SU773212A1 - Устройство дл управлени механизмом экскаватора - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматизированному электроприводу, а точнее к тиристорному электроприводу с реверсом пол  двигател .

Известны устройства дл  управлени  двигателем посто нного тока с реверсом пол , содержащие контур регулировани   кор , контур регулировани  тока возбуждени  и контур регулировани  скорости с тахогенератором 1.

Однако указанные устройства с тахогенератором нецелесообразно использовать на экскаваторах в св зи с трудностью размещени  тахогенераторов и их невысокой надежностью, а также низкими требовани ми к точности регулировани  скорости экскаваторных электроприводов.

Известно также устройство дл  управлени  тиристорным электроприводом посто нного тока, содержащее нереверсивный преобразователь в цепи  кор  двигател  и ревер С11ВНЫЙ преобразователь в цепи его возбуждени , контур регулировани  тока  кор , датчик ЭДС и контур регулировани  тока возбуждени  с нелинейным преобразователем в цепи обратной св зи, соединенный через блок задани  тока возбуждени  с вылодом регул тора скорости 2.

Недостатком упом нутого тиристорного электропривода  вл етс  больша  зона неуправл емости . По длительности эта зона равна вре.мени реверса тока возбуждени  от номинального значени  одной пол рности до номинального значени  другой пол рности . В течение этого времени изменени  потока двигатель не может развить момент требуемого направлени , так как в соответствии с алгоритмом работы логического устройства и диагра.ммой работы привода ток  кор  равен нулю. В это же врем  не может быть отработана команда на новое изменение направлени  момента двигател  (его потока), которое определ етс  по знаку выходного сигнала регул тора напр жени , так как этот регул тор на все врем  реверса потока блокируетс . Из-за наличи  длительной зоны неуправл емости увеличиваетс  врем  отработки приводом сигнала задани  и уменьшаетс  его производительность.

Цель изобретени  - повышение производительности экскаватора путем уменьшени  зоны неуправл емости привода. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено блоком делени , ключевым элементам и релейным элементом с зоной нечувствительности, причем блок делени  первым входом подключен к датчику ЭД,С, вторым входом - к выходу нелинейного преобразовател  и ко входу релейного элемета с зоной нечувствительности, выход кот(фого соединен с управл ющим входом ключевого элемента, включенного в цепь обратной св зи блока задани  тока возбуждени , а выход блока делени  подключен ко входу регул тора скорости. На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - временна  диаграмма работы элементов устройства в наиболее сложных режимах работы (при уменьшении скорости вращени  двигател  и при его последующей остановке). Устройство представл ет собой многоконтурную систему регулировани , котора  управл етс  от задатчика 1 скорости, подключенного на задающий вход регул тора 2 скорости. Выход регул тора 2 скорости через последовательно соединенные логический узел 3 блокировани  тока  кор  и звено выделени  модул  4 подключен к задающему входу регул тора 5 тока  кор , а также через блок ,6 задани  тока возбуждени  к задающему входу регул тора 7 тока возбуждени . Этот регул тор своим выходом соединен с реверсивным преобразователем 8 цепи возбуждени , к выходным зажимам которого присоединена обмотка возбуждени  двигател  9 и последовательно с ней датчик 10 тока возбуждени . Датчик 10 соединен через нелинейный преобразователь 11 со входом обратной св зи регу.г тора 7 тока возбуждени , одним из входов блока 12 делени , управл ющим входом логического узла 3 блокировани  тока  кор  и со входом релейного элемента 13 с зоной нечувствительности. Выход этого элемента подключен к управл ющему входу ключевого элемента 14, включенного последовательно в цепь положительной обратной св зи, охватывающей блок 6 задани  тока возбуждени . Выход регул тора 5 тока  кор  подк„иочен к нереверсивному преобразователю 15 цепи  кор , к выходным зажимам которого подсоединены носледовательно включенные  корь двигател  16 и датчик 17 тока  кор . Датчик 17 тока  кор  соединен со входом обратной св зи регул тора 5 тока  кор  и с одним из входов датчика ЭДС 18, второй вход которого присоединен к  корю двигател  16. Выход датчика 18 ЭДС подключен ко второму входу блока 12 делени , выход которого соединен со входом обратной св зи регул тора 2 скорости. Схема фукнционирует следующим обраПри уменьшении сигнала с задатчика 1 скорости в момент времени t измен етс  пол рность напр жени  Upc на выходе регул тора 2 скорости, так как текущее значение скорости становитс  больще заданной . Блок 6 задани  тока возбуждени  служит дл  формировани  сигнала заданного значени  потока Ф дл  контура регулировани  тока возбуждени . Характеристика блока может быть или релейна, или близкой к ней со смещенным нулем. В обоих случа х напр жение насыщени  характеристики выбираетс  таким, чтобы оно задавало номинальное значение потока Фн- В случае применени  блока, имеющего характеристику со смещенным нулем, необходимо выбрать коэффициент усилени  блока таким, чтобы блок попадал в насыщение, т. е. задавал номинальное значение потока во всех режимах, кроме полной остановки двигател ; смещение нул  характеристики блока установить таким, чтобы при полной остановке двигател , когда выходное напр жение perj/л тора 2 скорости равно нулю , выходное напр жение блока вызывало по вление потока. Кро.ме этого, коэффициент усилени  по цепи положительной обратной св зи, охватывающей блок б задани  тока возбуждени , выбираетс  большим критического значени , а коэффициент усилени  по цепи задани  этого блока таким, чтобы при включенной цепи положительной обратной св зи выходное напр жение блока не измен лось при любых изменени х выходного напр жени  Upcрегул тора 2 скорости. При изменении пол рности на выходе регул тора 2 скорости измен етс  пол рность заданного значени  потока Ф на выходе блока в задани  тока возбуждени  с + на -ФЙ. -В этот же момент начинаетс  реверс потока двигател  Ф, производимый контуром регулировани  тока возбуждени , включающим в себ  регул тор 7 тока возбуждени , управл ющий преобразователем 8 цепи возбуждени . Ток обмотки 9 возбуждени  измер етс  с помощью датчика 10 тока возбуждени . В момент времени tj, когда поток уменьшаетс  до значени  + Фт/п , выходной сигнал релейного элемента 13 с зоной нечувствительности падает до нул , вследствие чего замыкаетс  ключевой элемент 14. Ключевой элемент 14 предназначен дл  включени  цепи положительной обратной св зи, охватывающей блок 6 задани  тока возбуждени , когда выполн етс  условие /Ф/ Фп,;п, т. е. при увеличении погрещности вычислени  скорости сверх допустимых пределов. Выполнение указанного выше услови  обеспечиваетс  за счет выбора щирины зоны нечувствительности релейного элемента 13 равной 2Фпиг1. Эта св зь при выполнении сформулированных выше условий настройки позвол ет сохран ть (или «запоминать) заданное

значение потока - Ф;, имеющеес  на выходе блока перед моментом срабатывани  ключевого элемента 14, независимо от последующего изменени  его входного напр жени  Upc. Такое изменение напр жени  Upc. происходит в промежуток времени t -t 3 из-за нарушени  нормального режима работы блока 12 делени .

Блок 12 делени  предназначен дл  вычислени  скорости двигател , осуществл емого путем делени  ЭДС двигател  Е на поток Ф. Информацию о величине ЭДС дает датчик 18 ЭДС, св занный с преобразователем 15  корной цепи, а информацию о величине потока - нелинейный преобразователь 11, характеристика вход-выход которого моделирует характеристику намагничивани . Сигнал О) на выходе блока 12 делени  пропорционален с известной точностью скорости со  кор  двигател  16, если выполн етс  условие /Ф/ Фт.п , Де Фтап - наименьшее значение выходного напр жени  нелинейного преобразовател  11 (т. е. наименьшее значение делител ), при котором погрешность операции делени  лежит еще в допустимых пределах (такое напр жение указываетс  в технических данных блоков делени ). Теоретически, в это врем  напр жение Upt может принимать любое из значений в диапазоне от - U до + и , где Up - напр жение насыщени  регул тора .2 скорости (область возможных значений напр жени  Upt на фиг. 2 выделена штриховкой). К моменту времени t S, когда поток двигател  достигает значени  - Фт , восстанавливаетс  нормальна  работа блока 12 делени  и напр жение Upc принимает значение - U . В момент времени tjсрабатывает релейный элемент 13, вследствие чего ключевой элемент 14 размыкаетс . Хот  цепь положительной обратной св зи при этом размыкаетс , однако изменение пол рности заданного значени  потока Ф не происходит, так как напр жение Upc и.меет ту же пол рность, что и перед замыканием ключевого элемента . В момент времени i , когда двигатель достигает скорости , близкой к заданной скорости вращени  coi, мен етс  пол рность напр жени  Upc , заданного значени  потока Ф и начинаетс  реверс потока Ф в обратную сторону. В течение времени t 5- t 6, когда поток измен етс  от значени  - Ф до + Фпт , происходит замыкание и размыкание цепи положительной обратной св зи по аналогии с описанным выше. При этбм изменение напр жени  Upc (заштрихованна  площадь), вызванное нарушением нор.мального режима работы блока 12 делени , также не приводит к изменению заданного значени  потока + Фн.

В начальный момент остановки tr уменьшаетс  до нул  сигнал ш заданного значени  скорости на входе системы. Это приводит к изменению пол рности напр жени 

Upc И заданного значени  потока двигател  Ф и, в свою очередь, к реверсу потока двигател  Ф. По аналогии с описанны.м выше работает система при изменении потока в диапазоне - -фт-п -Фпип (прсмежуток времени tg-tg). в момент времени tio скорость двигател  уменьшаетс  до нул . До нул  уменьшаетс  также напр жение Upt на выходе регул тора 2 скорости и ток  кор  1  . Напр жение Ф на выходе блока 6 задани  тока возбух дени  принимает при этом значение Фо, задаваемое смещением нул  характеристики блока, о которо .м говорилось выше. Поток двигател  Ф спуст  определенное врем  принимает значение Фо- Такое уменьшение потока после остановки двигател  позвол ет обеспечить подобное протекание процесса пуска в обе стороны. Если же поток после остановки имее одно из номинальных значений, что имеет место при релейной характеристике блока 6 задани  тока возбуждени , то процессы пуска в обе стороны заметно отличаютс . Так, при пуске в одну сторону двигатель способен сразу же создать .момент нужного направлени , а в другую - лишь после реверса потока. Умельиение потока после ocTaHOBKii позвол ег кроме того получить

i п.: авное нарастан;1е npii пуске за счет плавного нарастан 1  потока, что имеет важное значение дл  р да механизмов.

Ток  кор  Б рассмотренных режимах работы 10 форме повтор ет модуль напр жени  Up за исключением промеж тков, когда работает логический зел 3 дл  блокировйН;:  тока  кор , измер емо ) датч1 ком 17 тока.

Логический узел, св занный через звено вьгде, модул  4 блокировани  тока  кор  .3 с рег л -ором 5 тока  кор , предназиачеи д,1к того, чтобы снижать сигнал задани  с контура тока  кор  на врем , когда

а UJ-EM направлении потока не может быть создан люмент требуемого направлени . Это направление задает пол рность напр жени  ир на выходе регул тора 2 скорости . Применение логического узла позвол ет сократить врем  обработки сигнала

5 задани  скорости ю на входе системы. При работе логического узла ток  кор  двигател  6 равен нулю, а это происхОлТ.ит в MOMC.hTbi, когда пол рность напр жени  Upc и направление гютока Ф не совпадают. же, как и напр жение Upc , ток  кор  при наружении нормальной работы блока делени  может принимать .любые значени  из области, обозначенной штриховкой. При этом от величины тока  кор  переходный процесс изменени  скорости, ирактически,

5 не зависит, так как это врем  поток двигател , а следовательно, и его момент близки к нулю.

Таким образом, при использовании устройства момент требуемого направлени  создаетс  за врем , в течение которого поток измен етс  от номинального значени  + Фн (-Фн) до значени  - Фт/п (+ Фот// ), близкого к нулю, т, е. по сравнению с известным зона неуправл емости сокращаетс  почти в два раза. Кроме того, управление приводом улучшаетс  еще и потому, что команда на изменение направлени  момента (потока двигател  может быть отработана в течение всего времени реверса потока от но-, минального значени  одной пол рности до номинального значени  другой пол рности, за исключением непродолжительного периода , в течение которого поток измен етс  от значени  +Фта1,(-Фтп.п ) до значени  Фт1ч (+Фт1и)- Уменьшение же зоны неуправл емости в устройстве позвол ет повысить производительность экскаватора.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 375743, кл. Н 02 Р 5/06, 25.05.70.

2.Тиристорный электропривод посто нного тока дл  гусеничных механизмов крупных экскаваторов. «.Экспресс-информаци  Сер. Автоматизированный электропривод, 1975, вып. 4, реф. 19.

хЫ,

M/

HOC

-U PC

I

/

ф,

t, t.

t,

0

l±

Й

Ф

fa

ta

ь

t

I

Vo