Розрахунок приводу підйому екскаватора ЕКГ-10І

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Об'єкт розробки - привід підйому екскаватора ЕКГ-10І в металургійному виробництві.

Мета розробки - розрахунок силової частини і системи управління приводу, вибір двигуна, трансформатора, напівпровідникових елементів, захисної апаратури, елементної бази системи управління, проектування структурної, функціональної та принципової схем приводу.

Метод дослідження - аналітичне дослідження систем управління за допомогою математичних обчислень.

ЕЛЕКТРОПРИВОД, ДВИГУН ПОСТІЙНОГО СТРУМУ, УПРАВЛІННЯ ЗБУДЖЕННЯДВИГУНА, ВЕНТИЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ, ТРАНСФОРМАТОР, СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ.

ЗМІСТ

ВСТУП

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ, ВИБІР ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ ТА РОЗРАХУНОКХАРАКТЕРИСТИК РОЗІМКНЕНОЇ СИСТЕМИ ПРИВОДАТЕХНОЛОГІЧНОГО МЕХАНІЗМУ

1.1 Основні відомості про технологічний механізм, загальний вид, кінематика і режими роботи

1.2 Обґрунтування і вибір системи електропривода

1.3 Розрахунок потужності і вибір електродвигуна

1.4 Розрахунок перетворювача, вибір елементів силової частинита елементів захисту

1.5 Складання схеми заміщення, математичний опис і розрахунок механічних і енергетичних характеристик

2 ОБҐРУНТУВАННЯ І ВИБІР СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДОМ

2.1 Обґрунтування і вибір системи керування електроприводом

2.2 Вибір елементів і розрахунок регуляторів аналогової системи керування

2.3 Розробка і опис електричної принципової схеми системи

керування та її елементної бази

3 МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІЧНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ ПРИВОДА ТЕХНОЛОГІЧНОГО МЕХАНІЗМУ НА ЕОМ

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП

Одноковшеві кар'єрні екскаватори є основними машинами, застосовуваними на вугільних і рудних кар'єрах, як найбільш задовольняющие вимогам роботи в найважчих гірничо- геологічних і кліматичних умовах.

Визначальний вплив на продуктивність і надійність роботи екскаваторов надає тип застосовуваного силового електроприводу.

Електроприводи головних механізмів екскаваторів ЕКГ - 10I побудована за системою Г -Д з тиристорним збудженням. Система Г -Д має високу керованість, хороші статичні і динамічні характеристики, більшу надійність і порівняно просте обслуговування.

Для управління магнітним полем генераторів і двигунів використовуються тиристорні збудники, складені з уніфікованих моноблоків типу ПТЕМ з мікропроцесорним управлінням і цифровий інформаційною мережею.

Нормальна експлуатація екскаваторів залежить від якісної наладки електроприводів, грамотного обслуговування і своєчасного виявлення, та усунення несправностей.

Екскаватор призначений для механізації земляних і навантажувальних робіт. Він оснащується одночасно екскаваторним і бульдозерним устаткуванням. Може працювати зі зворотною або прямою лопатою, бульдозером, грейфером, крановою підвіскою, зворотною лопатою зі зміщеною віссю копання, ковшем підвищеної місткості й вилами. При роботі з екскаваторним устаткуванням бульдозерний відвал не демонтується, тому що, він забезпечує стійкість екскаватора.

Маневреність екскаватора дає можливість використовувати його на розсереджених малооб'ємних об'єктах, а невеликі габаритні розміри - у стиснутих умовах.

Екскаватором можна виконувати такі роботи:

- рити невеликі котловани, ями й траншеї (ковшем зворотної лопати);

розробляти дрібні вибої, зводити невеликі насипи, робити навантаження (ковшем прямої лопати);

- виконувати вантажно-розвантажувальні й монтажні роботи (крановою підвіскою);

- робити легкі зачисні роботи й навантаження матеріалів з малою об'ємною масою (ковшем підвищеної місткості);

- засипати траншеї, згрібати будівельне сміття, очищати дороги від снігу.

Зворотною й прямою лопатами виконують грунтові роботи в ґрунтах I-III категорій. Бульдозерне устаткування використовують на зачищенні ґрунтів I-II категорій.

Робота екскаватора в мерзлих ґрунтах і ґрунтах вище III категорії можлива тільки після попереднього розпушування.

Перед пуском екскаватора необхідно зробити розконсервування й доукомплектування деталями, знятими з трактора.

При розконсервації з зовнішніх поверхонь екскаватора видаляють пил, бруд до змащування.

Розконсервування запасних частин відбувається безпосередньо перед встановленням їх на екскаватор. Після установки деталі повинні бути змащені.

Всі роботи з доукомплектування доцільно проводити у присутності машиніста, що буде працювати на екскаваторі.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ,ВИБІР ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ ТА РОЗРАХУНОКХАРАКТЕРИСТИК РОЗІМКНЕНОЇ СИСТЕМИ ПРИВОДА ТЕХНОЛОГІЧНОГО МЕХАНІЗМУ

1.1 Загальний вигляд, конструкція, кінематика, технічні характеристики екскаватора ЕКГ - 10 I

Екскаватор ЕКГ -10I- кар'єрна, повноповоротна електрична лопата на малоопорном гусеничному ходу - призначений для розробки та нагрузки в транспортні пристосування корисні копалини чи порід крихту на відкритих гірничих роботах. Він може бути використаний також для розміщення порід крихти у відвали.

Екскаватор ЕКГ - 10 І складається з робочого обладнання, поворотною платформи з встановленими на ній механізмами й ходової візком. Загальний вид екскаватора ЕКГ - 10 І показань на рис. 1.1.

У робоче обладнання входять ківш з підвіскою, рукоять, стріла, підвіска стріли і механізм відкривання днища ковша.

На поворотній платформi (рис. 1.2) встановлено підйомна лебідка, моторна лебідка, поворотний механізм та електричне обладнання екскавато -ра. Поворотна платформа спирається на ходову візок через опорно- поворотною пристрій, який складається з зубастого вінця, роликового круга і центральної цапфи.

Підйомна лебідка (див. рис. 1.2) призначена для підйому ковша екскаватора завдяки здвоєному поліспасти.

Кінематична схема лебідки наведена на рис. 1.3 лебідка приводитися в дно двома електродвигунами 1. Двигуни з'єднані з редуктором 4 двома пружними муфтами 2. На кінцях вихідного валу редуктора закріплений за допомогою пресового конічного з'єднання барабани 5 і 6.

Підйомний канат екскаватора закріплений обома кінцями на барабанах 4 й 5 лебідки, серединою охоплюєпорівняльні блоки підвіски ковша 1, головні блоки 2і порівняльні підлозі блоки 5 і 6.Розташовані на осі го умовних блоків.

Рис. 1.1 Загальний вигляд екскаватора ЕКГ-10І

Для обмеження підйому ковша на майданчику стріли встановлений кінцівої вимикач підйому, який при підтягуванні ковша до головних блокам спрацьовує і вимикає привід підйому лебідки.

Редуктор підйому лебідки горизонтальний двоступінчастий циліндричний. Кузов екскаватора - металевий, зварений з штампованих листів. Дах кузова секційна, кріпитися до кузова болтами.

Вентиляція двигунів і генераторів повороту і підйому примусова за допомогою вентиляторів з електродвигунами, які всмоктують повітря з кузова.

Для вентиляції перетворювального агрегату та іншого електрообладнанняня передбачені чотири вентилятори, встановлені на даху кузова й задовільняють потік повітря щоб обдувати електрообладнання.

Зовнішнє освітлення екскаватора виконано у вигляді прожекторів освітлення, яке заливає, і автомобільних фар.

1 - перетворювальний агрегат; 2 - електричний двигун (ЕД) підйому; 3 - ЕД повороту; 4 - ЕД напору; 5 - допоміжні ЕД; 6 - шафа управління головними приводами; 7 - шафа управління збудженням синхронного двигунів; 8 - шафа

Рисунок. 1.2-Електрообладнання на поворотній платформі

Ходова візок призначена для установки поворотної платформи з ме- ханізм і робочим обладнанням та пересування екскаватора.

Електрообладнання екскаватора ЕКГ - 10 І являють собою складний електро-механічний комплекс, загальною рисою якого - використання тиристорних перетворювальних модулів для збудження генераторів і двигунів головних електроприводів (ЕП), а також для порушення синхронного двигуна (СД).

Головне обладнання екскаватора знаходиться на поворотній платформі (рис.1.2). На ній встановлений головний преосвітній агрегат 1, електричні двигуни (ЕД) підйому, ЕД повороту, ЕД напору, допоміжні ЕД, шафа управління головними ЄП, шафа управління збудженням СД, шафа управління допоміжними ЕП, кільцевої струмоприймач, високовольтні РП (розподільні прилади), двигун відкривання днища ковша, трансформатор освітлення 380/220В, трансформатор збудження СД, трансформатор ланцюгів управління.

Рисунок 1.3-Кінематична схема лебідки

На нижній рамі розташовані два ходових ЕД, електромагніти, двигун кабельного барабана і кільцевої струмоприймач кабельного барабана.

У кабіні машиніста екскаватора на верхньому поверсі встановлені коммандоаппарати підйому, напору і повороту, підлоговий пульт.

Таблиця 1.1-Технічні характеристики екскаватора

Найменування	Од. вимиру	ЕКГ 10 І
Об'эм основного ковша	м3	10,0
Місткість змінного ковша	м3	8,0; 12,5; 16,0
Розрахункова тривалість циклу	сек	26
Найбільше зусилля на підвісці ковша	кН (тс)	980 (100)
Номінальна потужність мережевого двигуна	кВт	800
Номінальна потужність трансформатора	кВА	160
Напруга мережі (3-х фазна, 50 Гц)	В	6000
Швидкість пересування	км/год	0,7
Найбільший здолати кут підйому	Рад(град)	0,2 (12)
Середнє питомий тиск на грунт(1100 мм ланки)	кПа	313
Середнє питомий тиск на грунт(1400 мм ланки)	кПа	224
Робоча маса з ковшем	т	395,0
Маса основного ковша	т	16,2
Маса противаги	т	45-50

Рисунок.1.4 - Схема робочих розмірів екскаватора ЕКГ 10 І

Таблиця 1.2 - Схема робочих розмірів екскаватора ЕКГ 10 І

Парам.	Наймунування	Од. виміру	Парам.
A	довжина стріли	м	13,86
В	хід рукояті	м	4,55
б	кут нахилу стріли	град	45
С	найбільший радіус копання	м	18,40
D	найбільша висота копання	м	13,50
Е	найбільший радіус розвантаження	м	16,30
F	найбільша висота розвантаження	м	8,60
I	висота до головних блоків стріли	м	14,62
К	радіус копання на рівні стояння	м	12,60
L	висота до фільтро-вентиляційної установки	м	8,29
М	просвіт під поворотною платформою	м	2,77
N	радіус обертання хвостової частини поворотної платформи	м	7,78
Р	відстань від п'яти стріли до центру обертання	м	2,4
R	висота до двоногій стійки	м	11,56
U	рівень очей оператора	м	7,65

1.2 Обґрунтування і вибір системи електроприводу

Необхідні механічні екскаваторні характеристики приводів головних робочих механізмів екскаватора найлегше здійснити , коли кожен головний робочий механізм: підйом, поворот , напір або тяга , обладнуються двигуном постійного струму незалежного збудження, що живиться від окремого джерела живлення - генератора постійного струму , напруга якого можна плавно регулювати від нуля до повної величини ± Uг за допомогою реостата. Така система регульованого електроприводу називається системою генератор - двигун і скорочено позначається Г-Д.

Генератори приводяться в обертання приводним (або, як прийнято його називати, мережевим) двигуном, частота обертання якого не змінюється. Як приводного двигуна, на кар'єрних екскаваторах застосуються асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором.

Електрообладнання одноківшових екскаваторів працює у вельми важких умовах трясіння , ударів , вібрацій , великий запиленості. Електроприводи основних механізмів екскаватора працюють в інтенсивному повторно-короткочасному режимі , з великою частотою включень , при що змінюється в широких межах навантаженні на валу двигуна. Поряд з цим основні механізми екскаватора містять пружні механічні зв'язки , обумовлені обмеженою жорсткістю канатів , робочого обладнання та ва -лов передачі , а також мають значні зазори в передачах.

Необхідно забезпечити :

- високий конструктивну надійність;

- надійне автоматичне обмеження моменту, що розвивається двигуном, шляхом формування статичної екскаваторної електромеханічної є характеристики з необхідним коефіцієнтом відсічення, величину якого можна змінювати при налагодженні електроприводу в необхідних межах;

- необхідна жорсткість робочої ділянки електромеханічної характеристики. Для забезпечення малої швидкості опускання навантаженого ковша , при його утриманні , в режимі динамічного гальмування без накладення механічного гальма - для цього потрібен великий коефіцієнт жорсткості Я;

- забезпечення необхідного діапазону регулювання швидкості D ? 4-6:1 та оперативне реверсування , мінімальні втрати електричної енергії при роботі приводу , як на основний , так і на проміжній характеристиках;

- формування оптимальних за швидкодією перехідних процесів з обмеженням моменту (струму ) M(Iя), , допустимими значеннями , що забезпечують плавне регулювання швидкості , обмеження коефіцієнта динамічності Кд виходячи з умов експлуатації електричних машин , а також щ1нач при виборі зазорів в передачах і стопоріння ( щнач );

- автоматичний захист електроприводу від аварійних режимів роботи;

- температурна стабілізація параметрів статичної електромеханічної характеристики при зміні температурного режиму роботи електродвигуна.

1.3 Розрахунок потужності и вибір двигуна

Привід механізму підйому ковша долають такі зусилля: при черпанні породи від опору породи копанню і від ваги породи в ковші, при повороті ковша і породи на розвантаження - від ваги ковша з породою, при повороті платформи і порожнього ковша на розвантаження - від ваги порожнього ковша.

Швидкість переміщення ковша при черпанні породи має номінальне значення, при повороті ковша на розвантаження швидкість, знижена до 30% від номінала, режим гальмівної; при спуску порожнього ковша швидкість приводу підйому 130% від номінальної.

Визначимо лінійні розміри (ширина, довжина і висота) ковша механічної лопати, bk, lk, hk.

Визначимо масу ковша,

Маса породи в ковші

mпор=27 т

kр- коэффициент разрыхления породы, 1,35

Маса рукояті

mp=9,7 т

Визначимо масу навантаженого ковша,

Визначимо вагу ковша з породою,

Визначимо вагу рукоятки, Gp

Рисунок. 1.5 -Діаграма роботи приводу підйому

Опір породи копанню

,

де kпл - питомий опір породи копанню, залежне від характеру породи

Lз - Висота забою, яка приймається висоті напірного валу екскаватора Lн

,

де mэкс - маса екскаватора, т

Зусилля в підйомному канаті відповідному вертикального положення підйомного каната і горизонтального положення рукояті

,

де l1,lk,lp,lп - довжини плечей, м визначаються виходячи з довжини стріли і рукояті.

Потужність двигуна тягового механізму при копанні Рт.д.

Визначимо зусилля в канаті при повороті платформи екскаватора з породою в ковші на розвантаження,

Потужність двигуна механізму підйому при повороті платформи з породою в ковші

Визначимо зусилля в канаті при повороті порожнього ковша в забій,

Потужність двигуна механізму підйому при повороті платформи в забій

Для попередніх розрахунків час циклу роботи екскаватора розбиваємо на три рівні частини 23,3/3=7,76

Визначимо середньозважену потужність двигуна механізму підйому:

Виходячи із середньозваженої потужності, вибираємо 2 двигуна: ДЕ 818 з ассортименту:

потужність номінальна: Рн = 270 кВт

номінальна швидкість обертання: nн =800 об/мин

максимальна швидкість обертання nмакс =1500 об/мин

номінальну напругу: UН = 375 В

номінальний струм якоря: Iя =750 А

ККД зН = 91,7 %,

напруга збудження: UВ=85 В,

струм порушення: IВ=23,4 А,

число полюсів: 2р=4,

опору обмоток при 20°С:

- якоря Rя20° = 0,0039 Ом,

- допоміжних полюсів: Rвп200 = 0,0034 Ом,

- компенсаційної обмотки: Rко200 = 0,0039 Ом

- обмотки незалежного збудження: Rв20° = 2.5 Ом,

тривалість включення: ПВ=100%.

1.4 Розрахунок перетворювача, вибір елементів силової частини та елементів захисту

Захист від комутаційних перенапруг здійснюється включенням RC ланцюжків на вхідних шинах тиристорного перетворювача збудження.

Індуктивність розсіювання трансформатора збудження:

Опору резисторів розраховую за формулою:

Опору резисторів приймаю рівними R = 1,5кОм.

Ємності конденсаторів розраховую за формулою:

Ємності конденсаторів приймаю рівними С = 2,7нФ.

Для захисту обмотки збудження від перенапруги включаю паралельно обмотки резистор величиною 6•Rв = 6•23,932 = 143,592Ом. Приймаю опір резистора R = 150Ом.

Для захисту напівпровідникових приладів від комутаційних перенапруг в процесі їх перемикань, викликаних явищем накопичення дірок напівпровідникової структури, паралельно вентилям включаю індиві-дуальні RC ланцюжка.

Ємності конденсаторів приймаю рівними С = 300нФ, а опору резисторівR= 30Ом.

Для захисту ланцюгів перетворювачів від струмів к. з. і неприпустимих перевантажень послідовно кожному вентиля включаю запобіжник з номінальним струмом більше струму через вентиль.

Вибираю для перетворювача якоря 6 запобіжників типу ППН-41 з номінальним струмом 1250А і номінальною напругою 690В. Для перетворювача збудження - 12 запобіжників типу ПР-2-15 з номінальним струмом 15А і номінальною напругою 380В.

Для захисту якірного ланцюга двигуна від перевантаження по струму вибираю реле струму типу РЕВ-571 з номінальним струмом 1200А, а для ланцюга збудження - реле мінімального струму типу РЕВ-830 з номінальним струмом 10А.

Для захисту якірного ланцюга від пониження напруги вибираю реле напруги РЕВ-821 з номінальною напругою 110В.

Для комутації якірного ланцюга на стороні постійного струму вибираю контактор постійного струму типу КПВ 600 з номінальним струмом 630А і номінальною напругою 440В.

Для відключення електричних ланцюгів при к. з., Перевантаженнях, зниженні напруги з боку мережі використовую автоматичні вимикачі.

Для ланцюга управління вибираю однофазний автоматичний вимикач типу АП50Б-2МТ з номінальним струмом 1А і номінальною напругою 220В. Для ланцюга порушення вибираю трифазний автоматичний вимикач типу АП50Б-3МТ з номінальним струмом 1,6 А і номінальним напругою 380В.

Для комутації ланцюга якоря на стороні змінного струму вибираю автоматичний вимикач типу А3710Б з номінальною напругою 440В і номінальним струмом 400А.

1.5 Складання схеми заміщення, математичний опис і розрахунок механічних і енергетичних характеристик

Опір якірного ланцюга з урахуванням температурного коефіцієнта:

,

де: вт - температурний коефіцієнт, що дорівнює 1,24 для машин серії МП.

Вибираю трансформатор для якірного ланцюга з номінальною потужністю більше номінальної потужності двигуна типу ТМЭГ160/6-В з номінальним первинним напругою 6000В і номінальним вторинним напругою 0,4 кВ.

Приймаю втрати в міді 2% від номінальної потужності трансформатора:

Вт

Вторинна напруга обраного трансформатора U2н = 0,4 кВ, а напруги якірної обмотки Uн = 440В. Приймаю трифазну мостову схему для вентильного перетворювача якоря.

Активний опір трансформатора:

У трифазній мостовій схемі фазность дорівнює 6.

ЕРС перетворювача якоря:

Напруга на обмотці збудження:

Потужність ланцюга порушення:

Вибираю трансформатор типу ТМЕГ160 / 6 для живлення двох електродвигуном лей підйому і номінальним вторинним напругою 85В.

Максимальна ЕРС перетворювача збудження:

Приймаю напругу короткого замикання трансформатора якірного ланцюгаUk = 0,04.

Випрямлений струм перетворювача дорівнює номінальному струму якоря.

Еквівалентний опір розсіювання трансформатора:

Активний опір шин:

Активний опір головного ланцюга:

Активний опір ланцюга порушення:

Ом

Індуктивність якірного ланцюга:

С = 0,15 - для двигунів з компенсаційною обмоткою;

р - число пар полюсів двигуна.

Коефіцієнт випрямлення по струму трифазної мостової схеми:

Вхідний струм перетворювача:

Індуктивний опір фази трансформатора, наведене до вторинної обмотки:

Індуктивність розсіювання трансформатора:

де щс = 314 рад/с - кутова частота мережі живлення.

Індуктивність головного ланцюга:

Електромагнітна постійна часу якірного ланцюга:

Електромагнітна постійна часу головного ланцюга:

Коефіцієнт нахилу кривої намагнічування:

Приймаю Кф = 3•10-3Ом·с.

Приймаю коефіцієнт обліку розсіювання у = 1,5.

Потік розсіювання:

Вб

Індуктивність розсіювання:

Гн

Індуктивність ланцюга порушення:

Гн

Електромагнітна постійна часу ланцюга збудження:

Падіння напруги на вентилях приймаю рівним ?Uв= 2В.

Номінальний момент двигуна: Н*м

Номінальна ЕРС двигуна:

Сумарний момент інерції, приведений до валу двигуна:

Коефіцієнти двигуна:

Електромеханічна постійна часу:

Постійна часу контуру вихрових струмів:

Передавальний коефіцієнт ланцюга збудження двигуна:

Обираю тахогенератор типу ТП-75-20-0, 2 з номінальною швидкістю 3000об/хв і коефіцієнтом передачі 20 мВ хв/об.

Номінальна напруга тахогенератора:

Коефіцієнт дільника напруги тахогенератора:

,

де Umax = 10В - максимальна напруга для системи УБСР-АІ.

Обираю шунт якірного ланцюга з напругою Uншя = 75мВ і номінальним струмомIншя = 750А. Для УБСР-АІ Uдтяmax = 10В, Uдтвmax= 10В.

Передавальний коефіцієнт шунта якоря:

Обираю шунт ланцюга порушення з напругою Uншв = 75мВ і номінальним струмомiншв = 10А.

Передавальний коефіцієнт шунта збудження:

Максимальний струм якоря:

Коефіцієнти підсилення датчиків струму якоря і струму збудження:

Коефіцієнт двигуна Се:

Коефіцієнт двигуна См:

Мінімальний потік двигуна:

Вб

Відносне значення мінімальної ЕРС збудження:

Коефіцієнт вентильного перетворювача збудження (форма опорного напруги СІФУ - синусоїдальна):

Механічна характеристика привода визначається виразом:

Швидкість холостого ходу (при куті управління рівному нулю):

Мінімальна швидкість двигуна:

Рисунок. 1.6 ? Механічні характеристики приводу.

Силові напівпровідникові прилади

Вибір силових напівпровідникових приладів для перетворювача якоря.

Id= Iн = 750А; Ud = Edoя = 537,991В

Для трифазної мостової схеми:

Кiср = 1/3; Кu = р/3

Середній струм через вентиль:

Приймаю охолодження природне. Коефіцієнт запасу по струму Кзi = 0,2, струм через вентиль дорівнює:

Періодичну імпульсна зворотна напруга:

Обираю 6 силових діода типу Д153-1600-6 УХЛ2.

Умовні позначення:

? Д - діод;

? 1 - для застосування в установках загальнопромислового призначення;

? 5 - максимальний діаметр корпусу таблеткового діода - 75мм;

? 3 - таблетковий діод;

? 1600 - максимально допустимий граничний струм у відкритому стані;

? 6 - клас діода, тобто кількість 100В повторюваного напруги(600В);

? УХЛ - для макрокліматичних районів з помірним і холодним кліматом;

? 2 - категорія розміщення - під навісом.

Вибір силових напівпровідникових приладів для перетворювача збудження.

id = iвн = 7,2 А; Ud = Edoв = 198,823В

Для трифазної мостової схеми випрямлення:

Кiср = 1/3; Кu = р/3

Середній струм через вентиль:

Приймаю охолодження природне. Коефіцієнт запасу по струму Кзi = 0,2, струм через вентиль дорівнює:

Періодичну імпульсна зворотна напруга:

Обираю 6 тиристорів типу Т112-16-8 УХЛ2.

Умовні позначення:

? Т - тиристор;

? 1 - для застосування в установках загальнопромислового призначення;

? 1 - розмір шестикутника під ключ для штирьового тиристора - 11мм;

? 2 - штирьовий з жорстким виходом тиристор;

? 16 - максимально допустимий граничний струм у відкритому стані;

? 8 - клас тиристора, тобто кількість 100В повторюваного напруги (800В);

? УХЛ - для макрокліматичних районів з помірним і холодним кліматом;

? 2 - категорія розміщення - під навісом.

2 ОБҐРУНТУВАННЯ І РОЗРОБКА СИСТЕМИ КЕРУВАННЯЕЛЕКТРОПРИВОДОМ

2.1 Oбґрунтування і вибір системи керування електроприводом

Використання тиристорних збудників для живлення обмоток збудження генераторів і двигунів створює можливість для задоволення сучасним вимогам, що пред'являються до статічних і динамічним характеристикам головних електроприводів. Ця можливість реалізована шляхом використання для управління кожним приводом трехконтурной системи підпорядкованого регулювання з двома контурами регулювання напруги та контуром регулювання струму якоря. В рамках даної структури системи управління задоволені характерні вимоги до характеристик головних приводів за рахунок відповідного налаштування контурів і використання додаткових вузлів.

З метою пояснення принципу формування статичних і динамічних ських характеристик зазначеної системою управління розглянемо узагальнену принципову схему, наведену на рис. 2.1. Зауважимо, що нумерація елементів довільна і не відноситься до якогось конкретного приводу.

Всі регулятори застосовані пропорційного типу. На операційному підсилювачі DD3 виконаний регулятор напруги внутрішнього контуру. Цей контур введений для того, щоб линеаризовать статичну характеристику каскаду " тиристорний збудник - генератор". Лінеаризація створює передумови для забезпечення необхідної якості процесів у зовнішніх контурах. Налагодження контуру ведеться шляхом підбору: опору резистора R11 в ланцюзі зворотного зв'язку (ОС) по напрузі, виходячи із забезпечення необхідні лінійності характеристики Ег (Uрт) напруги генератора Ег від вихідної напруги Uртрегулятора струму. Зауважимо, що більш високі вимоги до лінійності цієї характеристики з усіх головних приводів пред'являє електропривод повороту.

На наступному етапі налагодження підбирається опір резистора R 10 по ланцюгу завдання. Воно повинно бути такої величини, щоб необхідну мак-мально напруга генератора досягалося при Uрт меншому або рівним 10 В. Залежності Ег (Uрт) на рис. 2.1. пояснює, яким чином впливає на них опору зазначених резисторів.

Регулятор струму реалізований на операційному підсилювачіDA 2 Основний ОС цього регулятора є безперервна ОС по струму, заведена через резистор R5. Величина цього резистора впливає на динамічні є характеристики контуру і коефіцієнт відсічення статичної характеристики . Його опір підбирається в досвіді короткого замикання, насамперед, виходячи з умови забезпечення необхідного характеру перехідних процесів. Зменшення опору резистора R5 призводить до збільшення швидкодії контуру і, одночасно до збільшення перерегулювання. Вбрання, виходячи із зазначеного умови, опір резистора R5, забезпечує получание статичної характеристики з якимось коефіцієнтом відсічення Доотс, який може бути менше необхідного Додання статичної характеристикою остаточної форми ведеться надалі за рахунок підбору опору резистора R8 по ланцюзі позитивного ОС по напрузі. Введення даної зв'язку збільшує коефіцієнт відсічення. При її налаштування на критичне значення забезпечується крутопадаючих форма статичної характеристики с Котс = 1, необхідна, наприклад, для приводу повороту.

Зауважимо, що така форма характеристики забезпечується при використанні пропорційно-інтегрального регулятора струму. Використання такого регулятора, проте, не наводячи до поліпшення роботи приводу, викликає необхідність "обнулення" регулятора в неробочому положенні, що ускладнює схему управління і знижує її надійність, тому введення позитивного зв'язку по напрузі схемах керування електроприводами екскаваторів представляється більш привабливим . Цілком імовірно, що необхідне значення Kотс приводів копають механізмів може бути досягнуто і без введення позитивної ОС по напрузі . У цьому випадку резистор R8 не встановлюється.

Рисунок.2.1 - Вплив вхідних опорів резисторів регуляторів на форму статичних характеристик

Рисунок.2.2 - Функціональная схема електроприводу подьому

Після додання статичній характеристиці необхідного значення Котс підбирається опір резистора R4 по ланцюгу завдання. Його величина впливає на величину стопорного струму (моменту) приводу.

Крім безперервних ОC пo струму і по напрузі на вхід регулятора струму діє також гнучка ОС і відсічення по струму якоря. Перший зв'язок виключає перерегулирование струму якоря в пуско- гальмівних режимах і в досвіді короткого замикання, тобто при дії сигналу завдання. Друга зв'язок використовується тільки в приводах копають механізмів. Вона обмежує викиди струму якоря в режимах жорстких Стопоріння, тобто при дії навантаження. Справа в тому, що при набиранні навантаження дії безперервної ОС по струму опиняються недостатньо для перекладу тиристорного збудника в режим насичення і ефективного зменшення ЕРС генератора.

Величина напруги пробою стабілітрона VD2 Uvd2вибирається з умови,де - напруга на виході датчика струму ДТ в стопорному режимі.

Опір резистора R6 вибирається в (5-10) разів меншим, ніж опір резистора R5. Тому, якщо струм перевищує стопорне значення на 5-10% ефективність OC по струму різко зростає, за рахунок чого тіріcторний збудник заводиться в насичення, ЕРС генератора інтенсивно зменшується, і подальше зростання струму обмежується.

Регулятор напруги зовнішнього контуру реалізований на операційному підсилювачі DА1. Вихідна напруга підсилювача обмежена шляхом включення в ланцюг зворотного зв'язку стабилитрона - VD1. На регулятор в загальному випадку діє через резистор R2 безперервна негативна ОС по напрузі. Її глибина впливає на жорсткість ділянки механічної характеристики в зоні не більше навантажень і на якість перехідних процесів регулювання швидкості. Для приводів копають механізмів жорсткість цієї ділянки повинна бути більше, ніж для приводу повороту. При цьому у копають механізмів забезпечується зменшення самоходу ковша при установці командоконтроллера, в нульове положення.

Сигнал завдання на регулятор напруги надходить від сельсину командоконтроллера через фазочувствительного випрямний пристрій ФВУ. Опір резистора R1 впливає на величину максимальної швидкості приводу і підбирається на останньому етапі налагодження

Розглянута типова структура системи управління покладена в основу схем управління головними приводами. Нижче зупинимося на їх специфічних особливостях.

Функціональні схеми електроприводів

Структура системи управління напругою генератора приводу підйому (рис. 2.2) в основному відповідає розглянутій вище типовій структурі системи управління.

Відмінність полягає в тому, що позитивні ОС по напрузі в контурі струму і по струму в зовнішньому контурі регулювання напруги, виконані нелінійними. Сигнал позитивної ОС по напрузі, що діє через резистор R39 надає механічної характеристиці необхідне значення коефіцієнта відсічення в 1-му квадранті механічної характеристики. При роботі приводу в III-му і IV-му квадранті завдяки застосуванню діода VD19 починає надходити додатковий сигнал позитивної ОС по напрузі через резистор R4. У сумі позитивна ОС по напрузі набуває критичного значення.

Механічна характеристика приводу підйому має при цьому вигляд, показаний на рис. 2.3a.

Пунктиром на цьому малюнку показана характеристика у разі, коли відсутні елементи VD19 і R40. Видно, що при такій характеристиці при реверсі зі спуску на підйом струм може перевищувати стопорне значення, що небажано.

Рисунок. 2.3a Рисунок. 2.3б

Рисунок.2.4 Екскаваторна характеристика електроприводу

У екскаваторних характеристиках із збільшенням навантаження кутова швидкість двигуна спочатку змінюється мало, а потім різко падає. При досягненні максимально допустимого для даного механізму моменту двигун зупиняється. Такий режим роботи оберігає двигуни головних приводів від перевантажень, поштовхів і ударів.

Форма екскаваторної характеристики електроприводу повинна бути такою, щоб при робочих навантаженнях забезпечувалася висока продуктивність механізму з обмеженням моменту допустимими значеннями при можливих перевантаженнях

Позитивна ОС по струму виконана нелінійної, щоб збільшувати жорсткість механічної характеристики тільки при установці командоконтроллера в нульове положення. При цьому на виході керуючого пристрою УУ з'являється сигнал, завдяки чому ключ До закривається і паралельно резистору R28 підключається резистор R29. Характеристики на рис. 2.3а і рис. 2.3б пояснюють сказане.

Відмінною особливістю схеми є також те, що сельсину командоконтролер BG1 і фазочувствительного випрямний пристрій (ФВУ) приводу підйому використовується для управління приводом ходу. Відповідна комутація здійснюється контактами реле KH1 і КН2.

Що стосується системи управління полем піднімальних двигунів, то вона виконана двоконтурною з внутрішнім контуром регулювання струму збудження і зовнішнім контуром регулювання ЕРС двигунів. Регулятор струму порушення РТВ входить до складу тиристорного збудника АНМ, а регулятор ЕРС РЕ - до складу блоку A1, регулювання головних приводів. Регу - лятор РЕ пропорційний. Його статична характеристика однополярна і має насичення. На вхід РЕ надходить сигнал Од заданого значення ЕРС і сигнал її істинного значення з виходу датчика ДЕ. Обчислення ЕРС відходить на підставі рівняння

,

де Rя - опір якоря двигуна,

Rдп - опір додаткових полюсів.

Тяд - постійна часу ділянки кола, з якого знімається сигнал ОС по напрузі.

Відповідно до цього рівнянням необхідно виробляти дифферен-цірованіе струму якоря. Більш доцільно вирішувати таке рівняння:

,

яке менш точно, але дозволяє, однак, уникнути диференціювання і пов'язаних з ним перешкод. Відповідно до цього рівнянням постійна в часу фільтра Ф на вході датчика ДЕ повинна дорівнювати Тяд.

Розглянемо, як здійснюється управління полем двигунів М1Н і М2Н. Сигнал завдання ЕРС Од заводить регулятор ЕРС РЕ в насичення. При цьому його вихідний сигнал Iв приймає значення Iвн-Iв min. На другий вхід регулятора струму збудження РТЗ надходить в робочому режимі сигнал Iвmin. При цьому сумарний сигнал Iвсум=Iвнзадає номінальне значення струму збудження.

При роботі приводу на підйом полярність істинного значення ЕРС та-ка ж, що і заданого Од. Тому рівень вихідного сигналу регулятора РЕ не змінюється і залишається рівним Iвн-Iвmin. Відповідно потік двигунів має номінальне значення.

Коли відбувається розгін на опускання, полярність ЕРС змінюється. При її збільшенні до заданого значення регулятор РЕ виходить з насичення ня, що викликає зменшення сигналу на його виході аж до нульового рівня. Відповідно зменшується сумарний сигнал завдання струму збудженняIв cум, потік послаблюється і швидкість приводу збільшується до максимальної.

При накладенні гальм реле K1 втрачає харчування і сигнал Iв min від-ключается, від входу регулятора РТВ. Регулятор РЕ при цьому знаходиться в насиченні і задає мінімальне значення струму порушення Iвн-Iв min. Цим забезпечується економія електроенергії та уповільнення процесу старіння ізоляції двигунів.

2.2 Bибір елементів і розрахунок регуляторів аналогової системи керування

Регулятора струму якоря

Задаюся Состя= 1,5мкФ.

Округляю до найближчого стандартного значення: Rостя = 5,6кОм.

Вибираю значення атязалежно від заданої величини дiя.

При дiя = 4,3% атя = 2.

Постійна часу інтегрування контура струму:

Задаюся напругою обмеження регулятора струму якоря, відповідним номінальному струму якоря Uзтяmax = 8В.

Округляю до найближчого стандартного значення: Rтя = 12МОм.

Округляю до найближчого стандартного значення: Rзтя = 10МОм.

Регулятор струму збудження

Задаюся Соств = 1,5мкФ.

Округляю до найближчого стандартного значення: Rоств = 620кОм.

Перерегулювання по струму збудженню дів = 4,3%. Визначаю постійну інтегрування контура струму порушення атв= 2.

Постійна часу інтегрування контура струму збудження:

ВизначимоRтв и Ств:

Округляю до найближчого стандартного значення: Rтв = 7,5кОм.

Округляю до найближчого стандартного значення: Ств = 43мкФ.

Для системи регулювання швидкості управлінням в ланцюзі збудження:

Заданих величин напруги зсувуUсм = 10В.

ВизначаємоRсм:

Опірзнаходиться з умови обмеження мінімального струму збудження. ЗадаюсяUзтвmax = 8В.

Округляю до найближчого стандартного значення: Rтв = 8,2кОм.

Pегулятор швидкості

Коефіцієнт інтегрування:

ас = Тс/Ття

Допустима похідна струму:

Відносне значення динамічного струму, яке визначається задатчиком інтенсивності дорівнює одиниці jд = 1 (т. е. Idп = Iн).

Рисунок. 2.5 ? Залежність відносного значення похідної струму двигуна від параметра ас.

Приймаю напруга завдання, відповідне максимальної швидкості обертанняUзсmax = 10В. Задаюся опором Rзс = 51кОм.

Округляю до найближчого стандартного значення: Rс = 270кОм.

Для системи регулювання швидкості управлінням в ланцюзі збудження:

Округляю до найближчого стандартного значення: Rосс = 270кОм.

Для дворазово інтегруючих систем bc = 2.

Округляю до найближчого стандартного значення: Сосс = 3,3мкФ.

Округляю до найближчого стандартного значення: Сзс = 75мкФ.

2.3 Pозробка і опис електричної принципової схеми системи керування та її елементної бази

Екскаваторна характеристика приводу в основному і в проміжних положеннях командоконтроллера забезпечується спільною дією трьох головних вузлів схеми (див. рис. 2.7): вузла 1 задають обмоток МУ111 (1), МУП2 (1); вузла 2 зворотного зв'язку по напрузі генератора з обмотками МУП 1 (4), МУ172 (4) і вузла 3 негативного зворотного зв'язку по струму якоря з обмотками МУП 1 (3) і МУП2 (3).

Вузол зміщення магнітних підсилювачів включає дві пари обмоток зміщення: МУ 111 (2), МУП2 (2) і МУП1 (5), МУП2 (5), показаних на рис. 2.7, і вони ж МУ (2) і МУ (5) на рис. 2.8, причому обмотки включаються послідовно і відповідно. Як зазначалося обмотка МУ (5) створює постійне негативний зсув, а обмотка МУ (2) створює в залежності від положення командоконтролера КК негативний зсув (при нульовому положенні КК) або позитивне (при робочих положеннях КК).

Кожен магнітний підсилювач налагоджується таким чином , що при роботі приводу він має слабке негативний зсув (0,08-0,13 А), що представляє собою результуюче зміщення двох обмоток зміщення: обмотки МУП (5) [МУ( 5) на рис. 2.8], що створює слабке негативне постійне не залежно від положення командоконтроллера зміщення (0,2-0,25 А), і обмотки МУП (2) [МУ 1-2 і МУ2 -2 і МУ (2) на рис. 2.8], що створює при перекладі рукоятки командоконтроллера з нульового в будь-яке робоче положення слабке позитивний зсув (0,12 А).

Дійсно, коли командоконтролер (ККП на рис. 2.7 та КК на рис. 2.8) встановлений у положення 0, обмотки зміщення моуї 1 (2) і МУП2 (2), що створює сильне негативний зсув FcMi (0,8 А), так як струм проходить від кінця до початку обмоток через замкнутий контакт К1 командоконтроллера ККП (вузол 4). Одночасно включається контактор П1, який шунтирует контакт К1 своїм замикаючим контактом. При перекладі рукоятку командоконтроллера ККП в будь-яке робоче положення, у тому числі в основне положення III, контакт К1 розмикається, а контактор П1 залишається включеним. Тому струм в обмотках зміщення змінює свій напрямок, тому що тепер він проходить від початку до кінця обмоток моуї 1 (2) і МУІ2 (2) по ланцюгу: плюсовий затиск 60, резистори RУП8 і RУП9, зазначені обмотки, зажим 137, замкнутий замикає контакт П1, мінусовий затиск 61. в результаті при установці командоконтроллера в робочі положення цієї обмоткою створюється слабке позитивний зсув, яке може регулюватися за допомогою резистора RУП8.

Слабке негативний зсув необхідно, щоб результуюча характеристика вхід-вихід магнітного блоку в області, близької номінальному струму виходу блоку мала не різкий (лінійний) спад, а деякий перегин, що покращує стійкість системи при дії розмагнічуючою струмового обмотки, не викликаючи перемагнічування блоку. Такий зсув необхідно також для того, щоб можна було рівномірно розбити по щаблях напруга генератора, а, отже, і частоту обертання двигуна.

Вузол задають обмоток управління МУИ 1 (1) і МУП2 (1) вузол 1, служить для управління приводом підйомної лебідки екскаватора: підйому та опускання ковша.

Положення I, II і III командоконтроллера ККП служать для регулювання частоти обертання двигуна і реверсування, а також для створення екскаваторних характеристик. За допомогою контактів КЗ і К4 (див. рис. 2.6) реверсують струм в задають обмотках, включених паралельно і зустрічно. Контакт КЗ підключає ці обмотки до мінусового затиску, а контакт К.4 - до плюсового затиску ланцюга живлення потенціометра RУПЗ.

При положенні I, припустимо Вперед, замикаються контакти КЗ і К2. Тоді задає струм (див. рис. 2.6) від плюсового затиску, а проходить по задающему потенціометра RУЗ до резистори RД7.

Рисунок. 2.6Схема управління механізмом підйому.

Тут струм розгалужується. Частина його, К, проходить по резистору RУ4 безпосередньо в обмотку IK-1Н магнітного підсилювача МУ2 і через контакт КЗ - до мінусового затиску b, інша частина задає струму, у свою чергу розгалужується, оскільки випрямляч ВВ2 підключений в проводяться напрямку. Значна частка цього струму, проходитиме по ланцюгу: випрямляч ВВ2, контакти К2 і КЗ, зажим b. Лише невелика частка цього струму, пройде по ланцюгу задає обмотки 03 1Н -1К магнітного підсилювача МУ1, так як ця ланцюг володіє великим опором (RУ5 + Rоз) ніж шунтирующая її.

У результаті такого включення випрямлячів ВВ1, ВВ2 і командоконтроллера в задають обмотках підсилювачів виходять струми різного значення, а, отже, і м. д. с. Fа1.

У всіх робочих положеннях ККП Вперед (так як вентиль ВЗ в ланцюзі реле РН1 при роботі на підйом замикає цей ланцюг, і тому контакт РН1 у вузлі 2 розімкнути) і робочих положеннях ККП Назад (в останньому випадку до збільшення напруги на генераторі до 500 В) обмотки МУП1 (4) і МУП2 (4) виконують роль безперервної негативного зворотного зв'язку з функціями, аналогічними функціям. При цьому дія обмотки з струмом, що проходить по ланцюгу: резистор RДП9, обмотки МУП (4), ділянка 120-102 потенціометра RУП6, є розмагнічуючі. Результуюча м. д. с. кожного однотактного підсилювача визначається при холостому ході генератора співвідношеннями:

Так як задающа м. д. с. F3, МУ2 велика, то Fn не чинить на підсилювач МУ2 помітного впливу і він залишається повністю розмагніченого. Результуюча м. д. с. Fупр виходить різною в завиності від положення ККП, і підсилювач МУ1 дає на виході струм навантаження (порушення), що відповідає обраній частоті обертання (див. криві /, II, III, I 'II' III 'на рис. 2.8).

Коли командоконтролер буде встановлений в положення III Назад (Спуск), що задають обмотки магнітних підсилювачів підключаться до ділянки 105-138 (див. рис. 2.7) задає потенціометра 11УПЗ через контакти коман- доконтроллера К4. При напрузі на генераторі ДП у вузлі 2 жорсткої зворотного зв'язку по напрузі спрацьовує реле PH1. Включення замикаючого контакту реле PH1 у вузлі 2 призводить до реверсування струму в обмотках зворотного зв'язку по напрузі МУП 1 (4) і МУП2 (4). Тепер струм буде проходити по ланцюгу: ділянка 101-120 резистора RУП6, обмотки МУП (4), резистор RУП7 і замкнутий контакт реле РН1. При цьому замість негативної створюється позитивний зворотний зв'язок по напрузі генератора. Одночасно розмикає контакт реле РН1 вводить в ланцюг задає потенціометра опір ділянки 127-170 резистора RУПЗ. Тим самим обмежується викид струму в головній ланцюга при перекладі командоконтроллера з положення III при спуску в положення при підйомі.

Рисунок. 2.7. Зовнішні характеристики генератора приводу підйому робочого механізму екскаватора ЕКГ в координатної площині.

0, I, II і III - положення рукоятки командоконтроллера; 1 - крива дина-мічного гальмування; 2 - крива гальмування при наявності в схемі вузла реверсування.

На рис. 2.7 показано приблизне значення струму головного ланцюга, коли немає реверсування обмотки напруги підсилювача, і струму, коли воно є. Дійсно, при зміні напрямку струму в задає обмотці підсилювача поле збудження, а значить і напруга генератора, швидко зменшуються. Це відбувається внаслідок збігу дій м. д. с. задає обмотки і обмотки напруги на початку реверсування, коли полярність генератора ще залишається колишньою.

Швидке зменшення напруги викликає поява в головній ланцюга великих гальмівних струмів і різке гальмування. Щоб гальмування було більш плавним, обмотки напруги в перший період реверсування перемикаються на позитивний зворотний зв'язок, у результаті чого поле збудження зменшується повільніше. Тому зменшуються і кидки гальмівного струму. Після того як напруга генератора, поступово зменшуючись, досягне нуля і, змінивши полярність, почне зростати, випрямляч В3 виявиться закритим, реле PН1 відключиться і обмотки напруги знову стануть виконувати функції негативного зворотного зв'язку по напрузі генератора.

При перекладі рукоятки ККП в положення III Назад (Спуск) основна характеристика має менший стопорний струм (за рахунок зменшення задає м. д. с.), Більш високе заповнення (внаслідок дії позитивного зворотного зв'язку по напрузі) і більш високу частоту обертання ідеального холостого ходу двигуна (через ослаблення поля). Відповідні характеристики III (Підйом) і III ' (Спуск) показані на рис. 2.7.

Безперервна негативний зв'язок магнітних підсилювачів по струму в головній ланцюга досягається включенням струмових обмоток на ділянку головного ланцюга, в який входять обмотки додаткових полюсів: генератора ДПГП і одного з двигунів ДПДП2, а також компенсаційна обмотка генератора КО. При цьому екскаваторна форма основний механічної характеристики двигуна або ж основний зовнішньої характеристики генератора (рис. 2.9, крива III) виходить за рахунок глибокого насичення магнітного підсилювача - магнітної відсічення.

У третьому положенні ККП у вузлі зворотного зв'язку по струму розімкнуть контакт ПЗ, і обмотки включені симетрично, утворюючи звичайну токову обмотку двотактного магнітного підсилювача. Ця обмотка здійснює безперервну негативний зворотний зв'язок по струму якоря.

При зростанні струму якоря вступає в дію вузол негативного зворотного зв'язку по струму, М.Д.С. якої FT діє зустрічно М.Д.С. задає обмотки Fa. Оскільки підсилювач при холостому ході працює в режимі глибокого насичення, то зі збільшенням струму якоря до номінального і дещо більшого значення розмагнічує ефект обмоток МУП (З) незначно позначається на значеннях струму збудження незалежної обмотки й ел. д. с. генератора Ег, а, отже, і частоті обертання двигуна, так як м. д. с. FT не виходить з області насичення підсилювача.

Коли командоконтролер знаходиться в проміжних положеннях, струм у головній ланцюга при стопорінні двигунів залежить від струму в задають обмотках і від опору в ланцюзі струмових обмоток підсилювачів, наприклад, коли командоконтролер знаходиться в положенні II (Вперед), включається контактор ПЗ, який замикає свої контакти в задаючому і струмовому вузлі. Це призводить до перерозподілу струму в задають і струмових обмотках підсилювачів. Робоча точка на характеристиці «вхід - вихід» розмагніченого підсилювача МУП2 переміщається незначно (з точки III 'в точку II'), а робоча точка намагніченого підсилювача МУП1 переміщається значно (з точки III в точку II), так як задающая обмотка цього підсилювача шунтируется вентилем ВВП2 і включенням послідовно резистором RДП8. Щоб струмовий сайт не діяв при значеннях струмів головного ланцюга, менших стопорного для полярності генератора, струмова обмотка МУП1 (3) намагніченого підсилювача також шунтируется вентилем ТВП1 . Тому велика частина струму в струмовому вузлі, що визначається падінням напруги на ділянці головного ланцюга 101-103, проходитиме з цієї шунтової ланцюга і по обмотці МУП2 (3) розмагніченого підсилювача.

Дія струмового зв'язку на підсилювачі МУЛ1 (3) ослаблене настільки, що при зростанні струму якоря результуюча м. д. с. і, отже, напруга на обмотці збудження генератора зменшуються незначно. Тільки тоді, коли струм у головній ланцюга буде близький до стопорному значенням, розмагнічуюче дію струмового обмотки МУП 1 (3) намагніченого підсилювача зросте і нахил зовнішньої характеристики (крива II на рис. 2.7) стане крутим.

З рис. 2.8 видно, що проміжні характеристики I до II поблизу точки холостого ходу мають нелінійний ділянку з меншою жорсткістю, ніж в області середніх навантажень. Ця нелінійність обумовлена нелінійністю опору вентиля ТВП. При малих токах опір вентиля велике, і струмовий зв'язок послаблюється в меншій мірі, ніж у випадку більш значних навантажень.

Схема забезпечує підтримання сталості стопорного струму приводу при різних температурах навколишнього середовища. Підтримка сталості стопорного струму системи Г-Д досягається регулюванням напруги живлення вузла задають обмоток підсилювачів за рахунок температурного зміни опорів обмоток збудження двигунів і включення в ланцюг струмових обмоток магнітних підсилювачів резисторів температурної компенсації типу СТК- 1.

Вузол задають обмоток включений в діагональ моста, утвореного обмотками збудження двигунів (ОВДП1, ОВДП2) і резисторами RДП5 і RДП6. При нагріванні двигунів опір обмоток збудження збільшується, тоді якщо незмінно напруга збудника В2 (110 В), напруга на потенціометрі ДУПЗ зростатиме, частково компенсуючи збільшення падіння напруги на додаткових полюсах ДПГ генератора і ДПД двигуна у вузлі 3.

Резистори температурної компенсації RДП1 і RДП2 омиваються потоком повітря, що виходить з геніратора підйому. Із збільшенням опорів обмоток ДПГ, РВ та ДПД через підвищення температури опору резисторів РДП1 і РДП2 також зростуть.

Завдяки цьому з підвищенням температури збільшення падіння напруги на вході токового вузла супроводжується відповідним збільшенням опору кола струмових обмоток, що зменшує температурні зміни коефіцієнта зворотного зв'язку по струму в тим більшою мірою, чим більше частка опору резисторів RДП1 і RДП2 в сумарному опорі кола струму.

Загальна дія пристрою температурної компенсації може бути направлено так, щоб при зменшенні температури мало місце зменшення і стопорного струму. Так як зменшення температури супроводжується збільшення струму порушення двигунів та їх потоку, такий закон зміни стопорного струму забезпечить в умовах експлуатації зразкову сталість стопорного моменту приводу:

Вузол збудження і ослаблення поля двигуна. Обмотки збудження двигунів включаються між собою паралельно. Послідовно з кожною з обмоток включений нерегульований резистор. Обмотки живляться від збудника В2 напругою 110 В. Резистори RДПЗ і RДП4 шунтуються контактами контактора ослаблення поля П2. При підйомі ковша контактор П2 включається, шунтуючи резистори RДПЗ і RДП4, і магнітний потік двигунів встановлюється рівним номінальному.

При перекладі рукоятки ККП в положення III, Назад (спуск ковша) і досягненні генератором ДП напруги порядку 500 В у вузлі 2 спрацьовує реле РН1 і відбувається ослаблення поля двигунів, так як у вузлі 7 розмикає контакт реле PH1 відключає котушку контактора ослаблення поля П2. Після цього в ланцюзі обмоток збудження двигунів ОВДП1 і ОВДП2 вводяться резистори RДПЗ і RДП4. Ослаблення магнітного потоку двигунів допускається при налагодженні встановлювати до 50 % номінальної.

3 МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІЧНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ ПРИВОДА ТЕХНОЛОГІЧНОГО МЕХАНІЗМУ НА ЕОМ

Моделювання динамічних режимів роботи

Моделювання динамічних режимів системи керування електроприводом виконується у середовищі MATLABна основі структурної схеми. Створення моделі відбувається шляхом з'єднання окремих блоків системи електропривода із бібліотек Simulink. Параметри цих блоків задаються згідно розрахунків параметрів регуляторів, датчиків та елементів схеми заміщення.

В процесі створення моделі досліджуваної системи було проведеного розрахунок за датчика інтенсивності, за допомогою якого відбувається контрольований розгін двигуна до заданої швидкості за встановлений час.

На вході системи включено апериодическое ланка, що служить для зменшення перерегулювання струму якоря при обуренні за завданням.

Передавальна функція даного аперіодичної ланки:

Коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості:

Передавальна функція регулятора швидкості:



Регулятор струму якоря:

Регулятор струму збудження:

Передавальна функція ланцюга збудження:

Передавальна функція якірного ланцюга:

Механічна частина двигуна:



Рисунок. 3.1 - Математична модель системи регулювання швидкості двигуна управлінням в ланцюзі збудження.

Рисунок. 3.2 ? Графік швидкості двигуна



Рисунок.3.3 ? Графік струму якоря.

Рисунок.3.4 ? Графік струму збудження.

ВИСНОВОК

Екскаватори є провідними машинами в складному технологічному процесі відкритих гірничих робіт. Вони є також головним засобом механізації земляних робіт в будівництві. Тому від безвідмовності роботи екскаваторів, від їх готовності до роботи в чому залежать ритмічність і високі техніко-економічні показники роботи кар'єрів і будівництв.