книги / Тиристорный электропривод для кранов

нако скорость продолжает падать. В момент подключе­ ния контактора В из-за большой разности и3—итг тири­ сторы оказываются полностью открытыми, что перево­ дит двигатель на реостатную характеристику, в данном случае — с двукратным моментом.

На рис. 1-17 приведена рассчитанная на АВМ осцил­ лограмма пуска привода на пониженную скорость

где также видно значительное перерегулирование по скорости, вызванное отсутствием момента при переклю­

чении контакторов.

Таким образом, наличие времени переключения кон­ такторов приводит к нежелательным последствиям для механизма подъема, что затрудняет управление меха­ низмом и может значительно ухудшить его эксплуата­ ционные показатели. Этот недостаток контакторного реверса отмечен также в [Л. 2, 23].

В [Л. 15] приведен экономический расчет двух вари­ антов схем и расчет их показателей надежности. Для

800), особенно прн большой мощности двигателя, безусловно, целесообразна бесконтактная схема тири­ сторного реверса как для механизмов подъема, так и передвижения (поворота). Схему контакторного реверса можно рекомендовать для кранов легкого режима рабо­ ты, главным образом для механизмов горизонтального перемещения монтажных кранов, а в некоторых слу­ чаях— и механизмов подъема небольшой мощности.

1-6. ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ э л е к т р о п р и в о д

Общеизвестна трудность получения повышенных скоростей для подъема и спуска легких грузов при использовании асинхронного электропривода. Это иногда понижает производительность крана либо приводит к необходимости завышения мощности двигателей.

жесткая характеристика ГД, обеспечивающая устойчивую понижен­ ную скорость при подъеме, 1C — характеристика спуска, получаемая при суммировании жесткой характеристики ГД, работающего в ре­ жиме противовключения при тиристорном управлении, и реостатной характеристики вспомогательного. Таким образом, характеристика безопасного спуска (и потому устойчивые пониженные скорости спуска любого груза) создается без изменения направления магнит­ ного поля основной машины. 2П и 2С — характеристики ГД, обес-

печивающие номинальные скорости подъема и спуска, а ЗП и ЗС механические характеристики, получаемые при отключенном ГД и используемые для подъема и спуска легких грузов с повышенном скоростью. Работа на характеристиках 1П и 2П может осуществ­ ляться и «при участии БД, который включается Вверх на реостатную характеристику. В этом случае момент привода определяется суммой

моментов обеих машин.

Переход на характеристики ЗП, ЗС производится установкой контроллера в последнее положение, однако при обязательном кон­ троле нагрузки, осуществляемом специальным реле контроля груза

ЧЮ7 р т

*-—rv’v> ^пит

Рис. 1-19. Принципиальная схема узла торможения двухдвигательного электро­ привода.

(РКГ), которое может быть включено в коллекторную цепь тран­ зистора; цепь база — эмиттер последнего подключается к мосту, вы­ прямляющему падение напряжения на постоянно введенном в цепь ротора ГД резисторе. Если момент от груза не превышает допусти­ мого, после пуска привода до основной скорости реле РКГ не сра­ батывает, подавая сигнал на закрывание тиристоров и шунтирование добавочного сопротивления в цепи ротора БД; дальнейший пуск до повышенной скорости осуществляется ВД. Чтобы исключить ложное срабатывание РКГ при переходе через синхронную скорость на спуске, оно должно иметь выдержку времени. Если ток в роторе достигает тока удержания РКГ (т. е. груз — большой), реле сраба­ тывает, а перемещение груза осуществляется ГД на основной ско­ рости, несмотря на установку контроллера в последнее положение.

Пуск привода на подъеме осуществляется либо по реостатным характеристикам, либо при помощи узла токоограничения. Тормо­ жение с повышенных скоростей спуска на пониженные осуществ­ ляется по характеристике противовключения ГД (характеристика /, рис. 1-18). Для электрического торможения привода при переходе на низшие скорости подъема, а также для пуска при переходе на выс­ шие скорости спуска используется реле торможения РТ, упрощен­ ная схема включения которого приведена на рис. 1-19. Здесь диоды Д 1—Дг включаются в цепь сравнения задающего напряжения и на­ пряжения обратной связи, разность которы-х подается также на уси­ литель ПУ и блоки управления тиристорами. Сигнал управления транзистора Т, нагрузкой которого является реле РТ, снимается с этих диодов. Полярность на схеме показана для нормальной ра­ боты при подъеме.

t. ёк двигатель переводится из режима однофазного включения в симметричный режим.

Применение отрицательной обратной связи по ско­ рости позволяет получить требуемые жесткие механи­ ческие характеристики в двигательном режиме или в ре­ жиме противовключения, как показано на рис. 2-2 штриховыми линиями. Регулирование скорости здесь

S\s

также осуществляется изменением задающего напряже­ ния и3у а диапазон регулирования, как и прежде, огра­ ничивается коэффициентом усиления обратной связи.

шей системой несимметричного асинхронного электро­ привода с тиристорами, так как используются всего два тиристора и устройство управления УУ для их симмет­ ричного управления. Она может применяться для таких крановых механизмов горизонтального перемещения, которые требуют от электропривода создания и регу­ лирования лишь двигательного момента, а с обратной связью по скорости — для механизмов подъема, рабо­ тающих в режимах подъема и тормозного спуска [|Л. 7,

8, 10]. Для расширения диапазона изменения момента дополнительно к двум тиристорам в цепь статора можно подключить конденсатор, благодаря чему при полностью закрытых вентилях изменяется знак момента двигателя.

Введение в одну фазу статора конденсатора привоводит к искажению симметрии напряжения, подводимо­ го к двигателю, причем в зависимости от емкостного сопротивления момент, развиваемый двигателем, может быть положительным или отрицательным [Л. 5, 6].

На рис. 2-3 показана за­ висимость момента, разви­ ваемого неподвижным асин­ хронным двигателем, от вве­ денного в фазу статора ре­ активного сопротивления. Так, с увеличением емкост­ ного сопротивления Хс поло­ жительный 'момент после до­ стижения максимума снижа­ ется по линии вг до нуля, становится отрицательным,

возрастает до наибольшего отрицательного значения, а затем вновь уменьшается до нуля. Максимальный отрицательный момент существенно зависит от пара­ метров двигателя и значения <RV, но при реальных зна­

С помощью тиристоров IT, 2Т, включенных парал­ лельно конденсатору (рис. 2-4,а), можно в каждом полупериоде шунтировать емкостное сопротивление. Ясно, что при регулировании угла а изменяется длительность включения конденсатора в каждом полупериоде. Так, с уменьшением а снижается время включения конден­ сатора, что соответствует уменьшению эквивалентного емкостного сопротивления. Следовательно, плавное из­ менение а приводит к плавному регулированию экви­ валентной емкости и момента двигателя. Если а = я , отрицательный момент соответствует введенной в фазу емкости конденсатора. С уменьшением а и снижением таким образом Хс отрицательный момент двигателя становится равным нулю, а затем — положительным (см. рис. 2-3). Эффект увеличения емкости при дальней-

Шем снижении а приводит к росту положительного мо­ мента, и когда тиристоры полностью открыты (а^ср), имеет место симметричный режим [Л. 12]г

Рассматриваемую систему можно сопоставить с при­ менявшейся ранее системой асинхронного электропри­ вода, когда в фазу статора вводится конденсатор и шун­ тирующий его дроссель насыщения [Л. 6]. Однако при шунтировании дросселем невозможно полностью ни

Рис. 2-4. Модернизация несимметричной системы электропривода.

вводить, ни выводить конденсатор, из-за чего возникает необходимость увеличивать его емкость, а для создания

бокого сравнения обратимся к рис. 2-3. Пусть конден­ сатор подобран таким, чтобы двигатель развивал мо­ мент, соответствующий точке а. В устройстве с дрос­ селем насыщения по мере подмагничивания последнего эквивалентное реактивное (емкостное) сопротивление возрастает до -бесконечно большого значения (при этом наступает резонанс токов); затем оно становится индук­ тивным, уменьшаясь в пределе до нуля, а момент при этом изменяется по линии абб'е.

В схеме на рис. 2-4,а уменьшение угла а тиристоров, шунтирующих конденсатор, соответствует увеличению емкости (снижению Хс) и некоторому росту активного сопротивления. Теперь момент двигателя изменяется по линии агде до того же значения момента в симметрич­ ном режиме (точка е).

И в этой системе применение обратной связи по скорости обеспечивает жесткие механические характе­ ристики, а изменение и3 приводит к регулированию ско­ рости двигателя. Примерный, вид механических харак­ теристик для этого случая показан сплошными линиями на рис. 2-2. Получаемые характеристики безопасного спуска вполне приемлемы для крановых механизмов подъема.

Аналогичные механические характеристики могут быть получены также системой электропривода с дву­ мя тиристорами в фазе '[Л. 21],. Например, в соответ­ ствии со схемой рис. 2-4,6 конденсатор включается между двумя фазами статора. Когда тиристоры закры­ ты, двигатель питается только от двух фаз сети, а его

что порядок чередования фаз двигателя изменяется лишь в том случае, если конденсатор подключается к напряжению, отстающему на 120° от фазного напря­ жения той фазы, где включены тиристоры. Когда тири­ сторы полностью открыты, двигатель работает в сим­ метричном режиме на реостатной характеристике; кон­ денсатор в этом режиме оказывается подключенным параллельно двум фазам двигателя, повышая cosip на­ грузки. Механические характеристики системы с об­ ратной связью по скорости (рис. 2-2) такие же, как для системы на рис. 2-4,а.

Таким образом, механические характеристики не­ симметричных систем с конденсаторами (рис. 2-4) вполне применимы для крановых механизмов подъема. Эти системы обеспечивают требуемый диапазон регули­ рования (до 20-f-30 1), работу во всех четырех квад­ рантах, автоматический переход из двигательного режи­ ма в тормозной и обратно (характеристику безопасного

позволяющая обеспечить жесткие механические харак­ теристики (в том числе и безопасного спуска) без ис­ пользования обратной связи по скорости. Для этого, например, в схеме на рис. 2-1 тиристоры управляются несимметрично [Л. 21], благодаря чему в обмотках

двигателя протекает также постоянная составляющая тока, создающая режим динамического торможения. Наложение характеристик двигательного режима и ди­ намического торможения при отсутствии добавочного сопротивления в цепи ротора либо малом его значении обеспечивает требуемые для крановых механизмов ме­ ханические характеристики.

2-2. СРАВНЕНИЕ СИЛОВЫХ СХЕМ НЕСИММЕТРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Так как системы асинхронного электропривода с конденсатором и двумя встречно-параллельными ти­ ристорами, управляемыми симметрично, могут найти применение в одних и тех же случаях, то их сравнение представляет большой интерес. При этом очень важно выяснить состояние электропривода в режиме крайней несимметрии, когда тиристоры полностью закрыты: как влияют на работу в этом режиме параметры машины, значения емкости, каково напряжение на конденсаторе и вентилях. На основе всех этих данных может быть произведено сравнение систем.

В [Л. 48]j методом симметричных составляющих по­ лучены выражения для момента М, который развивает неподвижный двигатель в функции вводимого в одну фазу статора реактивного сопротивления Хр, а также выражения для оптимального емкостного сопротивле­ ния Хопт, при котором двигатель развивает наибольший отрицательный момент; выведены формулы для подсче­ та этого момента Ммакс, тока через конденсатор /**, на­ пряжений на конденсаторе Ux* и тиристорах UT* при введении А^птВсе эти выражения приведены в табл. 2-1.

В табл. 2-1 приняты следующие обозначения: М/Мр; Ммакс/Мр — момент двигателя и максимальный отрица­ тельный момент, отнесенные к моменту в симметричном режиме (Я р=0); Uxt= U x/UB-, U7*= U i/U n— относи­ тельные значения напряжений на конденсаторе и тири­

нальное сопротивление двигателя; R, X, г = У R2+ X 2— соответственно активное, индуктивное и полное сопро­ тивления схемы замещения асинхронного двигателя при известном Rp и s = l ; эти сопротивления могут опреде­ ляться по формулам § 1-4.