ч -ампервитки включени ; iWо- кл-ампервитки отключени , iW -ампервитки обмоток ОН. Так как ( ,то ампервитков iWк недостаточно дл  включени  усилителей , и они лишь перевод т усилители в режим готовности к включению. Величина iW iWBK:i -ilFn определ ет зону нечувствительности усилителей к входным сигналам , котора , в свою очередь, определ ет амплитуду установившихс  колебаний скорости при работе в режиме поддержани  значительной заданной скорости. Напр жение подаетс  одновременно либо на обмотки ОН-1-3, либо

на ОН-2-4, и в готовности к включению наход тс  одновременно либо усилители 1МУ и ЗМУ, либо 2А1У и 4М.У. Обмотки унравлени , на которые ноступают входные сигналы, включены между собой таким образом, что еслн, например, суммарные ампервитки усилител  1МУ в результате воздействи  входных сигналов возрастают, то ампервитки усилител  ЗМУ уменьшаютс . Благодар  этому посто нно имеетс  возможность либо включить, либо отключить очередной контактор ускорени .

Описанную схемную логику построени  аналого-дискретной системы легко распространить также на статорные контакторы В, И

и ДТ по аналогии с контакторами ускорени . При этом будет достигнут автоматический переход из двигательного режима в динамический , и иаоборот, в функпии входных сигналов .

На вход аналого-дискретной системы подаютс  следуюш,ие сигналы. Сигнал рассогласовани  заданной и действнтельной скоростей подаетс  на обмотки ОРС-1-2, ОРС-3-4. При этом дл  согласовани  параметров задатчика

ЗС с параметрами узла сравнени  используютс  делители напр жени  на сопротивлени х R.I и , Кб и . Сигнал заданного ускорени  формируетс  на нелинейном элементе-стабилитронах С/Сз и нодаетс  на обмотки 03-1-2,

ОЗ-3-4, сигнал действительного ускорени  формируетс  дифференцнруюнд,нм элеА ентомконденсатором Ci и иодаетс  на обмотки ОУ-1-2, ОУ-3-4. Сигнал токовой отсечки подаетс  в функции тока ротора на обмотки

ОТ-1-2, ОТ-3-4. Так ка-к получнть информацию о величине непосредственно тормозного момента затруднительно, то св зь по тормозli0 iy моменту осуществ.т етс  путем включени  обмоток ОУТ-3-4 на напр жение магнитного усилител  тормоза 5МУ, которое с достаточной степенью точностн можно счнтать нронорциональным тормозному моменту. Конденсатор Сз, сглаживает пульсации напр жени , а стабилитрон С/Сз определ ет величину

порогового значени  тормозного момента, при котором происходит отключение контакторО 3 ускорени . Если последовательно с обмотками ОУТ-3-4 включить также обмотки ус 1лнтелей 1МУ и 2МУ, то св зь по тормозному моменту

будет также накладывать запрет на увеличение момента двигател . В режиме динамического торможени  эта св зь нежелательна, и поэтому она отключаетс . Если пуск машины осуществл етс  по ускорению, то цеиь обмоток ОРС-1-2, ОРС-3-4 размыкаетс  контактом реле РП, катушка которого включена через диод Дз на нанр лхенне заданного ускорени . Включение контактора 1У производитс  с выдержкой времени, нeoбxoди toй дл  нат жеПИЯ системы. Эта выдержка достигаетс  за счет зар да конденсатора Со через диод Дз и сопротивление . что обусловливает по вление установившегос  тока в обмотках ОН-1-3 с некоторыл запаздыванием. После включечески мгновенно через диод Д. В периоды пуска и замедлени  в момент включени  контакторов ускорени  наблюдаютс  значительные вснлески действительного ускорени . Чтобы это ие нриводнло к отключению контакторов ускорени , обмотки 03-3-4 в период пуска (преднолагаетс  всегда пуск в двигательном режиме) и обмотки 03-1-2 в период замедлени  (предполагаетс  всегда замедление в динамическом режиме) употребл ют повышенный ток благодар  шунт-ирующему действию диодов Д1 и по отношению к сопротивлени м соответственно R и /,. Если машина ггод действием статической неурав ювешенности начнет разворачиватьс  с ускорением. больн1им уставки, то контакторы ускорени  включатьс  ие будут. По достижении нодсинхронной скорости произойдет пробой стабилитрона СК.4. Схемой это будет восприн то, как отсутствие ускореии , контакторы начнут включатьс  в максимально возможном темпе, и ротор будет закорочен. Диоды Де и Ду исключают взаимаюе вли ние напр жений Овх и бд друг ,на друга.

На вход системы регулировани  механическим тормозом подаютс  следующие сигналы; рассогласовани  скоростей на обмотку ОРС-5, задаН ого ускорени  на обмотку 03-5, действительного ускорени  па обмотку ОУ-5, гибкой св зл по .моменту двигател  на обмотку ОГС-5, включенную на иаир жение, пропорциональное току ротора, через диффереицируюн1 ,ий элемент-конденсатор Сз.

Основное замедлеиие подъелпюй машины целесообразно осуществл етс  в режиме динамического торможени , а механический тормоз должен его «подстраховывать, т. е. вступать в работу только в том случае, если динамическое торможеиие почему-либо ие справл етс  с возложенными на него задачами. Бели подъемиа  лгашина работает в режиме поддержани  значительной заданной скорости (иор дка 2 м/свк и более), то механиче v ,1 . 4

скии тормоз также ие должен встунать в работу , поскОоТьку при этом допускаютс  cpaBiiHтельно большие устаиовИВЩИес  колебани  скорости и, следовательио, ко.итакторы ускорени  будут включатьс -отключатьс  достаточно редко. Неучастие тормоза в работе в указанных случа х достигаетс  за счет обмотки ОЗС-5, котора  ири достаточио большой заданной скорости смещает характеристику усилител  5Л1У в сторону . растормаживани  на некоторую посто нную вел.ичину благодар  срезающему действию стабилитрона СК-,.

Предмет изобретени 

Автоматизированный асинхронный электропривод шахтной подъемной установки, управл емый по заданной тахограмме движени  подъемных сосудов измсненис.м .величи}1ы момента на валу двигател  путем шунтировани  его роторных сопротивлений, содержащий аналого-дискретиую систему уиравлеии  контакторами ускорени , блок посто нного тока дл  динамического торможени , узел сравнени  на датчике действительной скорости и задатчике заданной скорости, а также мехаиический тормоз с системной регулировани , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  гибкости и точности управлени , в качестве формировател  выходных сигналов указанного задатчика использован магнитный усилитель, одна из обмоток управлени  которого подключена через сопротивление к одноименным выводам входа и выхода задатчика, а дл  формировани  сигналов заданного ускорени  применен нелинейный элемент, включенный между одноименными выводами входа задатчика и выхода датчика, причем вход системы регулировани  механическим тормозом соединён через дифференцирующий элемент с выходом а на лого-дискретной системы, а выход соединен со входом аналого-дискретиой системы.

6.,,

О

fus.2

O/1 R.

Л,

Фиг 3

Л 7 т зр щ

смещение 1М(

//Г

4f)

Ж.

2У

,,

Ж

2У ffPy

Л -- I

ЗМУ МУ

му гму