книги из ГПНТБ / Василевский, Марк Николаевич. Асинхронный привод шахтных подъемных машин

(линия ^з). Следовательно, заданная тахограмма выполняется хорошо.

Задание скорости в функции времени можно осуществлять также питанием обмотки управления от специального двига­ теля 2 (рис. 162), который во время работы с максимальной ско­ ростью имеет номинальную скорость вращения, питаясь от не­ зависимого источника тока. В начале замедленного движения двигатель 2 отключается от источника питания и начинает ра­ ботать в режиме свободного выбега или с электрической на­ грузкой в цепи якоря. Двигатель 2 одновременно питает обмот­ ку управления ОУП, напряжение на зажимах которой снижается

вместе со снижением скорости вращения двигателя 2.

Время выбега двигателя 2 соответствует продолжительности периода замедленного движения подъемной машины.

Усилительное звено в подавляющем большинстве случаев выполняется с применением одного ЭМУ, реже с ЭМУ в сочета­ нии с магнитным усилителем. Ведутся работы по применению в качестве усилителей магнитных или электронных усилителей.

Иногда при недостаточности коэффициента усиления по на?

пряжению одного ЭМУ применяются промежуточные усилите­ ли— магнитные или генераторы ПН со специально перемотан­ ной обмоткой возбуждения.

Высокие регулировочные качества и большая надежность работы ЭМУ делают их вполне приемлемыми для автомати­ зации подъемных установок.

§ 3. ИСПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗВЕНО

Полученные от измерительного звена и предварительно уси­

ленные в усилительном звене импульсы все же недостаточны для непосредственного воздействия на подъемную машину.

Для этой цели предназначено исполнительное звено, которое воспринимает импульсы усилительного звена и снова их усили­

вает. Эти значительно усиленные импульсы используются для непосредственного воздействия на машину для приведения дей­ ствительной диаграммы скорости к заданной.

В схемах автоматического управления асинхронным приво­

дом для создания различных по знаку моментов приходится ис­

пользовать различные способы воздействия на привод и подъ­ емную машину.

Создание тормозных моментов может быть осуществлено при помощи: 1) генератора постоянного тока и подъемного двигателя; 2) источника тока низкой частоты и подъемного двигателя;

3)механического тормоза (без участия подъемного двигателя). Создание регулируемого двигательного момента в период за­

медленного движения достигается: 1) регулированием напря­ жения переменного тока в цепи статора при постоянном сопро­ тивлении в цепи ротора; 2) регулированием сопротивления

261

в цепи ротора; 3) воздействием регулируемого тормоза при по­ стоянном сопротивлении в цепи ротора.

Исполнительное звено должно обеспечивать выполнение за­ данной диаграммы скорости и во второй период замедления, когда необходимо поддерживать сниженную скорость постоян­ ной.

Поддержание сниженной скорости постоянной может осуще­ ствляться: 1) питанием обмотки статора подъемного двигателя током соответствующей малой частоты; 2) периодическим под­

ключением статора двигателя к питающей сети и изменением

сопротивления в цепи ротора; 3) изменением развиваемого дви­ гателем движущего момента при помощи регулирования сопро­

в этом периоде или применением механического тормоза. Это

объясняется тем, что окончательное стопорение производится наложением механического тормоза и чем меньше запаздыва­ ние тормоза и чем при меньшей скорости происходит его нало­ жение, тем точность остановки больше.

При использовании пониженной частоты можно к концу вто­

рого периода дальнейшим снижением частоты снизить скорость до весьма малых значений и осуществить наложение тормоза при ползучей скорости.

При использовании механического тормоза для поддержания ■сниженной скорости постоянной последний приводится в напря­ женное состояние уже в начале второго периода, все люфты

внем выбираются, колодки прижимаются к тормозным ободьям,

мпри стопорении необходимо только увеличить нажатие коло­ док. Использование механического тормоза для получения сни­

женной скорости обеспечивает точность стопорения подъемного ■сосуда порядка 25 мм.

При выборе той или иной системы автоматизации нужно стре­ миться, чтобы основная аппаратура автоматизации могла быть использована в наибольшем числе периодов работы подъемного двигателя — разгоне, равномерном ходе, периоде основного за­ медления, движении с малой скоростью и т. д.

Наиболее рациональными схемами являются схемы непре­ рывного регулирования, обеспечивающие переход двигателя из ■одного режима в другой с наименьшим числом аппаратов и без перерывов в регулировании.

262

Применение динамического торможения

Динамическое торможение пригодно для создания регулируе­ мых тормозных моментов при движении подъемных сосудов с переменной или постоянной скоростью. Динамическое тормо­ жение при соответствующей величине активного сопротивления в цепи ротора обеспечивает большие и практически постоянные

тормозные моменты при любом диапазоне скоростей от номи­ нальной до сотых долей номинальной (см. раздел второй,

рис. 102).

Это позволяет иметь однотипные характеристики подъемной

установки и регулятора хода (независимость момента от скоро­

сти) .

В сочетании с динамическим торможением в период основ­ ного замедления для выполнения дотяжки может использовать­

ся: 1) импульсное управление подъемным двигателем; 2) приме­ нение механического тормоза; 3) использование микропривода.

Таким образом, динамическое торможение обеспечивает по­ лучение тормозных моментов в период основного замедления,

в период дотяжки и при спуске грузов.

На рис. 163 показана скелетная схема автоматизированной подъемной установки при использовании динамического тормо­ жения в сочетании с импульсной дотяжкой.

Измерительный элемент в этой схеме состоит из ТГ (дей­ ствительная скорость), потенциометра П с движком 1, переме­ щаемым ретардирующим диском РД (заданная скорость). Сравнение скоростей производится на обмотках управления ЭМУ

мотки управления ОУ и на якоре ЭМУ появляется напряже­

ние такой полярности, что пропускается вентилем ВС-1 и об­ мотка возбуждения овГДТ обтекается током, ГДТ воз­

буждается, в обмотки статора подъемного двигателя подается постоянный ток и двигатель начинает развивать тормозной мо­

мент.

При превышении заданной скорости над действительной поток обмотки управления ОУ1 становится больше потока обмотки

ОУи, полярность напряжения на якоре ЭМУ меняется по знаку и обмотка возбуждения овГДТ перестает обтекаться током,

ГДТ не вырабатывает э. д. с., подъемный двигатель перестает создавать тормозной момент, и система подъема начинает двигаться в режиме свободного выбега. Поскольку замедле­

ние свободного выбега меньше замедления системы при дей­ ствии динамического торможения, то действительная скорость

через некоторое время делается равной или несколько боль­ шей заданной скорости и'снова начинает действовать дина­

мическое торможение. Для поддержания постоянного тормоз­

263

ного момента (несмотря на снижение скорости движения)

сопротивление в роторе уменьшается в зависимости от скорости

движения. Эго осуществляется при помощи реле 1РЗ и ЗРЗ„ включенных на якорь ТГ и отпускающих свои якори при сни­ жении скорости движения (и напряжения на якоре ТГ) до опрет

деленной величины.

Рис. 163. Схема автоматизации с применением динамического торможения и импульсной дотяжки

Контакты реле 1РЗ и ЗРЗ включены в цепь катушек кон­ такторов ускорения, которые уменьшают величину сопротивле­ ния в цепи ротора, и подъемный двигатель переводится на ра­ боту на наивыгоднейшую механическую характеристику для данной скорости движения (см. рис. 102).

Скорости вращения ротора подъемного двигателя, при кото­

рых необходимо производить переключение роторного сопротив­ ления (точки в, г и д на рис. 102), находятся по кривым, изобра­ женным на рис. 87.

Без переключения роторного сопротивления весьма трудно с достаточной точностью, выполнить заданную диаграмму скоро­ сти, так как требуемый тормозной момент не зависит от скорости

движения подъемных сосудов, а тормозной момент подъемного

цвигателя, работающего с постоянным сопротивлением в цепи

264

тока возбуждения не увеличивает тормозной момент в долж­ ной степени.

Из кривых рис. 164 видно, что при работе на одной и той же ступени сопротивления уже при 0,2 номинальной скорости вра­ щения ротора увеличение тока возбуждения от 100 до 130 а не дает увеличения момента.

Уменьшение величины сопротивления в цепи ротора со сни­ жением скорости, дает возможность значительно повысить точ­

ность работы схемы, умень­ шить мощность ГДТ и упро­

щает методику выбора обо­

рудования.

при движении в разгрузочных кривых и шахтных сопротивлений. При импульсном управлении двигателем в период дотяжки изменения величины момента достигаются изменением величины

сопротивления в цепи ротора и периодическим подключением статора двигателя к питающей сети; изменение знака момента (двигательного на тормозной, и наоборот) осуществляется по­ дачей в обмотки статора переменного или постоянного тока. Та­ кие переключения производятся в зависимости от фактической скорости движения подъемных сосудов.

Для этого к якорю ТГ подключаются реле скорости 1РС, 2РС и РКД (см. рис. 163), производящие в схеме все нужные

переключения в зависимости от фактической скорости движения

подъемных сосудов.

Настройка указанных реле производится следующим обра­ зом: реле 1РС отпускает свой якорь при достижении сосудами заданной скорости дотяжки (100% г»п); реле 2РС отпускает свой якорь при 70% va и притягивает при 100% vn-, реле РКД соот­

ветственно при 80% vn и 115% %.

265

При отпускании якоря реле 1РС его контакты замыкаются

в цепи катушек реверсора и размыкаются в цепи катушек кон­ тактора ДТ и первого контактора ускорения.

Н. з. контакты реле 2РС включены в цепь катушки первого контактора ускорения и н. о. контакты — в цепь катушки вто­ рого контактора ускорения.

Н. з. контакты реле РКД включены в цепь катушки контак­ тора ДТ.

При импульсном управлении подъемным двигателем в пери­

од дотяжки в зависимости от величины концевой нагрузки и пи­ тающей сети возможны три основных случая работы подъем­ ного двигателя (рис. 165). При подъеме нормального расчет­

ного груза (неуравновешенный подъем) в период дотяжки про­ исходит периодическое включение первого контактора при по­

стоянно включенном реверсоре (рис. 165, а). В данном случае статический момент системы меньше момента, развиваемого дви-

266

тателем при работе на первой ступени сопротивления, и больше момента, развиваемого двигателем с полным пусковым сопро­

тивлением в цепи ротора.

■При подъеме легкого груза в том случае, когда момент со­ противления положителен, но меньше 0,4 номинального момента двигателя, в период дотяжки происходит периодическое вклю­ чение и отключение реверсора (рис. 165, б). В том случае, когда момент на валу машины отрицателен, работа двигателя проис­ ходит в режиме динамического торможения при включенном контакторе ДТ (рис. 165, в).

При поддержании ползучей скорости в период дотяжки число включений контакторов может быть определено по приведенным ниже формулам.

1. Момент сопротивления при дотяжке больше 0,4 номиналь­ ного момента двигателя (рис. 165, а):

/Исопр > 0,4Мн;

тающего с полным сопротивлением в цепи ротора (рис. 165, б):

—время замедления системы при включенном реверсоре

(свободный выбег);

267

судов;

М1— движущий момент подъемного двигателя при включен­ ном реверсоре;

М2 — то же при включенном первом контакторе ускорения (моменты Afj и М2 приведены к валу органа навивки);

/? — радиус органа навивки;

ИЛ— приведенная к органу навивки масса всех движущихся частей установки.

При импульсном управлении двигателем скорость дотяжки поддерживается удовлетворительно (с колебаниями в заданных пределах) только при отсутствии знакопеременных моментов.

При наличии знакопеременных моментов и выдержки времени реле дуговой блокировки при переключении двигателя из двига­ тельного режима в режим динамического торможения двигатель на некоторое время становится неуправляемым, вследствие чего скорость дотяжки достигает недопустимо большой величины и посадка нижнего сосуда на брусья происходит с ударом, а верх­ ний сосуд стопорится с недостаточной точностью.

Несмотря на простоту осуществления, импульсный способ

управления имеет недостатки — наличие трех реле скорости 1РС, 2РС и РКД (см. рис. 163) с довольно тонкой регулировкой периодическое включение контакторов в силовых цепях и тол­ чкообразное изменение при этом движущих моментов, отрица­ тельно влияющее на механическую часть подъемной машины.

На рис. 166 показана схема автоматизированной подъемной установки при динамическом торможении в период основного за­ медления и двигательном режиме с использованием механиче­ ского тормоза в период дотяжки.

Режим основного замедления выполняется так же, как и в схеме на рис. 163, но в период дотяжки, когда реле 1РС от­ пускает свой якорь, якорь ЭМУ переключается с обмотки воз­ буждения овГДТ на обмотку возбуждения овД моментного

двигателя Д. Моментный двигатель при питании его обмотки

сжатой пружину 1, переставляя этим золотник 2 регулятора дав­ ления в положение «Расторможено».

При питании обмотки-возбуждения овД от якоря ЭМУ и пре­

вышении действительной скорости над заданной полярность на­

268

пряжения на якоре ЭМУ совпадает с проводящим направлением вентиля ВС-1 и напряжение ЭМУ действует против эталонного напряжения потенциометра /72. При этом уменьшается момент вращения двигателя Д, пружина 1 разжимается и удлиняется пропорционально уменьшению момента двигателя Д, вследствие чего золотник 2. переставляется в положение «Заторможено».

Рис. 166. Схема автоматизации с применением динамического торможения и механического тор­ моза

Часть масла выпускается из цилиндра 3, и тормозные грузы 4 опускаются, создавая определенное тормозное усилие.

При опускании грузов передвигается и механизм жесткой об­ ратной перестановки 5. который перемещает золотник 2 в поло­ жение, при котором прекращается дальнейший выпуск масла из

цилиндра 3. При превышении заданной скорости над действи­ тельной, когда не требуется подтормаживания, полярность на­ пряжения якоря ЭМУ такова, что ток через вентиль ВС-1 не про­ ходит и обмотка возбуждения овД обтекается только током не­ зависимого возбуждения от потенциометра Пъ. Двигатель Д раз­ вивает максимальный момент, золотник 2 переставляется в по­ ложение «Расторможено», и в цилиндр 3 впускается масло.

269