книги из ГПНТБ / Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов

чает контактор Л1, когда сила тока нагрузки превышает нор­ мальную силу тока нагрузки в 1,5—2 раза. Тиристорная станция выполнена по несимметричной трехфазной мостовой схеме, которая состоит из тиристоров 77, Т2 и ТЗ и диодов Д1, Д2

иДЗ.

Внесимметричной мостовой схеме выпрямленное напряже­ ние равно нулю при а = 180°, независимо от нагрузки. Для не­ симметричной трехфазной мостовой схемы при индуктивной

нагрузке нельзя допускать изменения угла сдвига до 180°, если не приняты специальные меры. Поэтому в схеме с несимметрич­ ным мостом нельзя получить выпрямленное напряжение, равное нулю. Его величина составляет примерно 5— 10% от номиналь­ ного значения. В несимметричной мостовой схеме нельзя полу­ чить инверторный режим и отдать энергию в сеть при уменьше­ нии силы тока индуктивной нагрузки. Это означает, что темп уменьшения силы тока двигателя обусловливается его постоян­ ной времени.

При сдвиге угла а больше чем на 180° или при исчезновении отпирающих импульсов в несимметричной мостовой схеме при индуктивной нагрузке выпрямленное напряжение равно поло­ вине от выпрямленного напряжения при полностью открытых тиристорах. В этом случае тиристор будет загружен по среднему току в 1/2 : 1/3 = 1,5 раза больше, чем в режиме полного от­ крытия. Однако этот режим работы тиристоров можно исклю­ чить, если параллельно нагрузке включить диод. Тогда разряд индуктивности будет проходить через этот диод и при исчезно­ вении отпирающих импульсов или сдвиге их больше чем на 180° все три тиристора закроются. Среднее значение силы тока в обратном диоде не превышает половины значения среднего тока в диодах, включенных в плечи моста.

В несимметричной мостовой схеме в зарегулированном ре­ жиме пульсации выпрямленного напряжения соответствуют схеме трехфазного выпрямления. Если при питании обмотки возбуждения главного генератора самоходного крана вследствие индуктивности самой обмотки это не имеет значения, то при пи­ тании якорных цепей двигателей может потребоваться увеличе­ ние индуктивности сглаживающего дросселя в случае примене­ ния несимметричной мостовой схемы.

Защита от коммутационных перенапряжений, которая обычно выполняется в виде цепей RC, устанавливаемых парал­

380 В выбраны 8-го класса и на протяжении значительного вре­ мени ни один из них не был пробит.

90

Диаграмма замыканий командоконтроллера показана на на рис. 46.

В нулевом положении командоконтроллера контакт 1К дает возможность включить контакты Л1. Контакты ЗК и 4К воздей­ ствуют на катушки контакторов В (вперед) и И (назад). Кон­ такты 5К и 7К не включены в схему.

Назначение контактов 8К, 9К и ПК указано ниже. Контакты 10К и 12К включают цепь самогашения (генератор — обмотка возбуждения) при нулевом положении контроллера.

От трансформатора Тр1 получают питание магнитные усили­ тели МУ1, МУ2 и МУЗ фазосмещающего устройства, а также обмотки смещения и управления.

Плюсовой зажим выпрямительного моста (65) подключен к контакту командоконтроллера 8К, обеспечивающему малую скорость. При замыкании контакта 8К ток проходит цепь 8К—R4— 71. Часть напряжения снимается с сопротивления R4 по цепи 8К — R4-—69 и обусловливает ток в цепи управления.

Рис. 47. Зависимости напряжения на обмотках возбуокдения генера­ тора при нарастании напряжения:

а — одноступенчатом; о — двухступенчатом

Сопротивление R5 и конденсатор С2 составляют интегрирую­ щую (зарядную) цепь. В первый момент напряжение на конден­ саторе С2 равно нулю, затем начинает медленно возрастать (рис. 47, а, кривая 1) на его зажимах. Темп изменения напряже­ ния обусловливается постоянной времени RC (R5, Ro и С2) и электромагнитной постоянной времени обмотки возбуждения. Постоянная времени обеспечивает плавное нарастание и спад силы тока обмотки возбуждения, когда ручка командоконтрол­ лера поставлена сразу в пятое или из пятого в первое поло­ жение.

При размыкании контакта 8К командоконтроллера преры­ вается цепь питания 6Н— 7К обмотки (рис. 46). Обмотка управ­ ления МУ должна быть обесточена. Однако цепь RC (6 Н — 7К', R6 и С2) обеспечивает снижение силы тока управления за время, обусловленное постоянной времени RC (рис. 47, а, кри­ вая 2). Времена заряда и разряда могут быть изменены вариа­ цией величин сопротивлений R5, R6 и конденсатора С2.

Если машинист, не дожидаясь снижения силы тока управ­ ления, поставит рукоятку контроллера в нулевое положение, то

91

для выключения тока управления контакт комаидоконтроллера 11К (снятие задания) в нулевом положении контроллера зако­ рачивает цепь обмотки управления магнитных усилителей, R6 и С2 на сопротивление R7.

Время спадания сигнала не более 1 с (рис. 47, а, кривая 3). При включении контакта комаидоконтроллера 8К установив­ шаяся скорость исполнительного механизма будет всегда мень­ ше максимальной скорости за исключением случая, когда ручка потенциометра R4 стоит на контакте 8К. Таким образом, ручной потенциометр 69 может установить первую технологически при­ емлемую ступень напряжения (рис. 47,6, кривая 4). При уста­ новке комаидоконтроллера на включение контакта 9К, который

обеспечивает переход с малой на большую скорость, шунтируется средний вывод потенциометра R4,. и ток идет по цепи R5, R6, 7К!— 6Н'"— 71.

чить любые по величине напряжения, однако длительных ста­ бильных напряжений только два. Поэтому схема на рис. 46 обес­ печивает плавное с определенной выдержкой времени нараста­ ние напряжения, обусловливающее получение заданных скорос­ тей для исполнительных механизмов крана. Однако она не удов­ летворяет основному требованию эксплуатации — возможности работать на любой скорости управления краном. В связи с этим к узлу управления (рис. 46) был подключен сельсин С (рис. 48). Вал сельсина через шестеренчатую передачу (передаточное от­ ношение г = 1) соединен с ручкой комаидоконтроллера. У кулач­ ка комаидоконтроллера, фиксирующего положение позиций,

92

срезаны все выступы за исключением нулевого и первого поло­

Также плавно проворачивается сельсин. Напряжение на обмот­ ках управления магнитных усилителей нарастает также плавно.

Цепь RC обеспечивает плавное нарастание напряжения. Так как ротор сельсина начинает проворачиваться с нулево­

0,35 мА при максимуме 0,9— 1,2 мА. Но так как тиристоры начи­ нают открываться при силе тока управления магнитного усили­ теля 0,35— 0,4 мА, процесс управления идет с первого (уверен­ нее со второго) положения командоконтроллера. Чтобы сельсин не находился под напряжением, когда привод не работает, его цепь на нулевой позиции прерывается контактом 8К, поэтому для схемы с сельсином контакты начинают работать с первого положения (штриховые квадраты на схеме командоконтроллера типа КП 1203, см. рис. 46).

Рассмотрим еще один вариант решения задачи подачи импульсов к обмотке управления магнитного усилителя. Кон­ струкция командоконтроллера остается такой же, как она ре­ шена для сельсина. К ручке командоконтроллера прикрепляется заслонка треугольной формы, которая в нулевом положении полностью отделяет полупроводниковую солнечную батарею, присоединенную к обмотке управления магнитного усилителя от осветительной лампочки автомобильного типа. Заслонка начи­ нает приоткрывать батарею, когда ручка командоконтроллера устанавливается в положение «вперед» или «назад». Дальнейшее плавное передвижение ручки вызывает все большее открытие заслонкой солнечной батареи. Это увеличивает силу тока управления обмотки управления магнитного усилителя, а следо­ вательно, и напряжение на зажимах обмотки возбуждения генератора.

При движении ручки к исходному положению напряжение на зажимах генератора плавно уменьшается. В нулевом поло­ жении командоконтроллера выключается контактор «вперед» или «назад», обмотка возбуждения генератора отключается от тиристорного преобразователя. Элемент солнечной батареи размером 15 X 45 мм при нагрузке, равной сопротивлению об­ мотки управления магнитного усилителя, обеспечивает силу то­ ка 1,0— 1,5 мА. Солнечная батарея освещается автомобильной лампочкой, которая работает от напряжения 12 В (номинальное напряжение лампы 24 В), в связи с чем срок службы лампы увеличивается.

93

4.ТИРИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ЧИСЛА ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ ВРАЩЕНИЯ

ВНИИСТРОЙДОРМАШем разработана схема управления электроприводом поворота с тиристорным управлением (рис. 49). Включение тиристорного преобразователя в сеть производится так же, как и в схеме на рис. 46. Контактор командоконтроллера 2К с первого положения включает кон­ тактор тормоза Лт и тормоз оттормаживает двигатель. В первом же положении контроллера включается контактор В (ЗК) или

Рис. 49. Принципиальная схема управления двигателем по­ ворота

Н (4К). Контакт 8К (рис. 48) размыкает цепь сельсина при отключенном двигателе. Таким образом, преобразователь на­ чинает действовать с первого положения контроллера. Действие контакта ПК объяснено при рассмотрении схемы рис. 46. Кон­ такт 12К воздействует на узел схемы динамического торможе­ ния. В схеме Г— Д в тормозных режимах двигатель работает генератором на генератор Г—Д и тормозится током генератор­ ного торможения. При использовании тиристорной станции это осуществить невозможно ввиду униполярного свойства тири­ сторов.

Динамическое торможение для электроприводов поворота

•необходимо, когда двигатель под воздействием запасенной в нем кинетической энергии продолжает вращаться, а груз дви­ гаться в заданном направлении. Момент двигателя может быть меньше момента сопротивления и тогда груз начинает прово­ рачивать двигатель. В этом случае ручку командоконтроллера устанавливают в первое положение, контакт 12К включает цепь

94

кнопки динамического торможения /Сдт и контактора динамиче­ ского торможения Лят (см. рис. 46 и 49). При нажатии кнопки KRi включается контактор Лщ. Его размыкающий контакт раз­ мыкает цепь 15—2 катода тиристоров (см. рис. 46), и тиристоры преобразователя закрываются. Контакты Лят включают на якорь двигателя сопротивление R1, происходит динамическое торможение привода. В любой момент кнопка Кдт может быть отпущена, тогда преобразователь сразу выдает напряжение, а двигатель переходит на двигательный режим.

Рис. 50. Осциллограмма при однократном динамическом торможении:

а — силы тока; б — напряжения; в — числа оборотов; Н — начало; К — конец торможения

Простота и надежность этого узла схемы, возможность не­ прерывно и многократно переходить с двигательного на динами­

ворота останавливается. На рис. 50, а, б, в приведены осцилло­

95

(Q = 20 т). Время полного торможения 4 с. Вначале пуска наблюдается незначительное возрастание напряжения, затем напряжение, а также и скорость нарастают весьма плавно. Ручка командоконтроллера выведена сразу в пятое положение.

Таким образом, тиристорная станция (см. рис. 46—49) обеспечивает управление скоростью двигателя поворота с глу­ биной регулирования 1 : 30 — 1 : 50, высокой плавностью пуска и замедления оптимальными характеристиками динамического торможения.

5. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕДУКТОР

Для двигателя хода (крана КС-4362А) работниками МАДИ была разработана схема (рис. 51, а) автоматизированной трансмиссии «Электрический редуктор». Рассчитанные по мощ-

ности подъемных механизмов генераторы автономных источыиков не могут принципиально обеспечить работу крана с жесткой тяговой характеристикой. Весьма желательным является увели­ чение силы тяги для осуществления движения крана, по без-

96

дорожыо. Для расширения диапазона тяговой характеристики до настоящего времени применялись механические коробки пе­ редач. Увеличить диапазон тяговой характеристики 1 (рис. 51,6) можно, если последовательно (включены контакты 1, 2, 3) или параллельно (включены контакты 4, 5, 6 и 7) соединить полуобмотки синхронного генератора СГ и переключить схемы вы­ прямления тиристорного преобразователя. При параллельном соединении обмоток синхронного генератора напряжение сни­ жается в 2 раза, а контактор КТ отключает двигатель от несим­ метричного моста тиристорного преобразователя ТП, но кон­ тактор КО подключает двигатель к преобразователю 777, сое­ диненному в этом случае по трехфазной схеме со средней точкой. При параллельном соединении обмоток общая сила выходного тока в 2 раза больше, поэтому тяговая характеристика двигате­ ля последовательного возбуждения с обмоткой возбуждения СОД будет представлена кривой 2. В связи с бесступенчатым регулированием скорости двигателя (датчиком служит диффе­ ренциальный сельсин СД) и возможностью получения тяговой характеристики 2 механическая коробка передач заменяется описанным электрическим редуктором.

Для осуществления тормозных режимов применено динами­ ческое торможение. При этом контакторы КО и КТ отключают­ ся, но контакторы В остаются включенными.

Преимущество схемы — получение большого тягового усилия при малых скоростях. Недостатки — необходим специальный синхронный генератор, а также значительное количество пере­ ключающих контакторов в схеме.

6.СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

При использовании тиристорных преобразователей на кране должен быть источник переменного тока. В системах Г—Д такого источника нет. На кранах, выпускаемых заводом тяже­ лого краностроения им. Январского восстания в качестве гонного устанавливают асинхронный двигатель, питающийся от внешней сети переменного тока. При работе дизеля асинхронный двигатель вращается вхолостую, однако он может быть исполь­ зован в качестве генератора переменного тока с параллельным конденсаторным возбуждением и выпрямительным устройством. Как показали исследования ГСКБТК, нагрузка не должна пре­ вышать 30% от мощности асинхронного электродвигателя,- причем асинхронный генератор требует многоступенчатого ком­ паундирования и экономически не всегда целесообразен. Он может питать тиристорные преобразователи обмотки возбужде­ ния генератора и двигателя вращения, однако такое решение не всегда верно.

Тиристорные преобразователи системы ТП—Д рационально применять на кране, если источником питания трехфазным на­ пряжением переменного тока служит синхронный генератор. В случае применения синхронного генератора при решении схем управления электроприводом возникают две проблемы: автома­ тизм перехода электроприводов из двигательного в генератор­ ный режим с точки зрения жесткого требования осуществления простоты схемы; выбор мощности синхронного генератора с уче­ том весьма низкого коэффициента мощности при глубоком регулировании скорости привода.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что рабочие операции кра­ на, как показывают нагрузочные диаграммы, проходят не только

мы тиристорный преобразователь— двигатель постоянного тока

характеризуются зависимостью cos ф = —— , что является суще-

По

ственным недостатком тиристорного преобразователя, так как активная составляющая мощности синхронного генератора рав­ на Р cos ф (где Р — полная его мощность) и при малом соэф синхронный генератор в основном вырабатывает реактивную составляющую, что вызывает необходимость повысить мощность синхронного генератора до 1,5—2Р, где Ри определено при cos ф = 0,8.

Автоматизм перехода из двигательного режима в генератор­ ный может быть решен применением тиристорных схем, рабо­ тающих в инверторном режиме. В режиме рекуперации двига­ тель превращается в генератор. Для системы ТП— Д с источни­ ком питания в виде синхронного генератора СГ при работе двигателя Д в двигательном режиме среднее значение выпрям­ ленного напряжения ТП должно быть выше э. д. с. двигателя, ток поэтому совпадает по направлению с Ud. Однако режим ре­ куперации в этом случае нельзя получить как при системе Г—Д,

изменить полярность двигателя, то он будет работать в режиме противовключения. Надо помнить, что при малых нагрузках скорость и э. д. с. двигателя возрастают, так же как и средние напряжения преобразователя ТП. Важно также подчеркнуть, это видно из рис. 52, а, б, что продолжение характеристики из двигательного режима в инверторный может быть осуществле­ но при '(3 Ф а, где ф — угол регулирования инверторной группы тиристоров; а — то же, выпрямительной группы.

Таким образом, одним из условий получения инверторного режима является изменение полярности э. д. с. двигателя, при-

98