SU1629423A1 - Способ управлени электроприводом одноковшового экскаватора и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной промети и м.б. использовано дл  снижени  динамических нагрузок в механизмах и металлоконструкци х экскаваторов в услови х отрицательных т-р. Цель изобретени  - повышение надежности и произв-сти экскаватора при отрицательных т-рах воздуха. Дл  этого в режиме копани  задают темп разгона и торможени  двигател  (Д) 6 и при увеличении абсолютного значени  отрицательной т-ры окружающего воздуха снижают величину задани  темпа разгона и торможени  Д 6. Дополнительно определ ют ток Д 6, частоту вращени  и жесткость подъемных

Description

Изобретение относитс  к способам управлени  электроприводами главных механизмов экскаватора, осуществл ющих копание , и предназначено дл  снижени  динамических нагрузок в механизмах и металлоконструкци х при работе экскаваторов в услови х отрицательных температур.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и производительности экскаватора при отрицательных температурах окружающего воздуха.

На фиг.1 приведена принципиальна  схема устройства управлени  электроприводом одноковшового экскаватора дл  осуществлени  способа; на фиг.2 - изменение жесткости подъемных канатов в функции температуры; на фиг.З - характеристика функционального преобразовател .

Способ управлени  электроприводом одноковшового экскаватора заключаетс  в том, что поддерживают значени  частоты вращени  электродвигател , стопорного тока в услови х отрицательных температур, в режиме копани  уменьшают заданную частоту вращени  двигател  в соответствии с выражением А

.VcT

где А - коэффициент:

С - жесткость канатов, обеспечивающа  поддерживание неизменного максимального динамического усили  в канатах в режиме стопорени , а также снижает темп разгона и торможени  двигател  по мере понижени  температуры окружающего воздуха , при отрицательных значени х, оставл   неизменным значение стопорного момента тока электродвигател  в режиме копани .

V0

Устройство содержит командоаппарат 1, последовательно соединенные регул тор 2 частоты вращени  (ЭДС) со звеном 3 ограничени  в цепи обратной св зи и регул тор

4 гока  корной цепи, подключенный к преобразователю 5 питани  электродвигател  6, с подсоединенным к вторым входам регул торов 2 и 4 задатчиками 7 и 8 частоты сращени  (ЭДС) двигател  и тока  кор  соответственно , а также соединенные последовательно датчик 9 температуры окружающего воздуха, пороговый элемент 10 и функциональный преобразователь 11,задатчик 12 интенсивности, сумматоры 13 и 14, оптрон 15, состо щий из фоторезистора 16 и светодиода 17, аналоговый замыкающий ключ 18, элемент И 19. Фогорезистор 16 подключен к выходу командоаппарата 1 и к входу суммирующего усилител  20, выход

которого подключен к входу интегрирующего усилител  21. Вывод светодиода 17 оптрона 15 и вход нелинейного элемента 22 с зоной нечувствительности, установленного в цепи обратной св зи суммирующего усилител  20 задатчика 12 интенсивности, подсоединены к выходу функционального преобразовател  11, второй вывод светодиода 17 оптрона 15 соединен с аналоговым замыкающим ключом 18, управл ющий вывод которого подключен к выводу элемента И 19, входы которого соединены с датчиком 7 частоты вращени  и датчиком 8 тока, вывод суммирующего усилител  20 подключен к входу интегрирующего усилител  21 задатчика 12 интенсивности, а второй вход суммирующего усилител  20 соединен с выходом этого интегрирующего усилител  21.

40 зом.

Устройство работает следующим обраПри положительной температуре окружающего воздуха сигнал с выхода датчика 9 температуры не превышает запирающего потенциала порогового элемента 10 и напр жение на его выходе, поступающее на 5 вход функционального преобразовател  11, равно нулю. Напр жение выхода функционального преобразовател  11, поступающее на управл ющий вход задатчика 12 интенсивности и на светодиод 17 оптрона 10 15, также равно нулю.

Электропривод имеет при этом максимальную рабочую частоту вращени  в режиме копани , обеспечиваетс  также макси- 15 мальный рабочий темп разгона и торможени  электропривода, определ емый скоростью изменени  напр жени  на выходе -задатчика 12 интенсивности. По мере снижени  температуры сигнал на выходе датчи- 20 ка 9 возрастает.

При отрицательной температуре окружающего воздуха сигнал с выхода датчика 9 температуры превышает запирающий потенциал порогового элемента 10 и на выхо- 25 де этого элемента по вл етс  напр жение, поступающее на вход функционального преобразовател  11.

При этом по вл етс  также напр жение

на выходе преобразовател  Ч. Если элект- 30 ропривод работает в первом квадрате механической характеристики, соответствующем режиму копани , т.е. имеетс  сигнал на выходе элемента И 19, поступающий на управл ющий вход аналогового замыкающего 35 ключа 18. Ключ 18 при этом включен, поэтому под действием напр жени  выхода преобразовател  11 протекает ток в цепи светодиода 17 оптрона 15.

По мере снижени  температуры окру- 40 жающего воздуха напр жение на входе и на выходе функционального преобразовател  11 возрастает, Это вызывает увеличение тока светодиода 17 и соответствующее снижение сопротивлени  фоторезистора 16 оп- 45 трона 15, что приводит к снижению задающего напр жени , поступающего на вход задатчика 12 интенсивности В св зис этим происходит пропорциональное уменьшение максимального напр жени  на выходе 50 задатчика 12 интенсивности, т.е. снижение задани  на частоту вращени  двигател  6 в режиме копани . Благодар  снижению частоты вращени  двигател  6 в режиме копани  уменьшаетс  запас его кинетической 55 энергии и, таким путем, обеспечиваетс  поддержани  максимального динамического усили  в канатах при стопорении F макс по мере увеличени  жесткости канатов Ск вследствие роста модул  упругости подъемных канатов Е« в услови х низких температур . Благодар  этому снижаетс  поток отказов при работе в услови х низких отрицательных температур, т.е возрастает надежность .

При увеличении напр жени  на выходе функционального преобразовател  11 уменьшаетс  напр жение ограничени  нелинейного элемента 22, задатчика 12 интенсивности , nponopqi энально которому снижаетс  скорость изменени  напр жени  на выходе интегрирующего усилител  21, представл ющего собой напр жение выхода задатчика 12 интенсивности. Данное напр жение служит заданием регул тору 2 частоты вращени , поэтому по мере понижени  отрицательной температуры окружающего воздуха темп разгона и торможени  механизма, определ емый скоростью изменени  напр жени  на выходе задатчика 12 интенсивности, соответственно уменьшаетс , что обеспечивает снижение динамических нагрузок.

Благодар  сохранению неизменного значени  стопорного тока (момента) исключаетс  возможность по влени  т желого аварийного груженого ковша при его электрическом удержании вследствие снижени  стопорного тока (момента) электродвигател  при работе в услови х низких отрицательных температур.

Характеристика функционального преобразовател  11 определ етс  из следующих зависимостей.

При работе в услови х низких температур происходит увеличение модул  упругости Ек подъемных канатов, что жесткость канатов Ск.

На фиг 2 приведено относительное увеличение жесткости канатов Ск по мере снижени  температуры по сравнению со значением этой жесткости при исходном значении окружающей температуры +20°С.

Максимальное динамическое усилие в канатах в режиме стопорени  ковша определ етс  зависимостью

FK макс Fct + V0 ГПСк,(1)

где FCT - стопорное усилие двигател ;

V0 - начальна  скорость двигател  в режиме стопорени ;

m - масса механизма подъема;

Ск - жесткость подъемных канатов.

В услови х низких температур усилие FK макс возрастает вследствие увеличени  жесткости канатов Ск

Дл  поддержани  неизменного значени  FK макс начальна  скорость двигател  V0 должна измен тьс  в функции жесткости канатов Ск по закону

к макс

-F

CT

VffT

1 A

(2)

где коэффициент А

к макс

-Fc

VFfT

Напр жение на выходе порогового элемента 10 при его входном напр жении Ug Uonl определ етс  уравнением

(U9-Uom),(4)

где Кю - коэффициент пропорциональности;

Uonl - опорное напр жение;

Ug - напр жение на выходе датчика 9 температуры, которое в области отрицательных температур (-Т) измен етс  по закону

U9 Kg (-Т„),(5)

где(-Тн)-абсолютное значение отрицательной температуры.

Напр жение Uonl определ ет собой величину начального значени  отрицательной температуры (-Тн), при которой по вл етс  напр жение на выходе элемента 10 и начинаетс  коррекци  статических и динамических характеристик электропривода при работе в услови х низких отрицательных температур. Этой температуре соответствует жесткость подьемного каната Скн. Согласно графику фиг.2 зависимость жесткости канатов Ск от температуры можно выразить уравнением

Ск Ско();(6)

ЛТ-(-Т) + Тисх,(7)

где (-Т) - абсолютное значение текущей отрицательной температуры,

Тисх исходное значение температуры (+20°С), при котором канаты имеют жесткость Ско.

Численное значение коэффициента определ етс  характеристикой, приведенной на фиг.2:

/3 -Јр 0.0248 Л « град

Жесткость подъемного каната Скн, имеюща  место при температуре (-Тн) определ етс  путем подстановки в уравнение (7) значени  (-Т) (Тц).

Напр жение Uio на выходе порогового элемента 10 при (-Т)(--ТН) определ етс  уравнением

Uio Kg Кю ATi,(8)

гдеДТ1(-Т)-(-Т„).(9)

Напр жение Ию, поступающее на вход функционального преобразовател  11, создает напр жение на выходе этого преобразовател  И ц.

Ток светодиода 17 имен етс  пропорционально напр жению Ни, а сопротивле

ние фоторезистора 16 Rie измен етс  обратно пропорционально току светодиода, т.е. обратно пропорционально напр жению И 11.

Rie

Bi Un

(Ю)

где Bi - коэффициент пропорциональности.

Скорость двигател  V0 измен етс  про- 0 порционально входному напр жению за- датчика 12 интенсивности UBxi2

V0 Kv-UBx12,(11)

где Kv - коэффициент пропорциональности.

5 При достижении абсолютным значением отрицательной температуры величины (-Т) (-Тн) по вл етс  напр жение Ию на выходе элемента 10, при этом на выходе функционального преобразовател  11 по в0 л етс  скачок напр жени  UnH, который обеспечивает снижение скорости двигател  от максимального значени  VJ, имеющего место при отрицательных температурах (-Т) (-Тн), а также в области положитель5 ных температур +Т, до значени  VOH, при которой обеспечиваетс  сохранение неизменного значени  усили  FK макс при увеличении жесткости канатов до значени  Скн, имеющего место при температуре Т.

0 Значение скорости VOH определ етс  при подстановке в уравнение (2) значени  Ск Скн. Величина начального скачка напр жени  на выходе функционального преобразовател  11 - Ицн определ етс  при под5 становке значени  скорости V0 VOH.

По мере дальнейшего увеличени  абсолютного значени  отрицательной температуры (-Т) жесткость канатов Ск продолжает возрастать в соответствии с уравнением (4).

0 которое можно представить в виде

Ск Скн (1+/ЗАТО(12)

где ATi - по уравнению (9). При совместном решении уравнений получаем выражение дл  характеристики

5 функционального преобразовател  11 Un f(Uio)

Un Ai VL+A Uio-A3,(13)

ai VCKH

0

где Ai A2

Аз

аз А

В

Kg

Ј2

аз

Кю

Характеристика функционального преобразовател  11 приведена на фиг.З. Эта характеристика может быть воспроизведена с помощью диодного функционального преобразовател  путем кусочно-линейной аппроксимации уравнени  (13).

Claims (2)

1.Способ управлени  электроприводом одноковшового экскаватора заключающийс  в том, что в режиме копани  задают темп разгона и торможени  двигател  и снижают величину задани  темпа разгона и торможени  двигател  при увеличении абсолютного значени  отрицательной температуры окружающего воздуха, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и производительности экскаватора при отрчца- тетьных температурах окружающего воздуха , определ ют ток двигател , частоту его вращени  и жесткость подъемных канатов, а при достижении температуры отрицательных значений, измен ют частоту вращени  двигател  обратно пропорционально изменению жесткости подъемных канатов, причем ток двигател  в режиме сгопорени  поддерживают посто нным.

2.Устройство управлени  электроприводом одноковшового экскаватора, содержащей датчик температуры окружающего воздуха, выход которого через пороговый элемент подключен к входу функционально

го преобразовател , регул тор тока, выход которого подключен по входу управл емого преобразовател  электродвигател  подь- ема, и командоаппаоат, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и производительности экскаватора при отрицательных температурах окружающего воздуха , устройство снабжено двум  сумматорами , регул тором частоты вращени  элек- тродвигатет , звеном ограничени , датчиками тока и частоты вращени , элементом И, аналоговым замыкающим ключом, оптро- ном и зодатчиком интенсивности, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к входу регул тора чьыиты вращени  со звеном ограничени  в цепи обратной св зи, а выход регул тора частоты вращени  подключен к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к входу регул тора тока, а выход командоаппарата подключен к первому выводу фоторезистора on- трона, Biopoi i вывод которого подключен к общей шине, и выход командоаппарата подключен к первому входу задатчика интенсивности , к второму входу которого подключен выход функционального преобразовател , а выход датчика частоты вращени  подключен к второму входу первого сумматора и к первому входу элемента И, выход которого подключен к первому входу аналогового замыкающего ключа, к второму входу которого через светодиод оптрона подключен функциональный преобразователь, а выход аналогового замыкающего ключа подключен к общей шине, выход датчика тока подключен к второму входу второго сумматора и к второму вход/ элемента И.

Т°С -60 -Ц) -20 0 +20 + W Т°с

Фиг. 2

Ск CKO

И

Иоп1 KIQ

ФигЗ