книги из ГПНТБ / Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов

При изменении сигнала по показательному закону ускорение

ускорение

а = [ot!Л! еа'1+ (а2Л2 + рЛ3)соэ р£еа»г+ (а2Л3— рЛ2)зш fit еа**]Н (t)\

(41)

рывок

р = а^Л! еа‘* + (а2Л2 + рЛ3)(соз р/а2 еа2< — р sin p^eajf) +

Как и в предыдущих случаях, процесс рассматриваем в пре­ делах времени ty. Для a = 1 режим получается сходный с пре­ дыдущими случаями.

Как видно из рис. 24, б, рывок начинается в отрицательном квадранте, переходит в положительный и снова в отрицатель­ ный квадрант, что обусловливает тяжелый режим работы пози­ ционного механизма.

Рассмотрим нарастание сигнала управления по синусоидаль­ ной входной функции (например, сигнал отрабатывается сель-

50

Хвых(р) __________ ЦрМм________

ХвА р) (Гр+1)(0р+1)(р2 + со2)‘

При таком виде сигнала рывок более интенсивный, чем при экспоненциальной зависимости. Сравним скоростные характе­

ристики при линейном и показательном законах нарастания сигнала (рис. 25, а, б) . Все кривые, за исключением кривой 4 (xBX = kt), имеют ярко выраженную S-образную форму. Наибо­ лее оптимальна кривая 1 (хВх = bi2/2), однако весьма медлен­ ный подъем скорости в начале пуска обусловливает выбрать

51

Рис. 25. Формирование зависимо­ стей скорости (а) и рывка (б) от времени при нарастании сигнала по закону:

1 — показательному, а — 0; 2 — пря­ молинейному, а = 0; 3 — прямоли­ нейному, а и 0,65; 4 ■— прямолиней­ ному, а = 1; б — прямолннеййому. а = 2

Рис. 26. Осциллограммы:

а — при подъеме груза; б — при опускании груза; 1 — /зол =■ № ); 2 — п ■= f(t); /3о д — перемещение золотника; п — число оборотов вала гидромонитора

52

же как и кривая 3. Поэтому с точки зрения темпа изменения скорости dv/dt наиболее оптимальным семейством кривых яв­ ляется то, которое укладывается в заштрихованное поле, лежа­

скорости гидропривода крана.

На осциллограмме (рис. 27) показаны зависимости скорости грузового каната с грузом 25 т и напряжения U тиристорного преобразователя с несимметричным мостом при движении руч­

8.ПЛАВНЫЙ РАЗГОН АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Плавное бесступенчатое управление скоростью асинхронного двигателя может быть обеспечено при питании его от тиристор­ ного преобразователя с регулируемым напряжением в статоре и роторе или при питании его от преобразователя частоты.

Используем положения теории ступенчатого разгона асин­ хронного двигателя, приведенные в § 6 гл. I. Примем во внима­

FilFk

53

Примем, что сигнал управления скорости асинхронного дви­ гателя нарастает по прямолинейному закону xBK(t) = kt и Xvx{p) = 1ip2. Тогда:

скорость

4 + В e

a,м/с2; v, m/c

54

стало в три, а рывок в два раза меньше, чем для случая, пока­ занного на рис. 16. При плавном нарастании скорости наблю­ дается пик ускорения и рывка при t — 0.

Осциллограмма, показанная на рис. 29, записанная при раз­ гоне асинхронного двигателя посредством тиристорного частот-

Рис. 29. Осциллограмма скорости при плавном разгоне и замедлении асин­ хронного двигателя от преобразовате­ ля частоты

ного преобразователя, подтверждает кривую скорости, изображенную на рис. 28.

Уравнение движения для асинхронного привода М — Mj +

+Мс можно представить в развернутом виде:

МGD2n0 ds f Mc;

375 dt

Однако надо учесть, что ток состоит из двух составляющих— динамической и статической, причем момент равен М —

= Cl cos ср.

9.РЕЖИМЫ ЗАМЕДЛЕНИЯ

Режимы замедления электроприводов крана могут быть осу­ ществлены различными способами.

При понижении напряжения на зажимах источника энергии (например, генератора системы Г— Д автономной электростан­ ции) замедление в двигательном режиме (при подъеме груза) подчиняется уравнению F^Jm — FJm — а. На рис. 30 показано замедление системы крана при непрерывном уменьшении -на­

55

При режиме управления процессом замедления, когда напряжение вначале понижается мгновенно на величину «По.

а = — at и р = — pt, где щ, at и pt определяются зависимостями

( 2 3 ) - ( 2 5 ) .

знак — наступает режим генераторного торможения.

В некоторых схемах замедление осуществляется посредством динамического торможения. Для получения режима динамичес­ кого торможения двигатель отключается от генератора и под­ ключается к сопротивлению. Работая генератором, двигатель га­ сит свою энергию в сопротивлении и тормозит систему. При по­ вороте крана, когда поворотная платформа установлена под уг-

56

дом, такой вид динамического торможения весьма эффективен. Скоростная характеристика имеет вид

v = — Дис + (vn+ Аис)е-^0,

где Дас — перепад скорости от статической составляющей тока; vn— скорость в момент переключения с двигательного режима на динамическое торможение.

Замедление

—t/в

Торможение выбегом может быть осуществлено при малых грузах, если при отключении напряжения генератора замедление при подъеме груза а = — FJm, где Fc — незначительная нагруз­

исходит при включении двигателя на режим двигательного спу­ ска. Уравнения, описывающие этот режим, приведены выше.

Тиристорный привод (при использовании преобразователя с одним симметричным мостом) позволяет осуществить только ре­ жим динамического торможения. При реверсировании двигателя контакторами, установленными в цепи якоря, можно получить ре­ жим генераторного торможения, а также режим торможения про­ тивотоком. Применение двух симметричных тиристорных мостов значительно усложняет схему управления.

Торможение асинхронного двигателя может быть осуществле­ но в двигательном режиме путем ввода сопротивлений в цепь ро­

где vt определяется формулой (43). При переходном режиме (пе­ реход от характеристики с большой скоростью на характеристи­ ку с меньшей скоростью) торможение может происходить в ге­ нераторном режиме и описываться уравнением

s — sCT-Ь (srp sCT)е ,

где sCT — скольжение при установившейся скорости двигателя; Лрр — скольжение в граничной точке (начало генераторного тор­ можения при t = 0), 0 — электромеханическая постоянная вре­

57

Если генераторное торможение происходит на реостатных ха­ рактеристиках, электромеханическая постоянная времени

где sx — скольжение на линии номинального момента, но на рео­ статной характеристике, причем время переходного процесса

t = 0 In ■Srp + ScT- .

1 + sCT

10.ПЛАВНЫЙ РАЗГОН ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОВОРОТНОГО МЕХАНИЗМА КРАНА

ИВЕЛИЧИНА АМПЛИТУДЫ ОТКЛОНЕНИЯ ГРУЗА

Впредыдущих параграфах рассмотрены системы электропри­ вода, где связи между движущимися массами были абсолютно­ жесткими. Это дало возможность уточнить некоторые основные зависимости, однако в реальных двух-, трех- и многомассовых си­ стемах упругими связями между движущимися массами прене­ брегать нельзя. В. И. Ключев [11] и другие авторы показали вли­

яние упругих звеньев на режимы работы электропривода. Однако они не рекомендуют применять плавный разгон и замедление как обязательные, чтобы избежать ударных нагрузок и механических колебаний, воздействующих на механизм и электропривод при выходе на заданную скорость.

Многочисленные рекомендации по применению обратных свя­ зей (иногда весьма сложных в наладке и эксплуатации) базируют­ ся на положениях, что только с обратными связями можно обес­ печить оптимальный рывок и соответствующую скоростную диа­ грамму. Однако ввиду специфических условий работы кранов количество обратных связей должно быть минимальным, сами схемы управления просты в решении, а система управления дол­ жна обеспечить плавный разгон и замедление.

Время достижения рывком максимума при плавном нараста­ нии сигнала tM= Т<д/(Т— ©) In Г/0. Из анализа этой формулы следует, что время достижения максимума для ,р зависит от со­ отношения Я = Г/0 и оно будет тем больше, чем больше Я. Таким образом, максимальное значение рм при а = 0 будет равно

где ty — время нарастания задающего сигнала от 0 до ty. Оче­ видно, что с увеличением ty величина рм снижается. Время на­ ступления максимума р для .а > 0 будет при tM= 0. Анализ за­ висимости р = f (а) показывает, что наименьшее значение рм бу­ дет при а = 0 и при относительно больших значениях Г и 0 (Т = = 1,5 и 2 с, 0 = 0,2 с ) .

58

Для абсолютно жесткой системы с обратными отрицательны­ ми связями р имеет меньшие значения, чем при системах без об­ ратных связей. Однако при определенных соотношениях пара­ метров появляются в начале пуска или замедления быстрозату­

и многомассовых при а = 0) р нарастает от нуля, но очертания

коэффициент жесткости упругого звена с = 98 Н-м/рад, момен­ ты инерции h — h = 0,266 кг-м2, постоянная соотношения момен­

обеспечивает почти полное демпфирование колебаний. Макси­ мальные нагрузки привода при этом будут аналогичны нагруз­ кам, когда в системе отсутствуют упругие связи. При а = 1 демп­ фирование резко снижается и ударная нагрузка наступает в мо­ мент t = 0, причем такой режим аналогичен режиму разгона при внезапном полном приложении напряжения к двигателю.

Одним из важных параметров, влияющих на работу самоход­ ного крана, является амплитуда раскачивания груза. В исследо­ ваниях, посвященных этому вопросу, рассматривается процесс раскачивания груза с тем электроприводом, который установлен в настоящее время на кранах (Г — Д без обратных связей с пя­ тиступенчатым разгоном или асинхронный двигатель с реостат­ ным пуском и тоже с пятиступенчатым разгоном), и поэтому предлагаемые различные способы уменьшения амплитуды не да­ ют оптимального результата из-за неудовлетворительного каче­ ства привода.

М. С. Комаров указывает, что максимальное отклонение гру­ за получается при oMi = 0 (где wMi — промежуточная скорость), если скорость сразу переходит на повышенную (омг). Таким об­ разом, средством уменьшения раскачивания груза является уменьшение перепада скоростей при переходе на повышенную скорость. Доказано, что оптимальное количество ступеней сопро­ тивления в цепи обмотки возбуждения генератора системы Г—Д, установленной на стреловых самоходных кранах, должно быть 10— 12, для систем переменного тока (реостатного пуска) 7— 8. Однако и это количество ступеней не может уменьшить первона­ чального толчка. В связи с этим амплитуда раскачивания груза достаточно велика, что резко снижает производительность крана, так как машинист не может при значительном раскачивании по­ ставить груз в заданную точку.

59