2. Структурные схемы аэп экскаваторов

2.1. Структурные схемы аэп, участвующих в черпании

К АЭП механизмов экскаваторов, участвующих в черпании (подъем и напор для экскаваторов – лопат, подъем и тяга для экскаваторов - драглайнов), предъявляются следующие требования:

1. Ограничение электромагнитного момента АЭП на допустимом уровне.

2. Высокая перегрузочная способность.

3. Возможность рекуперации энергии в сеть или передачи энергии из одного АЭП в другой.

4. Высокое быстродействие контура регулирования электромагнитного момента.

5. Диапазон регулирования скорости 1:10.

Ограничение электромагнитного момента на заданном уровне является важнейшим требованием, предъявляемым к АЭП копающих механизмов экскаваторов.

Возможны следующие варианты реализации ограничения электромагнитного момента АЭП на заданном уровне:

• механический способ;

• формирование в системе управления АЭП экскаваторной механической характеристики.

Первый способ осуществляется при помощи муфт предельного момента и фрикционов, рассчитанных на определенный момент. Для экскаваторов средней и большой мощности применяется в качестве вспомогательного средства защиты. Использование муфт предельного момента в качестве основного средства ограничения момента не целесообразно по причине их перегрева и быстрого выхода из строя. Однако для механизмов напора с реечной передачей использование муфты предельного момента обязательно, так как в этих механизмах возникают наиболее тяжелые стопорения.

Второй способ наиболее широко используется в электроприводах экскаваторов. Идеальная экскаваторная характеристика и экскаваторная характеристика, формируемая АЭП постоянного тока, показаны на рис. 2.1. Заполнение экскаваторной характеристики часто оценивают при помощи коэффициента отсечки:

k_отс. = М_отс./М_ст.,

где М_отс. – момент отсечки; М_ст. – стопорный момент.

В экскаваторах применяются АЭП постоянного и переменного тока.

Рассмотрим структурные схемы АЭП постоянного тока. На рис. 2.2 показана структурная схема АЭП с суммирующим усилителем, где У – усилитель; УП – управляемый преобразователь; Д – двигатель; ФС – формирующие и стабилизирующие связи; РС – регулятор скорости.

Рис. 2.1. Идеальная экскаваторная характеристика (1) и типовая

экскаваторная характеристика АЭП копающих механизмов (2)

Второй вариант структурной схемы АЭП постоянного тока – подчиненная схема регулирования (показана на рис. 2.3). На рис. 2.3 введены обозначения: ДС, ДМ – датчики скорости и электромагнитного момента.

Для АЭП переменного тока используется подчиненное регулирование частоты вращения. Регулирование электромагнитного момента АЭП переменного тока реализуется по двум основным схемам: векторное управление и прямое управление моментом.

Рис. 2.2. Структурная схема АЭП с суммирующим усилителем

Рис. 2.3. Структурная схема АЭП с подчиненным регулированием

Структурная схема АЭП переменного тока с векторным управлением показана на рис. 2.4, где РС – регулятор скорости, РП – регулятор потока, РМ – регулятор момента, ДН – датчик напряжения, ДТ1..3 – датчики тока, ШИМ – блок широтно-импульсной модуляции, И – инвертор, ПК1, ПК2 – преобразователи координат, ПФ1, ПФ2, ПФ3 – преобразователи фаз, ВФН – вычислитель фазного напряжения, ВП – вычислитель составляющих вектора потока ротора, ВМ – вычислитель электромагнитного момента, ВС – вычислитель скорости, ВФА – вычислитель фазы и амплитуды потока, РТ1, РТ2 – регуляторы продольной и поперченной составляющей вектора тока статора.

Рис. 2.4. Структурная схема АЭП копающих механизмов

с системой векторного управления

На рис. 2.5 показана структурная схема АЭП копающих механизмов с системой прямого управления моментом, где РС – регулятор скорости, РМ –регулятор электромагнитного момента, РП – регулятор потока, ВМ – вычислитель электромагнитного момента, ВФА – вычислитель фазы и амплитуды вектора потока статора, ВП – вычислитель составляющих вектора потока статора, ВФН – вычислитель фазного напряжения, ПФ2, ПФ3 – преобразователи фаз.

Рис. 2.5. Структурная схема АЭП копающих механизмов

с системой прямого управления моментом

АЭП переменного тока в силу ограничений, накладываемых системами управления, выполняются по индивидуальной схеме. АЭП постоянного тока могут выполняться как по индивидуальной схеме, так по схеме с последовательным включением электродвигателей.