книги / Электроприводы крановых механизмов. (Системы электропривода и методы расчета)

При введении в фазу емкостного сопротивления X с

больше определенной величины по ней протекает емкостный ток, а нулевая точка на диаграмме располагается ниже век­

тора ОСА (рис. 3-28,в). Теперь Овв„ — вектор падения на­

пряжения на введенном в фазу емкостном сопротивле­ нии. Как видно из последней диаграммы напряжений,

Рис. 3-28. Векторные диаграммы напряжения статорных цепей не­ подвижного асинхронного двигателя.

в этом случае меняется порядок следования фаз, что соответствует изменению знака момента двигателя.

Как показано в [Л. И, 14], особенностью схемы рис. 3-25,г является невозможность получения симмет­ ричной системы напряжений с обратным порядком чередования фаз, т. е. отрицательный момент не может превысить определенной величины, меньшей момента двигателя при Хр = 0. Те же исследования показали, что наибольший отрицательный момент при практически

1,0) составляет 20—25% номинального, т. е. такое зна­ чение момента двигателя, которое требуется для сило­ вого спуска груза (точка А на рис. 3-27). На рис. 3-29 показан характер изменения развиваемого неподвиж­ ным двигателем момента в зависимости от величины введенного в фазу индуктивного и емкостного сопротив­ лений. Из этой зависимости следует, что при плавном изменении реактивного сопротивления фазы плавно изменяются величина и знак момента двигателя.

В соответствии со схемой включения рис. 3-25,г ре­ зультирующее реактивное сопротивление, введенное в фазу,

mL

(3-12)

— co2LC ’

где со — угловая частота токов.

Рис. 3-29. Зависимость момента, раз­ виваемого неподвижным двигателем, от величин введенного в фазу ре­ активного сопротивления.

Когда задающее напряжение U3= E Tr= 0 и дроссель полностью размагничен ( L « o o ) , сопротивление в фазе — чисто емкостное:

емкость С подбирается именно такой, чтобы отрицатель­ ный момент двигателя в этом режиме был максималь­ ным. По мере увеличения скорости двигателя, когда дроссель подмагничивается благодаря увеличивающейся э. д. с. тахогенератора, коэффициент L снижается и воз­ растает величина отрицательного сопротивления Ху. При

1

L = со2С

сопротивление Ху оказывается бесконечно большим, что соответствует однофазному включению двигателя. При дальнейшем подмагничивании дросселя сопротивление Xv приобретает индуктивный характер, а момент двига­ теля увеличивается в прямом (положительном) направ­ лении. В пределе при полном подмагничивании дросселя.

Подобная картина имеет место и на характеристиках подъема (рис. 3-27), только здесь параметры обратной связи подбираются такими, чтобы при неподвижном двигателе подмагничивание дросселя было наибольшим. На рис. 3-25,2 полярность в цепи обратной связи показа­ на именно для этого режима. Методика выбора основных параметров этой схемы (сопротивления цепи ротора,

максимального момента двигателя в режиме силового спуска.

Таким образом, все приведенные на рис. 3-25 схемы равноценны по качеству механических характеристик для механизмов подъема; они могут обеспечить доста­ точно большую плавность регулирования скорости, а жесткость характеристик и диапазон регулирования зависят от степени обратной связи.

Все эти схемы понижают скорости подъема и спуска при работе двигателя в несимметричных режимах, поэто­ му дополнительный нагрев его ограничивает время

использования пониженных скоростей. Кроме того, из-за наличия цепей обратных связей, твердых выпрямителей и т. п. такие схемы следует признать относительно слож­

ными.

Габариты и стоимость применяемого для этих схем электрооборудования различны. В [Л. 13] подсчитаны габариты используемых аппаратов исходя из того, что каждая схема должна обеспечить номинальный момент при подъеме (+tM„) и 20% Ми для силового спуска (—0,2Л4„). Расчеты произведены для двух случаев: если необходимо получить только низкие скорости (s~l) и когда привод должен обеспечить номинальную ско­ рость обратного хода без переключений в цепи статора.

впомещениях, це допускающих новообразования.

Втабл. 3-4 для сравнения приведены расчетные га­ баритные мощности дополнительного электрооборудова­

ния различных схем. Из нее следует, что по габаритам применяемого электрооборудования схема в — наилуч­ шая, однако для нее приходится конструировать спе­ циальный дроссель — автотрансформатор {Д П ). Кроме того, необходимо иметь нулевой привод.

Т а б л и ц а 3-4

В тех случаях, когда необходимы жесткие характе­ ристики с ползучими и пониженными скоростями подъе­ ма и спуска и возможно добавление в схему одного — двух контакторов, обеспечивающих 'номинальную ско­ рость обратного хода, следует отдавать предпочтение схеме г, использующей стандартный дроссель насыщения и низковольтный конденсатор.

Если применять дополнительную контактную аппа­ ратуру по каким-либо соображениям нежелательно либо дроссели должны использоваться как бесконтактные коммутаторы (напряженный режим работы, например, металлургического крана), использовать схемы б, в и г рис. 3-25, основанные на введении дросселя в одну фазу статора, принципиально невозможно: при остановке при­ вода и размагничивании дросселя двигатель оказывает­ ся включенным *га две фазы сети. В этих случаях для крановых механизмов передвижения и подъема лучше применять четырехдроссельную схему а (рис. 3-25).

Введение в одну фазу двигателя только индуктивного сопротивления приводит к нереверсивной схеме, как ча­ стному случаю схем рис. 3-25. В этом случае измене­ нием подмагничивания дросселя в замкнутой системе

Режим торможения при спуске обеспечивается вер­ тикальным участком характеристики в IV квадранте при максимальном подмагничивании дросселя. Торможе­ ние при подъеме (характеристика, соответствующая ре­ жиму однофазного включения) может быть удовлетво­ рительным, если сопротивление /?р^ :/?р.н; однако тормоз­ ной момент двигателя ъо II квадранте меньше и тормо­ жение, следовательно, менее эффективное, чем в схеме с емкостью (при одинако­ вом »/?р.

Габар'итная мощность дросселя невелика:

Р г—'1,5 U ф/ц.

Таким образом, схема

сдросселем насыщения

водной фазе статора удовлетворяет требовани­

ска.

Наиболее эффективной обратной связью для всех рассмотренных схем является связь по скорости с тахогенератором. Однако необходимость еще одной маши­ ны, потребность сочленения ее с двигателем делают эту систему довольно сложной. В МЭИ разработан статиче­ ский бесконтактный датчик скорости асинхронного дви­ гателя, относительно сложный в наладке.

При регулировании скорости двигателя введением в одну из фаз статора дросселя насыщения для получе­ ния жестких характеристик можно использовать про­ стейшую схему обратной связи, приведенную на рис. 3-30 и позволяющую расширить область примене­ ния этого способа регулирования [Л. 15]. Здесь обмот­ ка подмагничивания дросселя питается от выпрямлен­ ного твердыми выпрямителями ТВ напряжения, которое снимается с колец ротора и сравнивается с постоянным задающим напряжением U3.

На рис. 3-31 приведены экспериментально снятые для этой системы привода механические характеристики. Высокая жесткость характеристик определяется сильной

(дроссели насыщения) или тиристоры. Большие габари­ ты дросселей, а также их инерционность, не допу­ скающая высокой частоты коммутации, ограничивают использование последних в крановых электропри­ водах.

Появление мощных полупроводниковых управляемых выпрямителей привело к разработке в нашей стране и

ществами по сравнению с включением тиристоров в цепь переменного тока; меньшее количество тиристоров, зна­ чительное упрощение схемы управления и возможность выбора любой требуемой частоты коммутации (в против­ ном случае она ограничивается частотой переменного тока).

На рис. 3-32 приведена схема импульсного управле­ ния выпрямленным током ротора (узел искусственной коммутации для гашения тиристора здесь не показан). В цепи ротора включены по трехфазной мостовой схеме неуправляемые вентили ТВ, к которым подключаются последовательно соединенные сопротивления R и сгла­ живающий пульсации тока дроссель Др. Параллельно сопротивлению включен тиристор Т\ в зависимости от его состояния добавочное сопротивление цепи ротора может меняться от нуля до R.

Частоту коммутации тиристора Т можно регулиро­ вать вручную, однако практически используются системы автоматического регулирования с обратными связями по скорости или току. На рис. 3-32 сигналы, пропорциональ­ ные скорости привода (от тахогенератора ТГ) или току ротора (от шунта /?ш), сравниваются с задающим сигна­

(рис. 3-32) возникают импульсы, открывающие или за­ крывающие тиристор Т. На рис. 3-33 показано измене­ ние во времени тока ротора для этого случая.

Если тиристор Т открыт, выпрямленный ток ротора из-за наличия индуктивности в этой цепи нарастает по экспоненте, стремясь к /р1, т. е. значению, которое соот­ ветствует закороченному сопротивлению R при данной скорости. При заданной уставке по току и определенном значении /р элемент 2 выдает импульс на закрывание ти­ ристора Г, из-за чего ток ротора уменьшается, стремясь к значению /р2, соответствующему введенному в цепь ротора сопротивлению R. После снижения сигнала обратной связи до определенного уровня тиристор вновь открывается и т. д. Таким образом и осуществляется поддержание заданного тока /р.ср, т. е. момента дви­ гателя.

Механические характеристики при разных значениях заданного тока, т. е. при изменении продолжительности

и 2, соответствующими введенному и зашунтированному сопротивлению R. Таким образом, электроприводу мож­ но задать желаемое ускорение или замедление, осуще­ ствляя требуемую плавность переходных процессов кра­ новых механизмов.

Момент двигателя, остающийся постоянным в процессе пуска и торможения, может легко регулироваться устав­ кой обратной связи по току. Схему целесообразно при­ менять также для механизмов подъема, если требуются

находят применение на основных механизмах кранов за рубежом [Л. 62, 102]. Для расширения пределов регу­ лирования момента двигателя импульсное регулирование в роторе совмещается с регулированием напряжения тиристорами, включенными в цепь статора. Эта система

пает в действие схема импульсного управления.

Такая совмещенная схема может применяться на механизме подъема в тех случаях, когда кран, работаю­ щий в напряженных условиях, требует также устойчи­ вых пониженных скоростей (перегрузочные и другие краны). Схема импульсного управления в цепи ротора может применяться на механизмах передвижения и по­ ворота, не требующих пониженных скоростей, но для которых важно снижение времени и плавное протекание перехрдных процессов.

Б. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

3-9. Системы с питанием двигателя постоянного тока от сети

Для крановых механизмов преимущественное распро­ странение получили двигатели последовательного воз­ буждения. Большая перегрузочная способность их позво­ ляет механизмам передвижения на коротких участках пути развивать максимально допустимое ускорение. Мягкая естественная характеристика способствует по­ вышению производительности механизмов, особенно на кранах с большой высотой подъема. В аварийных слу­ чаях при исчезновении напряжения сети двигатель после­ довательного возбуждения, работая в режиме динами­ ческого торможения с самовозбуждением, дает возмож­ ность опустить груз с допустимой скоростью. Кроме того, использование двигателя последовательного возбужде­ ния приводит к уменьшению числа троллеев механизма подъема.

JOO