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

(рис. 3-14), соответствующей полностью насыщенному

дросселю.

Помимо указанного, достоинством системы явля­ ются малые токи управления, относительная простота схемы. Кроме того, дроссели насыщения позволяют соз­ дать практически бесконтактные системы управления, которые целесообразно применять для механизмов кра­ нов с большим числом включений, эксплуатируемых в агрессивных и взрывоопасных средах. Так, находят применение шести- и пятидроосельные схемы, когда в за­ висимости от подмагничивания той или иной группы ме­ няется чередование фаз двигателя и знак его момента.

Хотя надежность применяемых дросселей насыще­ ния — статических аппаратов — высокая, наличие тахогеиератора, выпрямителей, цепей обратных связей дела­ ет систему дроссельного регулирования довольно слож­ ной в наладке, регулировке и ремонте. Поэтому обслу­ живание электропривода может осуществляться квали­ фицированным персоналом.

Размеры дросселей в Подобных схемах характеризу­ ются габаритной мощностью [Л. 72]

р —и г

1 у --- ^макс' макс»

так как для вполне определенных значений индукции и напряженности поля объем железа в первом приближе­

нии определяется произведением максимального напря­ жения £/Макс, прикладываемого к дросселю, и макси­

мального ТОКа ДрОССелЯ / макС.

При глубоком регулировании скорости в нереверсив­ ной схеме с тремя дросселями каждый из них должен быть выбран на фазное напряжение сети и номинальный ток двигателя:

Рг = з и ф/ Н.

Для реверсивной пятидроссельной схемы, обеспечи­ вающей полный момент двигателя при прямом и обрат­ ном направлении вращения, четыре дросселя должны быть рассчитаны па линейное напряжение, а один — на фазное: Суммарная габаритная мощность дросселей

Яг = 7,9£/ф/и.

При использовании этой схемы для механизмов подъема, когда отрицательный момент двигателя не дол­

жен превышать 0,2 Мю габариты дросселей снижа­ ются до

Рг = 5,15[/ф/н.

Большими габаритами отличается шестидроссельная схема.

В Советском Союзе была сделана попытка приме­ нить систему дроссельного привода на некоторых ба­ шенных кранах. При этом использовался довольно мощ­ ный тахогенератор для обратной связи по скорости, а также грузовой датчик [Л. 38]. Опыт применения дрос­ сельного привода на строительных башенных кранах сказался неудачным — в тяжелых условиях эксплуата­ ции сложная схема этого привода работала неудовлет­ ворительно [Л. 61]. Пятидроссельная схема была приме йена для бесконтактной реверсивной системы электро­ привода механизма подъема колодцевого металлурги­ ческого крана, работающего в напряженном режиме.

Таким образом, система дроссельного электроприво­ да на кранах может применяться для механизмов подъ­ ема группы III (Па), а -в некоторых случаях и IV; при­ чем ее допустимо использовать только на предприятиях с квалифицированным эксплуатационным персоналом.

б) Симметричное включение тиристоров в цепь статора

Регулировать подводимое к двигателю напряжение можно также с помощью включаемых в цепь статорп тиристоров, при этом энергетические показатели двига­ теля такие же, как и при дроссельном регулировании. Однако, имея такие неоспоримые преимущества перед дросселями насыщения, как высокий к. п. д., небольшие габариты и вес, незначительная инерционность цепи управления, тиристоры могут обеспечить и более широ­ кую зону регулирования момента двигателя.

Исследования тиристорных асинхронных электропри­ водов [Л. 73, 76] показали, что регулирование скорости асинхронных двигателей изменением напряжения с по­ мощью тиристоров осуществляется проще и дешевле, чем при использовании тиристорных преобразователей частоты. Поэтому в крановых приводах, работающих на пониженных скоростях кратковременно, применениетиристоров для регулирования напряжения является более предпочтительным.

Простейшая схема включения тиристоров в статор­ ную цепь приведена на рис. 3-15. В каждую фазу вклю­ чена встречно-параллельная пара тиристоров. Управ­ ление напряжением двигателя производится изменением угла отпирания тиристоров а. При этом сигналы с уст-

й в С

ройства управления вентилями должны следовать с ча­ стотой питающего напряжения, чтобы надежно включать тиристор после каждого прохождения тока через нуле­ вое значение. При увеличении угла а искажается форма кривой напряжения, приложенного к статору, и снижа­ ется момент двигатели. Механические характеристики при таком регулировании получаются мягкими (кри­ вые /, рис. 3-16). Исследования показали, что высшие гармоники тока почти не увеличивают нагрева машины, так как одновременно снижается насыщение двигателя [Л. 84], а создаваемое высшими гармониками моменты незначительны и составляют менее 1% момента первой гармоники [Л. 91].

мы экспериментальные механические характеристики замкнутой системы регулирования с обратной связью по скорости.

В последние годы регулирование с помощью тиристо­ ров подводимого к двигателю напряжения применитель­ но к механизмам кранов получило развитие и за рубе­ жом [Л. 85, 87, 94, 98, 102]. На кранах тиристоры могуг

ты .привода достаточно включения 8 тиристоров, а одна фаза может непосредственно подключаться к двигателю. Однако в этом случае существенно повышается обрат­ ное напряжение на реверсивных тиристорах. Дело в том, что в реверсивных схемах тиристорные элементы всегда находятся под линейным напряжением. При их закры­ вании двигатель отключается от сети, по его магнитное поле не исчезает мгновенно и напряжение на тиристо­ рах в этр время определяется геометрической суммой напряжения сети и э. д. с., наводимой в статоре незатух­ шим полем двигателя.

Исследования показали, что для схемы рис. 3-17 ти­ ристоры следует выбирать на амплитудное линейное на­ пряжение, а для схемы с непосредственным подключе­ нием к сети одной фазы двигателя это напряжение.тео­ ретически составляет удвоенное линейное напряжение Практически с учетом затухания магнитного поля об­

состоянии. При подаче сигнала обратной полярности от­ крываются тиристоры другой реверсивной группы, знак момента двигателя изменяется.

На вход реле подается напряжение, представляющее собой разность задающего напряжения и э. д. с. тахоге* нератора. Задающим напряжением U3 устанавливается

Рис. 3-18. Схема бесконтактного реле для управления группами ре­ версивных тиристоров.

требуемая скорость идеального холостого хода. При ра­ боте, например, на спуске и малой скорости ETT<U3, поэтому полярность напряжения на входе реле такова, что открыта группа тиристоров, обеспечивающая вра­ щение двигателя в направлении «вниз». Если груз велик, то скорость привода может достичь и превзойти уста­ новленную скорость идеального холостого хода соо (с определенной погрешностью), когда полярность на­ пряжения на входе реле меняется, что приводит к пере­ ключению группы тиристоров; последнее переводит дви­ гатель в режим противовключения (IV квадрант).

На рис. 3-19 показаны экспериментальные механиче­ ские характеристики такого электропривода.

Схема включения тиристоров, приведенная на

также обеспечивает режим динамические торможения (открыты тиристоры 4Т, 5Т и 7Т) и режим пониженной скорости при одновременном подмагничивании двигате­ ля постоянным и переменным током (открыты тиристо-

Рис. 3-19. Экспериментальные механические характеристики тиристорного электропривода с использованием бесконтактного реле.

ры IT, ЗТ, 4Т и 6Т). Таким образом, комбинацией рабо­ тающих вентилей можно обеспечить разнообразные ре­ жимы работы.

Включение тиристоров в цепь статора асинхронных двигателей может найти широкое применение на таких кранах, которые требуют большого диапазона регулиро­ вания скорости (механизмы подъема групп II, III), плав­ ности переходных процессов на механизмах горизонталь­ ного перемещения, а также на кранах с напряженным режимом работы.

в) Система синхронный, генератор — асинхронный двигатель

Принцип системы Г —Д легко применить и для при­ вода переменного тока. Регулировать -скорость и момент асинхронного двигателя, который питается от отдельного синхронного генератора, вращаемого с постоянной ско­ ростью первичным двигателем, можно изменением воз­ буждения генератора.

Возможность получения семейства механических ха­ рактеристик с разными значениями пускового момента позволяет ограничить ускорение двигателя и осущестз-

лять его плавный пуск. Этому способствуют довольно большие электромагнитные постоянные времени цепи возбуждения. Поэтому такая система даже в ее простей­ шем виде обеспечивает высокую плавность переходных процессов и потому минимальные удары в звеньях ме­ ханизма.

Рис. 3-20. Принципиальная схема' замкнутой си­ стемы СГ—АД.

Если применить замкнутую систему регулирования с отрицательной обратной связью по скорости или на­ пряжению ротора, можно получить жесткие регулиро­ вочные характеристики [Л. 50].

На рис. 3-20 приведена схема замкнутой системы регулирования с асинхронным двигателем и синхронным генератором. В этой схеме благодаря наличию обратной связи по напряжению ротора двигателя с увеличением нагрузки автоматически растет ток возбуждения гене­ ратора СГ, что приводит к поддержанию постоянства скорости двигателя.

До включения двигателя обмотка возбуждения гене­ ратора получает питание от возбудителя В через кон­ такты реле РМ. После включения двигателя Д на его кольцах появляется напряжение, под действием которо­ го протекает ток по цепи 1ТВ—ОВГ—2ТВ—В—2С. Реле РМ срабатывает, после чего ток в обмотке возбуж­ дения ОВГ определяется разностью выпрямленного на­ пряжения ротора и э. д. с. возбудителя. Уменьшение скольжения двигателя при снижении нагрузки приводит

к уменьшению э. д. с. ротора, тока возбуждения СГ и напряжения на двигателе, что в свою очередь еще силь­ нее снижает э. д. с. ротора двигателя и его момент. Уменьшенный теперь момент двигателя уравновешивает

сниженную нагрузку.

На рис. 3-21 приведены снятые экспериментально ме­ ханические характеристики системы синхронный генера­ тор— асинхронный двигатель с отрицательной обратной связью по напряжению ро­

тора.

Рассматриваемая схема была проверена в работе на механизме подъема крана К-52 [Л. 51]. Проведенные эксперименты показали, что система’ надежно возбуж­ дается и работает устойчиво как при подъеме, так и спу­ ске большинства грузов.

статной характеристиках как ‘при работе от синхронного генератора, так и при пи­ тании его.от внешней сети. При этом регулирование можно осуществлять изменением сопротивления 2С, что приводит к сокращению числа коммутирующих аппара­ тов по сравнению с обычной реостатной системой и симметричными сопротивлениями в цепи ротора. На­ личие в схеме выпрямителя 1ТВ может быть использо­ вано для получения режима динамического торможе­ ния при питании крана от внешней сети.

Недостатком рассмотренной системы является воз­

вие пониженной скорости идеального холостого хода. Кроме того, требуется применение синхронного генера­ тора с возбудителем.

Система СГ — АД может быть рекомендована для механизмов подъема и поворота самоходных дизельэлектрических кранов. Для механизмов поворота мож­ но использовать разомкнутую систему Г — Д, обеспечи­ вающую высокую плавность переходных процессов. Для механизмов подъема замкнутая система в состоянии