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

Схемы б и в рис. 3-35 предназначены для выбора слабины каната, подъема легких и средних грузов или передвижения механизма с малой скоростью. В кон­ троллерах последних выпусков отдается предпочтение схеме 3-35,6, обеспечивающей более стабильные скорости при любой нагрузке (характеристики 1п и 1 на рис. 3-36 и 3-37). Эти характеристики используются также для

Рис. 3-37. Механические характеристики двигателя механизма горизонтального перемещения с контроллером П.

затормаживания механизма при переходе с повышенной скорости передвижения или подъема на низкую.

Схемы г и д рис. 3-35 широко распространены для получения требуемых характеристик при спуске грузов (рис. 3-36). Изменением сопротивлений га, гп и гд удает­ ся получить требуемые скорости и различные пусковые моменты двигателя при спуске легких и тяжелых грузов.

Недостатком характеристики последнего положения спуска является относительно малый пусковой момент и наличие неустойчивой части механической характери­ стики. Характеристика 5с' (рис. 3-36), являясь удовле­ творительной в режиме силового спуска, не позволяет опускать тяжелые грузы со скоростью, близкой к номи­ нальной.

Для совмещения достоинств характеристик 5с' (сило­ вой спуск) и 5с (тормозной спуск) предложена схема (рис. 3-38) [Л. 88]. Дополнительное сопротивление в цепи якоря г„д в режиме силового спуска обеспечивает харак­ теристику 5с' При спуске тяжелого груза переход дви­ гателя в тормозной режим сопровождается изменением направления тока в якоре, из-за чего диод ТВ шунти-

102

кроме того, обеспечивает автоматический переход из режима силового спуска в тормозной. Диапазон регули­ рования в простой системе Г—Д составляет 8: 1—10: 1. При большой высоте подъема возможно осуществить подъем и спуск грузозахватного устройства или легкого груза с повышенной скоростью, используя ослабление магнитного потока двигателя с независимым возбужде­ нием в 2—2,2 раза.

Существенным достоинством системы Г—Д является минимальное количество силовой коммутационной аппа­ ратуры, весьма экономичное регулирование скорости и незначительные потери при переходных процессах.

Применение различных обратных связей в системе Г—Д расширяет диапазон регулирования скорости до 40:1—50:1 и выше, позволяет получать специальный вид механических характеристик и формировать пере­ ходные процессы пуска, торможения, изменения ско­ рости.

Существенным недостатком системы Г—Д являются повышенные капитальные затраты из-за большой уста­ новленной мощности и сложность обслуживания уста­ новки. Полная стоимость этой системы для кранов в 2— 2,5 раза превышает стоимость обычного однодвигатель­ ного привода постоянного тока [Л. 38]. Однако в отдель­ ных случаях повышенные капитальные затраты на кранах компенсируются ростом производительности, удобством эксплуатации.

Система генератор —двигатель применяется сейчас на многих кранах отечественного и зарубежного произ­ водства. Так, ею оборудуются универсальные автомо­ бильные краны грузоподъемностью свыше 25 тс, плаву­ чие краны и др., участвующие в монтажных операциях. Наличие собственной силовой установки и генератора на самоходных кранах обусловливает применение системы Г—Д, особенно на кранах большой грузоподъемности и требующих пониженных устойчивых скоростей. В этом случае разгон, торможение и регулирование скорости (бесступенчатое или в 6—8 ступеней) осуществляются воздействием на обмотку возбуждения генератора.

Есть попытка применения системы Г—Д для меха­ низма подъема башенного крана грузоподъемностью 10 тс, предназначенного для строительства зданий вы­ сотой до 100 м. Обмотки возбуждения генератора и двигателя по этой схеме питаются от магнитных усили-

104

3-11. Система электропривода тиристор—двигатель

( Т - Д )

В области регулируемого электропривода постоян­ ного тока в последние годы намечается четкая тенденция полной замены преобразовательных и возбудительных машинных агрегатов тиристорными преобразователями. Высокие энергетические и экономические показатели этих преобразователей, их механическая прочность,

Рис. 3-39. Схема включения двигателя через нерев'ерсивный полу­ проводниковый мост и структурная схема управления.

1 — командоконтроллер; 2 — регулятор скорости и тока; 3 — блок управляющих импульсов; 4 — переключающее устройство.

долговечность, нетребовательность к уходу расширяют возможности использования двигателей постоянного тока для кранов, питающихся от сети переменного тока, но требующих глубокого регулирования скорости, огра­ ничения динамических нагрузок, высокой производитель­ ности.

На крановых механизмах для питания двигателей мощностью более 10 кет рекомендуется использовать симметричную трехфазную двухполупериодную схему выпрямления. Применяемые для кранов схемы силовых цепей приведены на рис. 3-39 и 3-40.

На схеме рис. 3-39 якорь двигателя питается от сим­ метричного нереверсивного моста из шести тиристоров,

106

При наличии сети переменного тока двигатель с но­ минальным напряжением 220 в необходимо питать от моста и понижающего трансформатора, а двигатель 440 в с выпрямительным мостом можно включать не­ посредственно к сети через токоограничивающие реакто­ ры. В последнем случае во избежание перенапряжения на двигателе схема управления должна быть построена таким образом, чтобы ни в одном из режимов тиристоры полностью не открывались.

На рис. 3-40 приведена схема питания двигателя от реверсивного преобразователя, собранного на шести ти­ ристорах, включенных по нулевой трансформаторной схеме. В ней при создании двигателем момента прямого направления открываются тиристоры 1Т—ЗТ, при ре­ версе 4Т—6Т. Для ограничения уравнительных токов включаются дроссели 1.Др и 2Др. Хотя тиристоры этой схемы нужно выбирать более высокого класса, чем для схемы рис. 3-39, ее можно применять в некоторых слу­ чаях для напряженно работающих крановых механизмов передвижения [Л. 66] из-за меньшего числа тиристоров либо отсутствия силовых контакторов.

Отпирание тиристоров осуществляется узкими им­ пульсами, а регулирование величины выпрямленного на­ пряжения производится изменением фазы управляющих импульсов относительно питающего напряжения сети. При увеличении угла открывания а до 90° средняя вели­ чина выпрямленного напряжения снижается, а пульсации его возрастают. При изменении а в пределах 90—180° и наличии э. д. с. двигателя возможно регулирование его скорости при рекуперации энергии в сеть и работе тиристоров в инверторном режиме. Последнее осущест­ вимо при торможении механизма или при спуске тяжело­ го груза в тормозном режиме.

Если индуктивность~цепи постоянного тока достаточ­ но велика, время проводящего состояния тиристоров может затянуться настолько, что ток через двигатель окажется непрерывным, а ток через вентили будет про­ ходить в течение 120° В этом случае при изменении угла зажигания меняется только амплитуда тока, проходя­ щего через тиристор. Такой режим наиболее благоприя­ тен с точки зрения использования вентилей, а также коммутации двигателей. На кране лишь при малых токах якоря (работа вблизи оси ординат) возможен режим

108

Ill—IV квадрантах. Для работы в I—IV квадрантах отпираются вентили IT—ЗТ, а во II—IV — вентили 4Т— 6Т. Переход из III квадранта в IV для механизмов подъема осуществляется автоматически в зависимости от величины груза, так как при определенной величине задающего напряжения группа проводящих тиристоров и степень их открытия определяются напряжением

Рис. 3-42. Экспериментальные механические ха­ рактеристики системы тиристор—двигатель при разных значениях задающего напряжения.

(э. д. с.) двигателя. Аналогичные механические характе­ ристики обеспечивает и реверсивная мостовая схема. Экспериментальные механические характеристики элек­ тропривода механизма подъема, работающего по этой схеме, приведены на рис. 3-42 [Л. 66]. Падение скорости у оси ординат (малая нагрузка) является следствием работы привода в зоне прерывистых токов; этот пере­ пад скорости тем меньше, чем сильнее отрицательная связь по напряжению.„При работе во II—III квадрантах токовая отсечка наступает при меньших токах, так как режим силового спуска требует меньшего момента, чем подъем или тормозной спуск, а тормозной момент при переходе с высокой скорости подъема на пониженную целесообразно ограничить.

Для ограничения величины и скорости нарастания аварийных токов короткого замыкания, которые являют­ ся опасными для тиристоров, так как при этом может

110