Электропривод бурового станка — SU 1515310 (original) (raw)
(51)4 Н 02 Р 50 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВ У ВТОРСНОМ ели СС 19 22 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД БУРОВОГО СТАНКА(57) Изобретение относится к электроприводам с автономными источникамипитания. Цель изобретения - повышениеэкономичности и надежности электро"привода, Электропривод бурового станка содержит подключенные к выходудизель-электрической станции реверсивный и нереверсивный тиристорныепреобразователи, к выходу первого из которых подключен электродвигатель, а к выходу другого - нагрузка, при этом система управления реверсивного тиристорного преобразователя выполнена по принципу подчиненного регулирования с регуляторами напряжения 8 ика 9. Для достижения поставленной ц в электропривод введен блок 18 управления рекуперацией, выполненный на компараторе 19 и логических элементах 20-23 с управляемым ключом 24 на выходе, при этом входы блока 18 соединены с выходами задатчика 7 интенсивности и логического переключающего устройства 5, исполнительная цепь управляемого ключа 24 включена между выходом датчика тока электродвигателя 1 и входом системы 16 управления нереверсивного тиристорно" го преобразователя 5, а управляницая цепь ключа 24 подключена к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ 23. Изобретение исключает работу дизеля в режиме компрессора, что уменьшает изс его узлов и экономит топливо,О 4емого клича 24, включенного между выходом датчика 14 тока и входом системы 16 управления нереверсивным тиристорным преобразователем 5.Дизель-генератор 6 представляет собой систему, состоящую из дизеля и сопряженного с ним генератора трехфазного напряжения,Логическое переключающее устройство 15 предназначено для подключения вентильных групп 3 и 4 в зависимости от соотношения сигналов на выходах регулятора 9 и датчика 13 напряжения.На фиг, 2 введены следующие обозначения:п - скорость электродвигателя 1;1 - ток якорной обмотки электродвигателя 1;У - выходной сигнал задатчика 7 интенсивности;У - выходной сигнал однополярно(3го компаратора 19;У , - выходной сигнал элемента НЕ 20;У, - выходной сигнал логического переключающего устройства 15, управляющий ключом 11;У, , - выходной сигнал логического переключающего устройства 15, управляющий ключом 2;У У - выходные сигналы логических элементов И-НЕ 21 и 22 соот"5153 1 О временные диаграммы, поясняющие работу 15 реверсивному тиристорному преобразователю 2 с вентильными группами "Впе 20 25 30 35 45 40 элемента ИЛИ-НЕ 23 и третьего управлявыход - непосредственно к первому вхо55 Изобретение относится к электротехнике, а именно к области электро- приводов с автономными источниками питания, и может найти применение Ю буровых станках, строительных, транспортных механизмах и т,д,Цель изобретения - повышение экономичности и надежности электропривода,На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг,2 электропривода,Электропривод (фиг. 1) содержит электродвигатель 1, подключенный к ред" 3 и "Назад" 4, вход которого, каки вход нереверсивного тиристорногопреобразователя 5, соединен с выходом дизель-электрической станции 6,последовательно соединенные задатчик7 интенсивности, регулятор 8 напряжения, регулятор 9 тока и систему 10 .импульсно-фазового управления, выходкоторой через управляемые ключи 11и 12 подключен к вентильным группам3 и 4 реверсивного тиристорного преобразователя 2, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики 13 и 14 напряжения и тока, логическое переключающее устройство15, соединенное своими входами с выходами регулятора 9 тока и датчика13 напряжения, а выходами связанныес управляющими цепями управляемыхключей 11 и 12, а также систему 16управления нереверсивными тиристорным преобразователем 5, подключеннуюк его выходу нагрузку 17 и блок 18 .управления рекуперацией, состоящийиз однополярного компаратора 19, логического элемента НЕ 20, логическихэлементов И-НЕ 21 и 22, логического емого ключа 24, при этом вход однополярного компаратора 19 подключен квыходу задатчика 7 интенсивности, а ду логического элемента И-НЕ 21 и через логический элемент НЕ 20 к первому входу логического элемента И-НЕ22, вторые входы которых соединеныпорознь с выходами логического переключающего устройства 15, а выходыподключены к входам логического элемента ИЛИ-НЕ 23, соединенного своимвыходом с управляющим входом управляветственно;У- выходной сигнал элементаИЛИ-НЕ 23;У, - выходной сигнал датчика 14тока;У, - выходной сигнал блока 18 управления рекуперацией (входной сигнал для системы 16 управления);С з - момент времени переходаэлектродвигателя 1 в генераторныйрежим;С- момент времени разгонаэлектродвигателя 1 в двигательномрежиме.Однополярный компаратор 19 реализован на операционном усилителе, ипри поступлении на его вход положительного сигнала, равного или большего уставки, на его выходе появляется положительное напряжение, поамплитуде равное уровню лог. "1",При отрицательном сигнале на входекомпаратора 19 на его выходе имеетместо лог, "0",Элемент НЕ 20 имеет на выходесигнал лог. "0", когда на его входе - .сигнал лог. , н сигнал лог, на выходе если на входе - лог, "0".Элемент И-НЕ (21 и 22) имеет навыходе сигнал лог. "1", только в том .5случае, если на обоих его входахсигнал по уровню равен лог, "0", прилюбой другой комбинации входных сигналов на выходе - лог, "0,Элемент ИЛИ-НЕ 23 имеет на выходе Осигнал лог только в том случае,когда на его входах одновременно присутствуют сигналы лог. "0", при всехдругих комбинациях входных сигналовна его выходе - лог. О, 5Принцип действия устройства состоит в следующем,Задатчик 7 интенсивности формирует линейно нарастающее (спадающее,фиг. 2 г,п) напряжение, которое определяет темп разгона (торможения)электродвигателя 1,Регулятор 8 напряжения совместнос датчиком 3 напряжения образует контур стабилизации напряжения на якоре электродвигателя 1,который Формирует сигнал, пропорциональный скорости электродвигателяВыходной сигналрегулятора 8 напряжения являетсявходным сигналом для регулятора Л 30тока,контур регулирования тока реали"зован иа регуляторе 9 тока и датчике14 токаСистема 0 импульсно-Фазового уп 35равпения осуществляет формирование исмещение управляющих импульсов пропорционально вьиодному сигналу с ре гулятора 9 ;ока что приводит к изменению выходного напряжения вентильных 40гругп 3 кпи 4,Логическое переключающее устройство 15 осуществляет сравнение выходньгхсиг:;а.пов регулятора 9 тока и датчика3 напряжения и в зависимости от полярчости их разностного сигнала подключает к системе 10 импульсно-Фазового управления либо вентильную группу 3 (через ключ 1), либо вентильную группу 4 (через ключ 12), т.е. 50на выходах логического переключающего устройства 15 не могут существовать одновременно сигналы управленияключами 11 и 12.Рассмотрим случай, когда электропривод работает в установившеся режиме, т,е. на выходе задатчика 7 интенсивности присутствует положительное напряжение (фиг, 2). На выходе регулятора 8 напряжения,формируется сигнал, поступающий навход регулятора 9 тока, на выходе которого также присутствует сигнал.Система 10 импульсно-фазового управления формирует и сдвигает углы управления пропорционально этому сигналу, Поскольку на выходе преобразователя 2 есть напряжение датчик 13напряжения формирует сигнал, которыйпоступает одновременно на регулятор8 напряжения (благодаря чему контурстабилизации обеспечивает постоянное-,напряжение на выходе преобразователя 2) и на логическое переключающее устройство 15. Поскольку электропривод находится в статическом состоянии, сигнал регулятора 9 тока поамплитуде больше сигнала датчика 13напряжения, т,е, их разница положительна, вследствие чего на выходе логического переключающего устройства5, управляющего ключом 11, сигналлог, , а на выходе, управляющемключом 12, - лог"0" т.е. ключ 11замкнут, аключ 12 разомкнут,В момент времени С, сигнал на выходе задатчика 7 начинает линейноспадать, Сигналы на выходах регуляторов 8 и 9 также уменьшаются, разностный сигнал на выходе логическогопереключающего устройства меняетзнак, в результате чего ца его выходе, управляющем ключом 1, появляетсясигнал лог. "0", а на выходе, управляющем ключом 12, - лог. "1"Происходит переключение ключей 11 и 12,электродвигатель переходит в генераторный режим работы (11 квадрант),т,е, происходит рекугера.нвное торможение электропривода,В момент времени Ссигнал на выходе задатчика 7 становится равнымнулю, электродвигатель останавливается. Если сигнал на выходе задатчика 7 продолжает линейно изменяться(нарастает по амплитуде отрицательчое капряжение) электродвигательразгоняется до скорости, соответствующей.уровню сигнала на выходе задатчика 7, При этом напряжение на выходе задатчика 7 имеет отрицательныйзнак, а на выходе устройства 15,управляющем ключом 12, присутствуетсигнал лог, "1" (ключ 12 замкнут),на выходе, управляющем клнчом 11,лог, "О" (ключ 1 разомкнут), 1515310В момент С сигнал на выходе задатчика 7 начинает линейно спадать(фиг. 2 б,п) и электродвигатель переходит в генераторный режим (1 Ч квад.рант). Алгоритм работы электропривода аналогичен описанному, т.е. происходит переключение ключей 12 и 11,и электропривод осуществляет рекуперативное торможение,Очевидно, что в 1 квадранте сигнал на выходе задатчика 7 интенсивности положительный, а ключ 11 замкнут.При переходе электродвигателя 1в генераторный режим работы (11 квадрант) при положительном сигнале навыходе задатчика 7, ключ 11 разомкнут, а ключ 12 замкнут,В 111 квадранте сигнал на выходезадатчика 7 имеет отрицательный знак,а ключ 12 замкнут,При переходе электродвигателя 1в генераторный режим работы (1 Ч квадрант) при отрицательном сигнале навыходе,задатчика 7 ключ 12 разомкнут, а ключ 11 замкнут, т.е. алгоритмработы электропривода позволяет установить следующие однозначные соответствияДвигательный режим работы:1) У, - положительное и ключ 11замкнут;2) У - отрицательное и ключ 1замкнут,Генераторцый режим работы:1) У - положительное и ключ 12замкнут;2) У - отрицательное и ключ 11замкнут,На основании этих соответствийпостроен блок 18 управления рекуперацией.Блок 18 работает следующим образом. В момент времени , электропривод переходит в режим рекуперативного торможения, при этом на выходекомпаратора 19 напряжение лог"1"(фиг, 2,д), а на выходе блока 20 -лог. "О" (фиг. 2,е),В этот момент времени на выходахустройства 5 следующие состояния:11 1 1 1 11У , - ло г , О . . .- ло г1 , т , е ,в момент времени Т н а входах элемента И-НЕ 2 1 ко мб иц а ция входных си гн ало в и з ло г , " 1 " , а ц а вход ахвторого элемента И-НЕ 22 - два лог. О". Таким образом, а момент временипервый элемент И-НЕ 21 меня:т . воесостояние с лог, на лог, "О" а5второй элемент И-НЕ 22 сохраняет своепрежнее состояние лог, "О" (фиг,2 и,к),т,е. ца входах элемента ИЛИ-НЕ 23появляется комбинация входных сигналов из двух лог"01, в результатеО чего цвыходе элемента 23 появляется сигнал лог, "1", что приводит кзамькацию ключа 24, и на вход системы 16 управления (фиг, 1) с дачика14 тока поступает сигнал управления,15 который открывает тиристорный преоб-раэователь 5, Ключ 24 будет замкнутдо тех пор, пока сигнал на выходезадатчика 7 не уменьшится до уровняпорога срабатывания однополярного20 компаратора 9, после чего на выходеэлемента 21 (момент времени С-,фиг,2, г,д,е,и) появляется сигналлог. "1", который измецяет выходноесостояние элемента 23 (фиг, 2 б,л) с25 лог, "1" ца лог"О".Ключ 24 размыкается, тиристорцыйпреобразователь 5 закрывается,Таким образом, период временикогда электропривод буровогоЗд станка работает в режиме рекупЕративцого торможения, который сопровож"дается рекуперацией энергии на дизель.электрический агрегат 1 (фиг, 1),характеризуется открытым состоянием35 цереверсивного преобразователя 5,череэ который на нагрузке 17 осуществляется рассеивание энергии, рекуп.рцруемой тиристорным преобразователем 2,40 В случае, если электропривод работает с отрицательным напряжением навыходе задатчика 7 (фиг. 2 б,п), алгоритм работы блока 8 управлениярекуперацией аналогичен описанному,45 На фиг. 2, п,р,с,т,у,ф,х,ц,ч,ш приведены временные диаграммы работы элементов блока для этого случая,Введение блока управления рекуперацией позволяет исключить работу дизеля в режиме компрессора, в течениекоторого происходит ццтецсивцый износ узлов дизеля, в результате повышается надежность работы буровогостанка ц целом.55Так как изобретение исключает работу пиэеля в компрессорном режиме,преводя его в режиме рекуперативноготорможения электропривопа цз холостой1515 З 1 О Уу Ь /7 У)у 12 И ход, существенно экономится дизельное топливоКроме того, в качестве дополнительной нагрузки 17 может быть использо 5 вано вспомогательное технологическое оборудование станка (освещение, водоподогрев и т.д.), в результате чего повышается КПД всего комплекса оборудования, т,е, его экономичность, 10( Формула изобретения Электропривод бурового станка, содержащий электродвигатель, подклю ченный к реверсивному тиристорному преобразователю, вход которого соединен, как и вход нереверсивного тиристорного преобразователя, с выходом дизель-электрической станции, по следовательно соединенные задатчик интенсивности, регулятор напряжения, регулятор тока и систему импульсно- фазового управления, выход которой через управляемые ключи подключен к 25 вентильным группам реверсивного тиристорного преобразователя, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики напряжения и тока якоря, логическое переключающее уст ройство, соединенное своими входами с выходами регулятора тока и датчика напряжения, а выходами связанноес управляющими цепями упомянутыхуправляемых ключей, а также системууправления нереверсивным тиристориымпреобразователем и подключенную к еговыходу нагрузку, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности и надежностиэлектропривода, в него введен блокуправления рекуперацией, состоящийиз однополярного компаратора,логического элемента НЕ, двух логическихэлементов И-НЕ, логического элемента ИЛИ-НЕ и третьего управляемогоключа, при этом вход однополярногокомпаратора подключен к выходу задатчика интенсивности, а выход - непосредственно к первому входу первогологического элемента И-НЕ и черезлогический элемент НЕ - к первомувходу второго логического элементаИ-НЕ, вторые входы которых соединены порознь с выходами логическогопереключающего устройства, а выходыподключены к входам логического элемента ИЛИ-НЕ, соединенного своим выходом с управляющим входом управляемого ключа, включенного между выходом датчика тока и входом системыуправления нереверсивного тиристорного преобразователя.