SU377949A1 - Датчик величины усилия в механизме - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  управлени  электро риводами механизмов, работающих с частными перегрузками и стопорени ми , например копающих механизмов экскаваторов, нажимных винтов прокатных станов и др. Такие приводы по технологии работы требуют ограничени  упругих динамических усилий, превышающих во много раз статические усили .

Известны датчики величины усили  в механизме , привод которого вынолнен по системе управл емый преобразователь-двигатель с регул торами тока и скорости.

В таких датчиках определение момента начала стопорени  или торможени  и подача сигнала на переключение в систему электропривода Производ тс  в функции величины и знака производной скорости двигател -при темпе замедлени , превышающем определенное предельное значение. Однако значение производной скорости двигател   вл етс  косвенным показателем нагрузки механизма, поскольку последний представл ет собой многомассовую динамическую систему. Сигнал, пропорциональный производной скорости двигател , обычно образуетс  электрически дифференцированием напр жени  тахогенератора , св занного с вало;м двигател . В составе напр жени  тахогенератора нар ду с полезным сигналом содержатс  пульсации (оборотные , полюсные, зубцовые и др.), фильтраци  которых снижает точность дифференцировани , а следовательно, и определени  момента начала стопорени . Кроме того, при дискретном изменении структуры или одного из параметров системы уровень ограничени  усили , в механизме зависит от нагрузки. В широком диапазоне изменени  нагрузки это может привести к недоиспользованию механизма или недостаточно эффективному ограничению усили .

Предлагаемый датчик выполнен в виде охваченного цепью отрицательной обратной св зи функционального блока, содержащего последовательно включенные интегрирующее и интегро-пропорциональное звень , ко входу первого из которых,  вл ющегос  входом блока, подключен выход датчика тока, а ко входу второго - выход датчика э. д. с. преобразовател .

Таким образом, дл  определени  усили  в механизме использованы регулируемые параметры электропривода, доступные дл  непосредственного измерени : ток  кор  и э. д. с.

тиристорного преобразовател . Управление электроприводом в функции сигнала, пропорционального усилию, позвол ет повысить эффекти вность его ограничени , а введение этого сигнала в систему автоматического регулировани  - получить величину максимального усили , инвариантную ио отношению к услови м стопорени . Rf фиг. 1 предста1влен-а- схема описываемо о атчика с системой убавлени  электройрт бм; на фиг. 2 -. замещени  меX aHH3M.R;v -.4;:ЙЕ1..М - Двигатель 1, 1Привод Т цйТ в движение механизм , нитаетс  от реверсивного тиристорного преобразовател  2. Система управлени  содержит регул тор 3 тока (например, пропорционально-интегральный ), регул тор 4 скорости (например, иролорциональный) и задатчик 5 скорости. Обратные св зи ио току  корной цепи и скорости двигател  осуществл ютСИ ири помощи датчиков б и 7 тока и скорости , соответственно. Датчик величины усили  в механизме выполнен в виде функционального блока, подключенного на вход системы управлени  преобразователем 2 через  ороговый элемент (стабилитрон) 8. Функциональный блок содержит последовательно включенные интегрирующее 9 и интегро-пролорциональное 10 звень . Ко входу звена Я  вл ющегос  входом блока, подключен выход датчика 6 тока, а ко входу звена 10-выход датчика э. д. с. преобразовател . Функциональный блок охвачен цепью отрицательной обратной св зи через резистор 11. Вследствие высокого быстродействи  тиристорного преобразовател  2 Можно считать, что его э. д. с. повтор ет во времени входное Напр жение, поэтому сигнал , пропорциональный э. д. с., снимаетс  с выхода регул тора 3 тока. Это позвол ет исключить вли ние лульсаций преобразовател  на функциональный блок. Через усилитель 12 леремены знака и резистор 13 сигнал э. д. с. подаетс  на вход эвена 10. Выход звена 9 через резистор 14 соединен со входом звена 10, а выход звена 10 через резистор 15-со входом усилител  16. Отрицательна  обратна  св зь с выхода усилител  16 на вход звена 9 осуществл етс  через резистор 17. На фиг. 2 прин ты следующие обозначени : д - усилие двигател , пропорциональное току  корной цепи, т. е. Р Кр-1 , /Ид - масса двигател , приведенна  к поступательному движению механизма; ш п и CK - усилие механизма (лодлежащее ограничению), скорость механизма и жесткость упругой св зи между механизмом и рабочим органом, соответственно; траб - масса рабочего органа; PC-усилие вн1ешней нагрузки. Выделение сигнала Fn, пропорционального усилию в механизме, производитс  на основании следующих соотнощений. Уравнение  корной цепи En-KvV -((1) Уравнение механизма (2) Уравнени  приведени  электрических величин к механическим (3) f Kp-l,(4) где п и д - э. д. с. преобразовател  и двигател , соответственно; / ,   и 7  - ток, сопротивление и посто нна  времени  карной цепи; /СУ и KF - коэффициенты пропорциональности . Уравнени  (1)-(4) свод тс  к уравнению, св зывающему искомую величину д усили  в механизме с регулируемыми параметрами п KVK) электропривода. : V А dp(i+pT) p(i + рТ ) где 9 - электромеханическа  посто нна  времени . Из уравнени  (5) видно, что текущее значение усили  Fa в механизме может быть определено через текущие значени  регулируемых параметров электропривода, доступных дл  непосредственного измерени : э. д. с. п преобразовател  2 и усили  двигател  т. е. тока  корной цепи. Вычисление усили  Fa через п и д(/ ) осуществл етс  при помощи функционального блока. Электрический сигнал, пропорциональный усиЛИЮ , снимаетс  в виде напр жени  усилител  16. Если нагрузка механизма невелика, то выходное напр жение усилител  16 недостаточно дл  иробо  стабилитрона 8. В св зи с этим узел ограничени  усилий н-е оказывает вли ни  на работу электропривода. Если усилие в механизме превышает допустимое значение (например, статическое стопорное), напр жение усилител  16 выще опорного напр жени  стабилитрона 8. В схему управлени  электроприводом выдаетс  сигнал разности между напр жением усилител  16 и опорным напр жением стабилитрона 8, пропорциональным допустимому значению усили . Величину и пол рность сигнала выбирают из услови  перевода электропривода в режим рекуперации. При этом тиристорный преобразователь 2 инвертирует в сеть часть кинетической энергии, преобразованной в электрическую, котора  запасена в механизме, что «приводит к ограничению динамических усилий в механизме.

В схему управлени  электроприводом введена отрицательна  обратна  св зь по усилию в механизме, поэтому величина максимального усили  мало зависит от условий стапорени , т. €.  вл етс  инвариантной по отношению к этим услови м.

Предельные возможности ограничени  усилий в механизме при помощи предлатаемого датчика ограничиваютс  допустимым по коммутации током электродвигател .

Предмет изобретени 

Датчик величины усили  в механизме, привод которого выполнен по системе управл емый перобразователь-двигатель с регул торами тока и скорости, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , он выполнен в виде охваченного цепью отрицательной обратной св зи функционального блока , содержащего последовательно включенные интегрирующее и интегро-оропорциональное звень , ко входу первого из которых,  вл ющегос  входом блока, подключен выход датчика тока, а ко входу второго - выход датчика э. д. с. преобразовател .

.f

FnVn

PC