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

ййть ограничивающие реакторы. Расчет индуктивности реактора производится на основании того, чтобы ско­ рость нарастания тока не превышала допустимую для тиристоров величину. Расчеты показывают, что при учете индуктивности питающего трансформатора и линии в не­ которых случаях можно обойтись без дополнительной индуктивности [Л. 25].

В цепи постоянного тока реверсивной схемы (рис. 3-40) обязательно включаются дроссели для ограничения уравнительных токов. Они одновременно являются и сглаживающими, уменьшая пульсации тока в двигателе и сужая зону прерывистых токов. Для схемы рис. 3-39 величина индуктивности сглаживающего дрос­ селя рассчитывается из того условия, чтобы не было недопустимых пульсаций тока, нарушающих нормальную коммутацию двигателя. Падение скорости в зоне малых нагрузок для электроприводов кранов не должно быть решающим при выборе дросселя, так как замкнутая си­ стема электропривода с соответствующим коэффициен­ том усиления способна в нужной степени компенсировать это явление.

Возможность рекуперации энергии при спуске грузов и торможении механизмов, а также экономичность ти­ ристорных преобразователей (к. п. д. установки Т—Д выше 90%, а у системы Г—Д он менее 85%) делают их наиболее перспективными для питания двигателей по­ стоянного тока на кранах.

Если более быстрое перемещение легких грузов при­ водит к повышению производительности, может, как и у системы Г—Д, применяться ослабление магнитного потока двигателя.

Система Т—Д постоянного тока в течение ряда лет эксплуатируется на самоходном универсальном кране большой грузоподъемности [Л. 25] и мостовом кране металлургического завода [Л. 66]. За рубежом она на­ ходит применение для основных механизмов тяжелых кранов высокой производительности [Л. 79, 106, 112]. Однако сложность схемы управления и регулирования, а частично и стоимость тиристоров пока еще ограничи­ вают их применение на кранах.

Рассмотренная система. Т—Д может заменить систе­ му Г—Д на кранах, работающих в напряженном режи­ ме и требующих широкого диапазона регулирования скорости.

ill

Г л а в а ч е т в е р т а я

ВЫБОР СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ

Ниже приводятся основные соображения и рекомендации по выбору рода тока и систем электропривода для крановых механиз­ мов с различными требованиями к приводу.

4-1. Род тока для крановых электроприводов

Выбор рода тока для электрооборудования крана имеет иринципиально важное ■значение С этом вопросом связаны, помимо технических, такие показатели, как капиталовложения rt стоимость эксплуатационных расходов, вес и размеры оборудования, его на­ дежность, простота и безопасность обслуживания.

В течение многих лет вопрос о роде тока для кранов был дискуссионным. С одной стороны, известно, что асинхронные дви­ гатели дешевле, меньше по размерам, проще в обслуживании по

же в 2—2,5 раза ниже, чем двигателей постоянного тока (Л. 6, 74]. Преимущества на стороне переменного тока также с точки зрения надежности работы, безопасности и предохранения от взрыва, по­ жара.

С другой стороны, общеизвестны технические соображения, со­ гласно которым для некоторых кранов преимущество может быть отдано приводу на постоянном токе: мягкая естественная харак­ теристика двигателя последовательного 'возбуждения, позволяющая поднимать и опускать легкие грузы с- повышенной скоростью, воз­ можность ограничения скорости самопроизвольного опускания гру­ зов, если необходимо обеспечить их спуск, а не удержание на тор­ мозах при исчезновении напряжения (закалочные, разливочные и другие краны), а также относительно простые способы получения низких устойчивых скоростей в различных режимах.

Однако использование двигателей постоянного тока влечет за собой необходимость преобразования переменного тока в постоян­ ный, что связано с увеличением капитальных затрат на преобразо­ вательную установку, дополнительными потерями энерпии и эксплуа­ тационными расходами.

Следует также подчеркнуть, что некоторые из технических не­ достатков асинхронного электропривода несущественны для многих кранов. Так, показано (Л. 6, 86], что для ряда кранов вследствие со­ вмещения операций, а также когда время строповки относительно велико и высота подъема мала, увеличение скорости подъема легких грузов приводит лишь к незначительному сокращению всего цикла работы. Кроме того, за последнее время техника электропривода переменного тока достигла значительных успехов, и ныне, как было показано, электропривод переменного тока может удовлетворять большинству требований механизмов кранов. Все это вместе с ре­ шающими преимуществами энергоснабжения на переменном токе, простотой, меньшей стоимостью и большей надежностью в работе оборудования переменного тока приводит к тому, что в последние годы заметно проявляется тенденция как в отечественной, так и

4-2. Некоторые соображения по выбору систем электропривода

Электропривод является неотъемлемой и важнейшей частью производственного механизма, в значительной мере определяющей технико-экономические показатели данного механизма. Поэтому вопросу проектирования электропривода необходимо придать ис­ ключительно большое значение.

В современных электрифицированных машинах имеется тесная взаимная связь между отдельными узлами и агрегатами. На вы­ бор системы привода, на его 'конструкцию непосредственно влияет назначение и конструкция самого рабочего механизма.

Отметим, что в настоящее время отсутствует универсальная система электропривода, полностью удовлетворяющая разнообразным требованиям серийно изготавливаемых кранов, и поэтому часто при­ ходится находить компромиссное решение. Лишь для кранов инди­ видуального исполнения можно подобрать систему привода, точно соответствующую требованиям данного механизма.

Наиболее сложным является выбор систем электропривода для подъемных механизмов с их наиболее разнообразными требования­ ми и большим числом существующих систем. Поэтому в табл. 4-1 сведены рекомендации по выбору систем асинхронного электропри­ вода для крановых механизмов Подъема с учетом предложенной в гл. 1 классификации этих механизмов. Основные соображения .по выбору систем постоянного тока для крановых механизмов приве­ дены -в § 4-1.

В табл. 4-1 системы расположены в порядке «степени приемле­ мости», определяемой сложностью схемы, надежностью системы в работе и габаритами дополнительного электрооборудования. Та­ ким образом, если технические возможности нескольких систем электропривода соответствуют требованиям данного механизма, то следует применить ту, которая имеет меньший порядковый номер в табл. 4-1.

Итак, для правильного выбора системы следует уточнить требо­ вания к механическим характеристикам электропривода, режим и условия работы механизма, вычислить максимальный диапазон ре­ гулирования скорости и определить группу, к которой можно отне­ сти этот механизм. Затем по табл 4-1 следует отыскать в первом приближении наиболее рациональную в данном конкретном случае систему электропривода либо ряд конкурентоспособных систем. Дальнейший выбор оборудования и элементов, расчет интересующих режимов и технико-экономическое сравнение позволяют окончательно ответить, какая из предварительно выбранных систем наиболее при емлема.

Если выбранная таким способом система не удовлетворяет условиям эксплуатации или неприемлема по другим соображениям (сложная схема, недопустимые габариты оборудования и т. п.), следует еще раз критически пересмотреть требования !(упросТить их, идя заведомо, например на усложнение работы оператора) с тем, чтобы выбрать иную, менее сложную систему. Следует оТметить, что в настоящее время отечественной промышленностью разработа­ ны и могут быгь заказаны контроллеры только для систем электро­ привода 1, 3, 4, И, 13, 14 и 17 по табл. 4-1.

В табл. 4-1 не вошла система импульсного управления током ротора, которая более приемлема для механизмов передвижения и

двигателя. Так, для 'практически .применяемой в крановых контрол­ лерах степени несимметрии ротора амплитуда установившейся гар­ монической составляющей момента ничтожна. В то же время при

некоторых параметрах оказывается соизмеримой с величиной полез­ ного момента либо даже превышает ее. Аналогичная картина на­ блюдается при крайней степени несимметрии роторной цепи — обры­ ве одной фазы.

Те же исследования '[Л. 54] показали, что амплитуда гармони­ ческой составляющей момента существенно зависит от сопротивле­ ния цепи ротора. Увеличение сопротивления роторной цепи приво­ дит к снижению токов, а потому и амплитуды момента двигателя.

5-2. Способы определения нагрузок в звеньях механизма

Общепринятая в настоящее время методика исследования ве­ личины нагрузок в механизме состоит в решении дифференциальных уравнений движения элементов системы двигатель — механизм. При этом на вход в качестве возмущения подается электромагнитный момент двигателя, а саму систему чаще всего можно представить состоящей из двух (механизмы поворота и передвижения, механизм подъема без груза) или трех масс (механизмы подъема с висящим

MdlSLnU)dt

Од

Рис. 5-1. Расчетная схема двухмассо­ вой системы.

грузом или с двумя барабанами). Отдельные массы связываются

2.Система считается линейной и консервативной (система без потерь).

3.На вход системы подается постоянная составляющая мо­

мента двигателя МД1 и незатухающая составляющая МД2 sin сод/. Предположение, что одна из составляющих момента постоянна, оправдано, так как за время наступления максимума нагрузки в пе­ редачах скорость двигателя и эта составляющая момента практи­ чески не изменяются. Незатухающая амплитуда МД2 соответствует режиму крутильных вибраций двигателя и является наиболее тя­ желым случаем ((возможным лишь теоретически) при переходных процессах. Пренебрежение потерями также приводит к некоторому