книги / Электрооборудование одноковшовых экскаваторов

системы Г — Д с потенциометрической отсечкой (см. § 5-1). Эта обратная связь предназначена для ограни­ чения тока двигателя как в статических режимах при работе двигателя на упор, так и в динамических — при пусках и торможениях электропривода.

Рассмотрим работу токового узла в системе, изобра­ женной на рис. 5-2, в статическом режиме при увеличе­ нии нагрузки на валу двигателя для положения КК Назад. При прохождении тока / я в главной цепи на сопротивлении R (условно обозначающем сопротивле­ ние обмоток ДПГ и ДПД) создается, как уже отмеча­ лось, падение напряжения UR, являющееся источником

питания обмотки ОТ. Это контролируемое напряжение UR=InR непрерывно сравнивается с внешним встречным «напряжением сравнения» (эталонным напряжением или запирающим потенциалом) Ucр. Эталонные напряжения Uсp,i и Uср,2 (см. рис. 6-2) определяются падением на­ пряжения на одинаковых сопротивлениях участков вб

и бг потенциометра сравнения 1СУ при прохождении по нему постоянного тока /п от независимого источника тока (возбудителя В); причем C/cp,i = ^cp,2- Для того, чтобы под их действием не проходил ток в цепь обмо­ ток ОТ усилителей, к потенциометру /СУ определенным образом подключены выпрямители 1ВГ и 2ВГ. При малых значениях нагрузки или тока / я эталонное напря­ жение Ucр превышает падение напряжения на сопро­ тивлении R, т. е. UCVll>'UR, и ток проходил бы в на­ правлении, обусловленном полярностью эталонного напряжения С/сР,ь Однако этому препятствует выпря­ митель 1ВГ. При достижении током главной цепи зна­ чения 1,1— 1,4 /пом,дв, т. е. момента Md (см. рис. 6-3),

падение напряжения UR станет равным UcР,ь а затем при дальнейшем увеличении тока якоря (момента) пре­ высит его, т. е, UR>U CJ),i. При этом ток /т пойдет от сопротивления R в направлении, указанном штриховой ртрелкой на рис. 5-2 и рис. 6-2, через обмотку ОТ. Ток

191

г<5г'вб— ; гвг— вентилей в прямом направлении.

Гбг + гвб

Направление тока в обмотках ОТ (УСМ-4 на рис. 6-1 и 6-2) СМУ выбирается так, чтобы в двига­ тельном режиме при_работе токового узла СМУ размаг­ ничивался. В этом "случае при работе токового узла напряжение генератора начнет резко уменьшаться, что на рис. 5-2 и 3-25,а иллюстрируется встречным направ­ лением стрелок м. д. с. токовой и задающей обмоток усилителя для положения КК Назад.. При стопорении двигателя м. д. с. Fn=Q и м. д. с. FVi действующая против м. д. с. F3, становится примерно равной послед­ ней, а результирующая м. д. с. -усилителей близкой нулю, что приводит в итоге к уменьшению почти до нуля тока в независимой обмотке возбуждения генера­ тора.

Следовательно, экскаваторная характеристика (на­ пример, кривая IV на рис. 6-3) практически горизон­ тальна до тех'пор, пока сохраняется условие UR<'UCV (участок ad). В этом случае ее рабочая часть обуслов­ ливается действием только одной обратной связи по напряжению, так как связь по току не работает; поэто­ му -жесткость характеристики на участке ad определя­ ется действием только связи по напряжению генератора (см. § 5-1). При U'R= U CV происходит излом в харак­ теристике (точка d). Ток главной цепи, соответствующий этому моменту, называется током отсечки / отс, а сам момент Моте — началом работы токового узла (токовой

Наконец, при UR>U Cр м . д. с . токовой обмотки ли­ нейно увеличивается с ростом тока якоря, а м. д. с. Fipe3= F 3—F4 линейно уменьшается, т. е. наступает про­ цесс размагничивания генератора и характеристика имеет круто падающую часть (участок dc). Ток главной

19?

цепи, соответствующий точке с характеристики, где заканчивается размагничивание генератора и напряже­ ние на его выходе становится близким нулю (двигатель останавливается), называется стопорным током / стНа­ пряжение генератора в этом режиме упора определяется падением напряжения при прохождении тока / ст по цепи якоря двигателя, т. е. произведением ЕГ)ст— 2/?ц/ Ст.

Для другой полярности по сравнению с показанной

нивается с эталонным напряжением UcР)2; при UR>iJc^,2 ток /т проходит уже через вентиль 2ВГ.

Регулирование стопорного тока можно осуществлять изменением величины £/ср, т. е. сопротивления участка вб (бг) потенциометра- 1СУ. При этом изменяется по­ ложение точки d (рис. 6-3) экскаваторной характерис­ тики, а угол наклона крутопадающего участка почти не изменяется (он зависит от интенсивности действия об­ мотки ОТ). С увеличением эталонного напряжения Ucv точка d занимает последовательно положения dr, d" ...

... и т. д. Если величину Ucр уменьшить, то последова­ тельность положения точки d будет обратная: d", d', d, а при 'f/Cp = 0 (т. е. исчезновении тока /п) характеристи­ ка примет вид прямой ае. В этом случае при постановке КК в нулевое положение характеристика а'е' практи­ чески не обеспечивает режима удержания ковша.

Увеличение коэффициента заполнения (см. § 1-5) достигается увеличением крутизны характеристики на участке dc (рис. 6-3), которая зависит от удельного падения напряжения в главной цепи и от интенсивности действия токового узла. Удельное падение напряжения в силовой цепи ДUR определяется падением напряже­ ния в ней при прохождении единицы тока (1 А ):

(6-8)

Интенсивность изменения тока в токовом узле под действием удельного падения напряжения в силовой це­ пи (при изменении тока главной цепи на 1 А) опреде­ ляется:

(6-9)

Тогда активность действия токовой обмотки характе­ ризуется изменением ее м. д. с. (при изменении тока

в силовой цепи на 1 А ):

где ге>от — число витков токовой обмотки усилителя.

Из (6-10) видно, что жесткость характеристики на

личивается по мере роста сопротивления в главной цепи R или уменьшения сопротивления в цепи токовой об­ мотки усилителя, например сопротивления гвб, Гбг (см. прямую 3). Значительное уменьшение сопротивления в цепи токовой обмотки получается за счет применения выпрямителей с малым сопротивлением в прямом на­ правлении (кремниевых или германиевых вместо селе­ новых или купроксных). При этом в связи с изменением угла наклона участка dc (его увеличением) изменяется стопорный ток; для его сохранения необходимо одновре­ менно увеличить и запирающий потенциал С/ср (см. точку d\ и прямую d\c на рис. 6-3).

Итак, механические характеристики на падающем участке могут иметь различную крутизну, которая опре­ деляется коэффициентом

•Моте

•Мст

В зависимости от значения коэффициента k0TC раз­ личаются мягкие (0,5—0,6) и жесткие (0,85—0,95) ха­ рактеристики. Чтобы обеспечить хорошую управляемость процессом копания, обычно для копающих механизмов принимают характеристику со средней жесткостью. Стопорный момент .двигателей поворота определяют, исходя из допустимого ускорения поворотной платфор­ мы. Наименьшее время' поворота имеет место при под­ держании в течение переходных процессов разгона и торможения значений момента двигателей, близких к стопорному (см. § 1-6). Поэтому для электропривода механизмов поворота целесообразно использовать ха­

характеристику на рабочем участке ad в цепь обмотки ОТ включают обходной резистор параллельно выпрями-, телям 1ВГ и 2ВГ (СД на рис. 5-2 и 5СД на рис. 6-1 ц

|94

Коэффициент усиления, системы по контуру обратной связи по току главной цепи (при разомкнутой обратной связи по напряжению) равен:

висит только от значения статической нагрузки двига­ теля Мс(/с), а в неустановившихся режимах — от интен­ сивности изменения напряжения генератора и э. д. с. двигателя согласно (4-19).

В статическом режиме возможен только один способ ограничения *тока — путем регулирования тока возбуж­ дения генератора изменением м. д. с. 03, ОН и ОТ обмоток управления СМУ. В динамическом режиме ограничить ток можно как регулированием м. д. с. этих обмоток, так и подбором параметров цепей возбуждения генератора и стабилизирующих цепей усилителя (см. узел 7). Вследствие различия условий ограничения тока значения стопорных токов в статическом и динамическом режимах могут получиться разными.

Рассмотрим работу токового узла в системе в неустановившемся режиме. При пуске двигателя, как известно, происходит ускоренное повышение э. д. с. генератора.

Вглавной цепи интенсивно возрастает ток (см. рис. 6-4),

идвигатель начинает разгоняться. Если при этом ток

якоря будет превышать ток отсечки / отс, резко возрас­ тает м. д. с. FT, уменьшая результирующую м. д. с. Fm3 магнитного блока F ^ ^ F Q—FT и соответственно напря­ жение возбуждения Uy до значения, при котором обес­ печивается требуемый темп нарастания э. д. с. генера­ тора. Это приводит к ограничению тока якоря макси­ мально допустимого значения (7СТ) . С уменьшением тока главной цепи действие м. д. с. обмотки ОТ уменьшается, что увеличивает результирующую м. д. с. блока усили­ телей и скорость нарастания напряжения генератора, приводя к повышению тока 7Я. Указанное действие об­ мотки ОТ обусловливает почти постоянное значение тока в главной .цепи при пуске двигателя [см. на рис. 6-4,6 кривую тока якоря ia=f(t) — участок дейст­ вия обмотки ОТ, где показаны и участки действия той или иной обмотки, которая главным образом определяет характер переходного режима]. Из рис. 6-4,6 видно, что

196

После достижения током предельного значения он умень­ шается, что приводит и к уменьшению ускорения двига­ теля по мере его разгона. Однако при большом коэф­ фициенте обратной связи по току это уменьшение не­ значительно,’ и-на большей части переходного процесса имеет место почти равномерно ускоренное движение двигателя.

По мере возрастания напряжения генератора воз­ растает и размагничивающее действие обмотки ОН и результирующая м. д. с. блока Fm3 будет равна:

В начале процесса пуска, когда напряжение генера­ тора мало, действие обмотки ОН не эффективно, и про­ цесс управляется по существу обмоткой тока ОТ. В конце разгона эффективность обмотки обратной связи по напряжению значительно возрастает и благодаря этому приостанавливается рост напряжения генератора (снимается форсировка, см. рис. 6-4,а, точка Ь), что вызывает падение тока главной цепи. Наступает уста­

Итак, процесс разгона привода осуществляется в три этапа. На первом этапе ток якоря увеличивается от нуля до тока отсечки / отс. На втором этапе происходит разгон привода со значениями тока якоря /я> / отс. Тре­ тий этап наступает, когда на втором этапе ток якоря уменьшается до / отс (рис. 6-4,6). Очевидно, что эта система поддержания постоянства тока при переходных процессах с различной нагрузкой на валу стремится поддерживать один и тот же пусковой момент привода. При этом тем точнее, чем выше запас по напряжению усилителя и чем сильнее отрицательная связь по току.

Аналогичным образом обратные связи определяют характер переходного режима при торможении двигате­ ля. Например, из описания узла обмотки усилителя ОН известно, что в режиме динамического торможения (при переключении КК из рабочего положения в нулевое) в результате исчезновения задающей м. д. с. F3 и нали­ чия только размагничивающего действия обмотки ОН (^рез=—FH) напряжение на выходе усилителя изменяет знак. Вследствие этого резко снижается напряжение генератора и э. д. с. двигателя становится больше на-

197

прйжения генератора. Тогда ток якоря /я изменяет знак. Изменяет направление и момент двигателя Мдв, который тормозит привод. Если.в процессе динамического тор­ можения ток /я превысит ток отсечки / отс, то в работу вступает токовый узел усилителя. Поскольку ток якоря изменяет направление, то это приводит также к изме­ нению направления тока и м. д. с. обмотки ОТ. Поэтому ОТ станет действовать против м. д. с. ОН. Результиру­ ющая м. д. с. будет определяться по формуле

В самый начальный момент торможения м. д. с. ОТ не только компенсирует м. д. с. ОН, но создает еще дополнительную м. д. с. F^3, достаточную для намагни­ чивания генератора и создания в нем э. д. с., направлен­ ной навстречу э. д. с. двигателя, ограничивая тормозной ток в главной цепи.

Под действием тормозного тока частота двигателя снижается и его э. д. с. уменьшается. В результате этого спадает и тормозной ток в главной цепи, и в момент, когда он становится меньше 7 0Тс, действие обмотки ОТ прекращается. Такой процесс форсированного тормрже- ^ния (так же, как и процесс-разгона на рис. 6-4,6) с мак­ симально допустимым током в цепи якоря значительно сокращает время переходных процессов, уменьшая цикл работы экскаватора.

Таким образом, обратная связь по току ограничивает силу тока в двигательном и в тормозном режимах. В двигательном режиме, где э. д. с. генератора является действующе#, токовая обмотка уменьшает его э. д. с. В тормозном режиме, где э. д. с. генератора является противодействующей, обратная связь по току увеличи­ вает ее.

В режиме противотока (при резком переключении рукоятки КК, например, из положения Вперед в поло­ жение Назад) изменяется направление задающей м. д. с.

Как следует из сравнения (6-18) с (6-17'), в режиме торможения противотоком обеспечивается более интен­ сивное уменьшение э. д. с. генератора и торможение механизма, чем в режиме динамического торможения. Если узел обратной связи пр току не обеспечивает до­

198

статочно. эффективного ограничения.тока якоря в режиме торможения противотоком, то применяется узел ревер­ са. Этот узел уменьшает коэффициент усиления цепи отрацительной обратной связи по напряжению в рас­ сматриваемом режиме либо изменяет ее направление. В последнем случае в режиме торможения противотоком действует положительная обратная связь по напряже­ нию генератора (см. § 6-8).

Основные жесткие и задержанные обратные связи определяют, таким образом характер как статических, так и динамических режимов электроприводов. Однако, когда расчет и наладка основных обратных связей про­ исходят с учетом только статических режимов (обеспе­ чение жесткой характеристики или надежного ограниче­ ния тока в режиме стопорения), может оказаться, что динамические характеристики не будут удовлетвори­ тельными. Тогда возникает необходимость применения гибких обратных связей, корректирующих действие ос­ новных обратных связей в динамических режимах и устанавливающих совместно с последними необходимый характер изменения параметров главной цепи в пере­ ходных процессах.

Узел гибкой отрицательной обратной связи по току главной цепи (цепь стабилизирующей токовой обмотки ОСТ на рис. 5-2 и узел 7 на рис. 6-1 и 6-2, цепь обмотки

УМСП-1 и УМСВ-1). Обмотка усилителя ОСТ (УМС-1)

осуществляет гибкую отрицательную обратную связь по току главной цепи; она подключается через резистор на специальную (вторичную) обмотку СТ (УТС), разме­ щенную на полюсах ДПГ генератора, где первичной обмоткой является сама (основная) обмотка дополни­ тельного полюса. Во время переходных процессов и при изменениях постоянного тока /я во вторичной обмотке наводится э. д. с., которая и создает ток и м. д. с. в об­ мотке ОСТ. Действие последней согласно (6-1) направ­ лено против изменений тока якоря /я, а степень ее про­ тиводействия тем больше, чем резче происходит изме­

Таким образом, уменьшаются толчки при резких изменениях нагрузки и достигается стабилизация (устой­ чивость) работы системы в динамическом режиме.

199

Для этих целей в некоторых схемах используются специальные стабилизирующие трансформаторы. Их первичные обмотки включаются в цепь регулируемой величины (тока якоря генератора или ЭМУ), а вторич­ ные обмотки к обмотке усилителя ОСТ.

Узел гибкой отрицательной обратной связи по напря­ жению (цепь обмотки усилителя ОСН на рис. 5-2 и узел 5 на рис. 6-1 и 6-2) предназначается для повышения устойчивости привода и предупреждения колебаний на­ пряжения на якоре генератора. Это достигается введе­ нием в схему стабилизирующих звеньев. Например, на рис. 6-1 и 6-2 в цепь обмотки УМС-6 параллельно ре­ зистору 4СД подключен конденсатор С, благодаря чему эта обмотка усилителя, кроме функции жесткой отрица­ тельной обратной связи по напряжению, выполняет еще дополнительную функцию — гибкой связи по напряже­ нию генератора. Действительно, 6 установившемся режи­ ме работы системы Г — Д конденсатор заряжен (ток через него не проходит), тогда обмотка УМС-6 выпол­ няет роль только жесткой обратной связи по напряже­ нию генератора. В этом, случае величина ее м. д. с. Fn при прочих условиях определяется только резистором 4СД. При переходных процессах (в моменты изменения

^напряжения генератора) конденсатор либо заряжается, либо разряжается, т, е. проходит ток заряда. В обмот­ ке УМС-6 появляется тогда дополнительная м. д. с. /Ч)сн, направленная в сторону снижения интенсивности изме­ нения э. д. с. генератора', т. е. Fpe3=F 3—FH± F OCH. Сле­ довательно, обмотка УМС-6 регулирует темп переходных режимов (затягивание процесса нарастания и спадания напряжения генератора) и стабилизацию системы от появления устойчивых колебаний напряжения генера­ тора.

Узел смещения (цепь обмотки смещения УМС-3, узел 14 на схеме рис. 6-1 и 6-2) служит для установле­ ния требуемых значений начальных токов каждого из однотактных МУ и нулевого напряжения на выходе блока усилителей при отсутствии управляющего сигнала (см. § 3-9).

Пример режима управления подъемным механизмом. Рассмотрим один из возможных вариантов работы дви­ гателя подъема за один цикл. Предположим, что перво­ начально ковш находится в контакте с забоем. Тогда операция черпания, начиная с точки / на механической

2 0 0