книги / Тиристорный электропривод для кранов

в то время как системы Г—Д — лишь 80—85%. Су­ щественно, что при работе на всех скоростях к. п.д» двигателя в системе ТП—Д выше к.п.д. системы Г—Д» Хотя стоимость электрооборудования системы ТП—Д по* данным [Л. 27, 42] выше капитальных затрат на элек­ тропривод по системе Г—Д на 10—15%, годовые экс­ плуатационные расходы благодаря меньшим потерям: в преобразователе оказываются на столько же меньше» По тем же данным масса электрооборудования в систе­ ме ТП—Д на 30—50% меньше массы электрооборудо­ вания системы Г—Д.

Благодаря всем этим достоинствам тиристорные электроприводы постоянного тока в настоящее время применяются в нашей стране и за рубежом. В СССР

выпускаются сейчас преобразователи, предназначенные,, в частности, для механизмов подъема башенных кранов высотного строительства [Л. 38]. Для механизмов подъ­ ема и передвижения мостового крана металлургическогозавода с напряженным режимом работы создан, испы­ тан и эксплуатируется также тиристорный электропри­ вод постоянного тока [Л. 35]. Разработана система управления тиристорным электроприводом постоянного^ тока механизма поворота самоходного крана. В послед­ нем случае применена простейшая мостовая нереверсив­ ная полууправляемая схема преобразователя с динами­ ческим торможением: после закрывания тиристоров, к якорю двигателя подключается резистор.

За рубежом в течение ряда последних лет выпу­ скаются электроприводы по системе ТП—Д для различ­ ных кранов, главным образом — для напряженно рабо­ тающих механизмов контейнерных кранов [Л. 46, 54]. Они обеспечивают диапазон регулирования скорости: вниз от основной — до 20 1, а при необходимости ис­ пользуется автоматическое ослабление магнитного по­ тока в 2 раза и более. Для улучшения динамических: показателей, как правило, применяется подчиненное регулирование параметров тока, скорости, а иногда — и пути (позиционирование). В ряде случаев тиристор­ ные преобразователи устанавливают на механизмы су­ достроительных кранов — мостовых, портальных [Л. 60] „ требующих глубокого регулирования скорости при по­

дов на кранах. Их установка на краны с середины 60-х годов подтвердила весьма удовлетворительные по­ казатели этой системы привода (ТЛ. 57].

В отдельных случаях целесообразность применения на кранах системы ТП—Д представляется спорным. Дело в том, что надежность тиристорных электроприво­ дов постоянного тока сейчас ниже надежности системы Г—Д. Так, время безотказной работы электрооборудо­ вания системы Г—Д выше на 50—70% [Л. 27, 42]. Далее, несмотря на то что коэффициент мощности си­ стемы ТП—Д при полной скорости и- номинальной на­ грузке несколько выше cos<p системы Г—Д, с умень­ шение^ скорости вследствие искажения кривой тока при увеличении угла а он падает гораздо быстрее, чем сни­ жается cos ср системы Г—Д. Из-за искажения формы напряжения сети применение тиристорного электропри­ вода в маломощных сетях (например, судовых) требует специального обоснования.

На самоходных кранах, имеющих собственную сило­ вую установку, в ряде случаев также рационально со­ хранить систему Г—Д: питание двигателей постоянного тока отдельных механизмов (подъема, поворота) лучше осуществлять от генераторов постоянного тока, чем от тиристорных преобразователей, подключенных к син­ хронному генератору (в обоих случаях генераторы при­ водятся во вращение двигателем внутреннего сгорания собственной силовой установки), т. е. обычно разумнее установить два генератора постоянного тока, чем два тиристорных преобразователя и генератор переменного тока. Конечно, в первом случае возникают серьезные усложнения, если необходимо обеспечить возможность работы крана от внешней сети переменного тока, когда требуется совмещать операции трех механизмов (подъ­ ем, поворот, изменение вылета стрелы), то практически стирается различие в экономике, а установка на одном валу с первичным двигателем трех электрических ма­ шин представляет конструктивные трудности. Поэтому в каждом конкретном случае выбора системы элек­ тропривода для механизмов самоходных краноъ сле­ дует проводить технико-экономическое сравнение ва­ риантов.

Глава шестая

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ТИРИСТОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ДЛЯ КРАНОВ

Выбор электропривода для крановых механизмов представляется чрезвычайно важной и сложной задачей. Разнообразие требований к электроприводу, с одной стороны, и немалое количество систем, которые могут применяться для кранов, с другой, — все это затрудняет выработку конкретных рекомендаций по применению того или иного электропривода для крановых меха­ низмов.

В основу анализа и сопоставления различных си­ стем электропривода при их выборе должны быть по­ ложены следующие показатели (приводимые в порядке важности):

1)технические, характеризующие возможность обес­ печения статических и динамических характеристик;

2)надежность — это вероятность безотказной работы системы в целом за определенное время работы либо наработка на отказ;

3)экономические, характеризуемые затратами на создание соответствующей системы и ее эксплуатации. Оценку эффективности электропривода следует произ­ водить с учетом возрастающей производительности ме­ ханизма, улучшения качества выпускаемой продукции,

срока окупаемости.

Конечно, в тех случаях, когда не предъявляются особо жесткие требования к статическим и динамиче­ ским показателям, должны применяться простейшие си­ стемы электропривода без тиристоров как наиболее надежные и дешевые: асинхронные двигатели с корот­ козамкнутым и фазным ротором (в последнем случае — с регулированием сопротивления в роторе), управляе­

(в частности — с самовозбуждением); двухдвигательный асинхронный электропривод, когда машины работают в разных режимах, и др.

Сравнение различных систем тиристорного электро­ привода (ТРН—АД, ТПЧ—АД, ТП—Д) лишь по неко­ торым показателям проведено в ограниченном числе

но по этим показателям должна выбираться одна из систем тиристорного электропривода, рассмотренных в предыдущих главах: разновидности систем ТРН—АД, ТПЧ—АД, а также ТП—Д.

Полагаем, что механизмы, которые нуждаются в од­ ной из приведенных в табл. 6-1 систем, требуют регули­ рования скорости не менее 10:1, устойчивых понижен­ ных скоростей (жесткие механические характеристики), а также электрического торможения. Дополнительные

экскаваторная механическая характеристика и интенсив­ ные переходные процессы, необходимость применения лишь бесконтактного электропривода по условиям окру­ жающей среды — наряду с режимом работы механизма определяют выбор той или иной системы. Кроме того, необходимо учитывать время работы с пониженной ско­ ростью, нагрузку двигателя, а также возможность и целесообразность завышения мощности двигателя.

Приведенные в табл. 6-1 рекомендации справедливы лишь в тех случаях, когда работа с установочной ско­ ростью (tY* — относительное время работы с установоч­ ной скоростью) осуществляется с грузами, соответству­ ющими 6гр механизма заданного режима, и асинхрон­ ный двигатель либо не требует завышения мощности, либо он должен быть выбран на один габарит большим по сравнению с двигателем, у которого при том же ре­ жиме работы регулирование осуществляется сопротив­ лением в роторе.

Для механизмов легкого и среднего режима работы, если не накладываются дополнительные условия, целе­ сообразно применять простейшие ТРН в сочетании с контроллером независимо от мощности двигателя. Од­ ним из критериев при выборе схем ТРН являются элек­ трические потери в двигателе, которые при снижении числа тиристоров возрастают в большей степени при малых £гр, для механизмов с малыми /еГр и рекомен­ дуются схемы, обеспечивающие меньшие потери. С уве­ личением числа включений может понадобиться бескон­ тактный реверс, который при использовании асинхрон­ ного электропривода с регулятором напряжения возмо­ жен лишь в схемах на рис. 1-3,а и д. Для механизмов тяжелого режима работы применение ТРН должно со­ провождаться бесконтактной коммутацией в роторе и

формированием специальных динамических характери­ стик.

Если желательно при малых нагрузках повышать скорость механизма более чем в 2 раза, необходимо лрименять систему ТП—Д: лишь двигатель постоянного тока позволяет увеличивать свою скорость в таких пре­ делах при постоянной мощности; превышение скоростью двукратного значения может быть реализовано любой системой переменного тока в двухдвигательном вари­ анте.

Окончательное решение по использованию той или ■иной системы электропривода часто должно принимать­ ся после тщательного технико-экономического сравнения вариантов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

СЕРИЙНЫЕ ТИРИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ КРАНОВ

нитным контроллером и командоконтроллером предназначен для регулирования скорости асинхронных двигателей крановых механиз­ мов. Он построен по принципу ТРН с шестью тиристорами в фазах

ную обратную связь по скорости для получения жестких механиче­ ских характеристик и отрицательную обратную связь, по току ста­ тора (для токоограничения в переходных режимах).

Регулятор скорости (тиристорный) выполняет следующие функ­ ции: фазовое регулирование напряжения асинхронного двигателя, управление реверсивными контакторами и обеспечение их бестоковой коммутации; управление контакторами в цепи ротора и тормозным, токоограничение в динамических режимах, максимальную токовую

в комплекте с магнитным контроллером предназначен для регулиро­ вания скорости асинхронных двигателей крановых механизмов. Он собран по трехфазной нулевой схеме с 18 тиристорами.

Преобразователь частоты с непосредственной связью выполняет следующие функции: регулирование скорости (при изменении часто­ ты в пределах 3—20 Гц), плавное изменение частоты и напряжения

в переходных режимах за время 0,5—4 с (в зависимости от уставки задатчика темпа), обеспечение режима рекуперации.

Преобразователь частоты выполняется мощностью 25 кВт при частоте 20 Гц и П В — 25% и подключается к напряжению сети

220В.

3.Агрегат тиристорный крановый (АТК) предназначен для ре­ гулирования скорости двигателя постоянного тока на кранах тяже­ лого режима работы. Он собран по трехфазной мостовой симметрич­ ной схеме.

Агрегат тиристорный крановый выполняет следующие функции: регулирует напряжение на якоре в широких пределах, а также воз­ буждение двигателя, реализует бестоковую коммутацию реверсив­ ных. контакторов, обеспечивает протекание переходных процессов, в оптимальном режиме.

Агрегаты выполняются на токи двигателя 100—250 А (в ревер­ сивном, бесконтактном варианте до 500 А) и номинальные напряжежения двигателя 230 и 460 В. Питающее напряжение сети 380 В.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Для механизмом подъема тяжелых козловых кранов грузоподъ­ емностью 32—50 т (подъемная сила 320—500 кН) спроектирован, создан и испытан двухдвигательный асинхронный тиристорный элек­ тропривод (см. § 1-6). Два двигателя разной мощности на одном валу используются для получения характеристики безопасного спус­ ка без переключений в силовой цепи, а также ускоренного подъема и спуска[ легких грузов. Жесткие механические характеристики при работе с пониженными скоростями формируются ТРН с помощью обратной связи по скорости (сигнал снимается с тахогенератора).

на промежуточные скорости спуска, последнее включается на раз­ ность напряжений задающего и тахогенератора.

Схема управления двухдвигательным электроприводом приве­ дена на рис. П2-1, а на рис. П2-2 — расчетные механические харак­ теристики, обеспечиваемые на разных положениях командоконтроллера. При проектировании контакторной части схемы за основу взята типовая магнитная станция ТСАЗ-ЗОО, а механические харак­ теристики рассчитаны для двигателей: главного ДПГ — МТМ-712-10 (100 кВт, 587 об/мин), вспомогательного ДПВ — МТВ-411-6 (22 кВт, 965 об/мин).

Пуск в направлении подъема, а также на номинальную скорость спуска после выведения добавочных резисторов Ri—R 2 осуществ­ ляется в функции тока ротора (см. § 1-3), что уменьшает количество ступеней резисторов в роторе ДПГ Напряжение, пропорциональное току ротора, после срабатывания ускоряющего контактора У сни­ мается с постоянного введенной ступени R3 и подается на диодный мост Д, откуда обратная связь по току заводится на блок управ­ ления тиристорами. В цепи ротора ДПВ имеется всего одна выклю-