CC BY
18
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО Г ОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1999 г Вып. №8
УДК 621.873: 62-83
Серку ган В. И.1
ОСОБЕННОСТИ АНАЛИЗА ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ КРАНОВ
Проведен анализ элементов электропривода крановых механизмов с учетом влияния динамических и статических колебаний электромеханической системы. Получены результаты, позволившие создать фрагменты регулятора скорости электропривода. Расчетные результаты совпадают с материалами математического моделирования.
Характерными показателями для механизмов передвижения являются как относительно большой приведенный момент инерции, так и возможность перекоса конструкции механизмов из-за неодинаковых моментов статического сопротивления, либо различающихся характеристик приводных двигателей.
Выше перечисленные показатели обусловили применение схемы синхронизации на базе несимметричного тиристорного регулятора. Эти регуляторы в замкнутой системе электропривода позволяют: регулировать схему электропривода, обеспечивающую темп разгона и торможения, создавать системы синхронизации движения и т.д.
Обоснование выбора схемы синхронизации. Основными критериями оценки способов синхронизации приняты следующие:
а) точность регулирования рассогласования опор крана как в статических, так и в динамиче-
ских режимах;
б) сложность схем измерения рассогласования положения опор;
в) наличие серийно выпускаемых датчиков.
Учитывалась также тенденция развития средств автоматического управления электроприводами. Из всего многообразия устройств поддержания синхронного движения опор предпочтение отдано электрическим способам регулирования. Регулирование с помощью электрической связи приводит к упрощению механического оборудования и увеличению надежности. Поэтому при выборе способа и устройства синхронизации исходили, в первую очередь, из возможности построения автоматической системы управления с непрерывным накоплением разности пути, проходимого каждой опорой крана. Преимущества систем автоматического регулирования координат электропривода по сравнению механическими общеизвестны. Выполненные исследования показали, что синхронизация по упругому моменту балки не всегда соответствует действительному перекосу, так как не учитывает реальную разность пути, проходимого опорами
Электрические и магнитные датчики рассогласования представляют интерес только в том случае, если их можно использовать для получения сиг нала обратной связи в замкнутой системе регулирования.
Так как многие оригинальные решения не нашли промышленного применения, то при построении системы синхронизации останавливаемся на традиционных датчиках тахогенера-торах, сельсинах, импульсных: датчиках (ПДФ) и кодовых датчиках положения, серийно выпускаемых промышленностью.
Сравнительный анализ устройств синхронизации. Для оценки возможностей той или иной системы следует разделить причины, вызывающие перекос, на систематические и случайные.
1 ГИТУ, канд. техн. наук, доц.
Систематические, непрерывные ошибки могут быть вызваны, например, различной скоростью вращения электродвигателей, а также разными диаметрами ходовых колес. Случайные ошибки вызываются проскальзыванием. Рассмотрим возможности отдельных систем при устранении как систематических, так и случайных ошибок .
Система «электрический вал» жестко синхронизирует положение ватов электрических двигателей с использованием только силового канала преобразования энергии, В связи с этим исключается коррекция положения валов меньше, чем на один оборот вала двигателя. При этом, необходима синхронизация электродвигателей при каждом их включении.
Синхронизация вращения валов электродвигателей по разности фаз напряжения ротора аналогична системе "электрический вал". Но у нее имеется црзможность вводить сигнал ком-
яг
пенсации как систематических, так и случайных ошибок в пределах эл. радиан плавно и на 2п
угол т эл. радиан ступенчатого, причем т - число фаз розора. Недостаток такого устройства
заключается в том, что при использовании симметричного тиристорного регулятора напряжение на кольцах ротора близко к нулю, из-за чего происходит потеря информации.
Тенденция развития систем автоматического управления сводится к постепенному щх:-ходу к дискретным элементам управления различной структуры из небольшого числа логических элементов. Поэтому перспективными для измерения рас согласования являются устройства с использованием импульсных датчиков и схем на дискретных элементах.
На основе сравнения различных устройств, а также результатов исследования динамики систем с упругими элементами, с учетом тенденции развития средств управления для синхронизации опор козлового крана можно рекомендовать следующие схемы: измерение пути с помощью тахогенераторов, импульсных датчиков скорости, датчиков углового положения ходовых колес. Для контроля истинного пространственного положения опор необходимо через определенные расстояния вводить поправку. При наличии входа также для импульсных сигналов схема позволит перейти к непрерывному измерению пути.
Следовательно, для универсальности схема должна иметь:
• аналоговый вход: (0... 10) V;
• импульсный вход: 5 V;
• аналоговый выход: (0... 10) V.
Значения сигналов являются стандартными для интегральных схем.
Рис. - Электронная схема синхронизации
Описание работы схемы синхронизации. Вариант схемы (рис. 1.) на аналоговых элементах позволяет вводить в систему отрицательную обратную связь по разности пути. В качестве датчиков пути предусматривается установка тахогенераторов постоянного тока.
Разность напряжений тахогенераторов с усилителя DA4 подается на интегратор DA5, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный разности пути. На усилителе DA2 суммируются сигналы от датчиков разности пути с сигналами коррекции по пути. Прямой и инверсный сигналы с выхода суммирующего усилителя подаются на выходы систем регулирования скорости левой и правой опор. Сигнал коррекции по разности пути с DA1 подается на сумматор DA2.
Схема формирования сигнала коррекции, пропорциональности разности пути, работает следующим образом: при прохождении контрольных точек первым замыкается ключ (К1 или К2) цепи тахогенератора опережающей опоры. При наезде на контрольную точку отстающей опоры ключ размыкается. На выходе интегратора окажется сигнал, пропорциональный разности пути. После размыкания цепи на входе интегратора сигнал на нем сохраняется длительное время, т.е. интегратор DA1 одновременно выполняет функцию устройства хранения аналогового сигнала. При прохождении последующей контрольной точки предыдущая информация суммируется с текущей. Сброс происходит при отключении питания,
Выводы
1. Экспериментальные исследования полностью подтвердили правильность результатов моделирования системы синхронизации.
2. На основе исследования динамики систем с упругими элементами для синхронизации опор крана можно рекомендовать следующие системы: измерение пути с помощью тахогенераторов, импульсных датчиков скорости, датчиков уг лового положения ходовых колес.
3. В результате исследования разработана и внедрена электронная схема устройства измерения рассогласования положения затяжек крана.
Перечень ссылок
1. Ключев В.П., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных установок. - М.: Энергия, 1980. - 360 с.
2. Аттенко А.Г., Колошбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.. Радио и связь, 1985. - 256 с,
3. БорисюкA.A. Матричные системы отображения информации. - К.: Техшка, 1980. - 223 с.
4. Борисюк ЮЛ. Электронные приборы для отображения информации. / ЮЛ. Быстрое, И.И. Литеак, Г.М. Персианое. - М.: Радио и связь, 1985 - 240 с.
Серкутан Владимир Иванович. К-т техн. наук, доцент кафедры автоматизации электроэнергетических систем и электропривода, окончил Мариупольским металлургический институт в 1980 году. Основные направления научных исследований - совершенствование крановых электроприводов, систем регулирования и управления, изучение динамики и статики работы электромеханических крановых систем механизмов.
