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

выснла допустимых значений. Двигатель начинает тормозиться и снижает скорость. По мере снижения скорости угол зажигания должен иметь такую величину, чтобы поддерживалось заданное значение силы тока главной цепи для эффективного торможения.

При реверсе двигатель доводят до остановки, контактор Н (рис. 53) остается включенным, а угол зажигания продолжает изменяться, уменьшаясь от 90° до установленной величины. Преобразователь 777 переходит в режим выпрямления, его на­ пряжение возрастает и двигатель вращается в обратную сторону.

Для схемы с реверсом в главной цепи принципиальное значение имеет вопрос о сопряжении характеристик при перехо­ де из двигательного режи­ ма в инверторный. На рис. 52, б показано, что при переходе из двига­ тельного в инверторный режим система будет дви­ гаться по характеристике влево, и для того, чтобы не

Рис. 54. Схема тиристорного реверсивного преобразователя:

Др1 — Др4 — токоограничиваю­ щие дроссели; СД — сглаживаю­

квадрант, необходимо подобрать угол р таким, чтобы сохранить прямолинейный сплошной участок характеристик, выполнить сопряжение характеристик. Указанное может быть осуществле­ но, когда Udo cos а — A U — Udo cos (3 + A U или cos а — cos p = = 2AU/Udo, что устанавливается автоматическими устройствами. Здесь Udo — выпрямленное напряжение холостого хода; A U — падение напряжения на вентиле.

Другим способом обеспечить инверторный режим (чтобы не применять реверс) можно с помощью реверсивного преобразо­ вателя, который из-за униполярности тиристоров содержит две группы вентилей (два моста). Особенностью, работы таких реверсивных преобразователей является наличие статического и динамического уравнительных токов и необходимость ограни­ чения этих токов. До последнего времени ограничение осущест­ влялось токоограничивающими дросселями Др1—Др4 (рис. 54), включенными в контуры уравнительного тока, причем индуктив­ ность дросселей в 6— 10 раз больше индуктивности якоря дви­ гателя, т. е.-суммарная масса этих дросселей примерно равна массе двигателя главного подъема крана (для двигателя мощ-

100

ностыо 50 кВт она равна 500 кг). Кроме схем с токоограничи­ вающими дросселями, применяют схемы с регуляторами урав­ нительного тока и схемы с запиранием неработающих групп вентилей. При использовании схем с дросселями Др1—Др4 и регуляторами уравнительного тока (схемой согласованного управления) необходимо для устранения постоянной состав­ ляющей уравнительного тока осуществить сопряжение обеих групп вентилей согласно зависимости cos а — cos (3 = 2AU/Udo- В переходных режимах из-за различного быстродействия систем управления выпрямителем и инвертором или из-за неполной управляемости вентилей нарушается величина соотношения cos а — cos р и возникает динамический уравнительный ток, ко­ торый может быть весьма большим и для его снижения необ­ ходимо принимать специальные меры.

В схемах с запиранием в связи" с отсутствием уравнитель­ ного тока теряется смысл согласованного управления, нет необ­ ходимости в стабилизации соотношения а и р. Однако эти схемы (схема раздельного управления) имеют свои особенности в си­ стемах управления и регулирования тиристорными преобразо­ вателями.

Применять два моста более сложно, чем один мост и реверс. Судя по числу публикаций у нас и за рубежом, можно сделать вывод о преимущественном распространении нереверсивных преобразователей с контакторным реверсом в цепи якоря дви­ гателя. Реверсивные преобразователи с совместным или раз­ дельным управлением и преобразователи с одной группой вентилей и реверсом имеют практически одинаковые статиче­ ские нагрузочные характеристики. С точки зрения весовых показателей наихудшим является тиристорный преЬбразователь с совместным управлением и наилучшими показателями — нере­ версивный с реверсом на токи до 250 А, при этом надо подчерк­ нуть достаточную сложность схемы и малый' срок службы контакторов, коммутирующих в бестоковую паузу.

Заводом «Динамо» разработан для подъемных механизмов башенных кранов электропривод с применением нереверсивного преобразователя и контакторного реверса, обеспечивающего бестоковую коммутацию в силовой цепи.

Силовой блок (рис. 55, а), выполненный' по трехфазной симметричной мостовой схеме, получает питание от трансфор­ матора Тр. Автомат 1А защищает тиристоры от внутренних по­ вреждений в силовом мосте. Автомат 2А защищает тиристоры при опрокидываниц инвертора.

Система фазового управления СФУ, работающая по «верти­ кальному принципу», осуществляет управление тиристорами силового моста. Эталонное напряжение t/3T подается на задан­ ную обмотку управления суммирующего магнитного усилителя регулирования СМУР через контакторы реверсора В или Н в зависимости от положения командоаппарата и состояния логи-

циональиым выпрямленному току преобразователя (от трансфор­ маторов ТПТ). При положительном значении A U устройство ЛПУ переключается в положение, когда включается реле РПВ и контактор В\ при отрицательном — включаются реле РПН и Н. При исчезновении сигнала AU состояние ЛПУ не изменяется и реле и контакторы остаются в прежнем положении. Переход в другое состояние может быть, когда изменился знак при ДU и отсутствует ток преобразователя. Если I ф О, ЛПУ не может переключать реле даже когда изменился знак при AU. Необхо­ димым элементом схем является сопротивление динамического торможения, включаемое только с помощью вентиля в сторону опускания груза. При неисправности схемы груз опускается под контролем электродинамического торможения. При переходе из

силы тока возбуждения обмотки возбуждения ОВ. Силовой блок возбудителя БСВ получает питание от сети переменного тока через однофазный трансформатор ТрВ и автоматический вы­ ключатель ЗА. Управляющие импульсы для тиристоров сило­ вого блока БСВ генерируются системой фазового управления СФУВ, а их фаза изменяется с помощью суммирующего маг­ нитного усилителя СМУВ. Обратная связь по току, получающая питание от трансформатора тока ТТ, воздействует на выходное напряжение суммирующего магнитного усилителя, которое при увеличении силы тока якоря изменяется так, что угол регулиро­ вания возбудителя уменьшается, его напряжение и сила тока возрастают, обеспечивая увеличение потока возбуждения дви­ гателя и сериесную характеристику привода.

Система, изображенная на рис. 55, а, позволяет получить характеристики, показанные на рис. 55, б. Характеристики соот­ ветствуют пяти ступеням командоконтроллера. Причем зависи­ мости 5П и 5С характеризуют подъем и опускание крюка и легких грузов.

Схема управления электроприводом подъемной лебедки, раз­ работанная заводом «Динамо», отличается сложностью реше­ ния, не ликвидирует просадку груза и рывки каната при пуске и поэтому не является оптимальной.

СКВ Земмаш и ВНИИЭлектропривод разработали и внед­ рили на кране К-632 схему с тиристорным управлением (рис. 56, а, б), в которой электроприводы получают питание от синхронного генератора СГ дизель-электрической установки ДЭА-100 или от внешней сети посредством переключателя П. Двигатель Дв (рис. 56, а) получает питание от системы Г— Д. Приводы правого хода Д!Шглавного и вспомогательного (боль­ шого Дбк и малого Дмк крюков) подъемов питаются от преобра-

4* ЮЗ

зователя ТП1, приводы левого хода Дкл и стрелы Д с — от преоб­ разователя ТП2. Тиристоры включены в виде симметричного моста.

Приводным двигателем подъемной лебедки служит электро­ двигатель постоянного тока типа ДП на 440 В. Реверсирование производят контакторы 1В и 1Н (рис. 56,6). Для бесступенча­ того регулирования скорости используется сельсинный командоконтроллер СКК, воздействующий на фазосмещающее уст­ ройство БФВ (с маг­ нитными усилителя­ ми для открытия ти­

ристоров) . Электропрн в о д

подъемной лебедки имеет обратные свя­ зи: жесткую по на­ пряжению и задер­ жанную по току главной цепи. Узел отсечки по току слу­ жит для получения экскаваторной ха­ рактеристики, отри­ цательная жесткая обратная связь по

Рис. 56. Система управ­ ления электроприводами крана К-632:

а — принципиальная элек­ трическая схема управле­ ния электроприводами; б — схема управления двига­ телем главного подъема

напряжению генератора способствует увеличению быстродейст­ вия электропривода, увеличивает стабильность схемы управле­ ния. Токовая обмотка начинает действовать, когда величина па­ дения напряжения на обмотке дополнительных полюсов двига­ теля и соединительных проводов станет больше напряжения ста­ билизации стабилотрона КС.

Подъем груза осуществляется в двигательном режиме: тиристорный преобразователь ТП работает в выпрямительном режиме. При опускании груза тиристорный преобразователь работает в инверторном режиме, причем в начале опускания ввиду отсутствия тормозного тока груз опускается под действи­ ем собственного веса. Когда скорость опускания достигает такой

104

величины, что э. д. с. подъемного двигателя станет больше на­ пряжения преобразователя, в цепи появится тормозной ток и возрастание скорости прекратится. Изменением напряжения преобразователя можно плавно регулировать скорость опуска­ ния груза. Для опускания крюка двигатель работает в режиме силового опускания.

Для работы двигателей хода принят двигатель постоянного тока сериесного возбуждения. Для обеспечения работы двигате­ ля последовательного возбуждения в генераторном режиме в его обмотку возбуждения подается постоянный ток (подпитка), равный примерно номинальному, т. е. двигатель всегда имеет номинальный магнитный поток. Благодаря подпитке скорость двигателя, при отсутствии на его валу нагрузки, не превышает номинальной. При увеличении нагрузки на валу двигателя воз­ растает сила тока якоря и обмотки последовательного возбуж­ дения, а сила тока подпитки пропорционально уменьшается. При силе тока, большей номинальной, сила тока подпитки равна нулю. При такой системе двигатель последовательного возбуж­ дения работает как двигатель параллельного возбуждения при силе тока, меньшей номинальной, и как двигатель последова­ тельного возбуждения, если сила тока больше номинальной. Торможение двигателей хода осуществляется противовключением.

Преимущества схемы — в бесступенчатом регулировании ско­ рости, быстродействии и компактности. Недостатки — нет однотипности в решении системы управления электроприводами поворота и подъема, а также в режимах их работы.

На Магнитогорском металлургическом комбинате была вне­ дрена разработанная в МЭИ система тиристорного управления пятнадцатитонным краном. В целях упрощения схемы тиристо­ ры преобразователя включены по трехфазной мостовой нулевой схеме.

Как видно из рис. 57, а, тиристорные блоки подключены к со­ гласующему силовому трансформатору Тр через максимальный автомат А. Двигатель Д подключен к двум тиристорным блокам через уравнительные (одновременно они работают и как сгла­ живающие) дроссели УД1 и УД2. Один блок тиристоров рабо­ тает в выпрямительном (двигательном) режиме, другой в инвер­ торном (в случае работы двигателя подъема с тяжелыми грузами при опускании их).

Управление тиристорами реверсивных групп осуществляется по фазовому принципу. На рис. 57, б показан один канал схемы управления тиристорами. К вторичной обмотке согласующего, трансформатора Тр1 подключены сопротивление R и индуктив-^

ность X (силовые обмотки ом, w2, w3 магнитного усилителя). Со­ противления R и X совместно с двумя половинами обмоток со­ гласующего трансформатора образуют фазовращающий мост.

105

ФМ. Регулирование фазы напряжения U\ диагонали моста достигается изменением силы тока подмагничивания магнитно­ го усилителя.

подъемной лебедкой

Генератор импульсов ГИ преобразовывает напряжение U\ в импульсное. Входной трансформатор генератора импульсов Тр2 имеет прямоугольную петлю намагничивания, что обеспечи­ вает постоянство э. д. с. на вторичной обмотке при заряде кон­ денсатора С через зарядное сопротивление R2. Когда прекра­ щается перемагничивание сердечника Тр2 (конец первого такта

,106

перемагиичивания), емкость С через диод Д2 разряжается на управляющий электрод силового тиристора Т. Напряжение противоположной полярности на вторичной обмотке Тр2 (вто­ рой такт перемагиичивания) шунтируется цепью диод Д1 — сопротивление R1.

На рис. 57, в показана схема управления системой тиристор­ ного преобразователя — двигатель ТП-Д подъемной лебедки, в которой предусмотрена защита, предотвращающая свободное падение груза при исчезновении питающего напряжения или при

Рис. 58. Электромеханические характеристики системы уп­ равления двигателем подъема, разработанной МЭИ:

сплошная линия — установившийся режим; штриховая — неуста- новнвшнПся; /—IV — на соответствующих ступенях командоконтроллера; 57' с — тормозная

исчезновении возбуждения двигателя. Для этого контакты реле PH, включенные параллельно двигателю Д, размыкают цепь ка­ тушки контактора К1, обесточивается двигатель гидротолкателя FT и подъемная лебедка затормаживается механически. Защита двигателя осуществляется реле РМ, РИ1 и РН2, PH, РОП, РТ. Коммутирующими являются контакторы У, Т.

Для формирования электромеханических характеристик в схеме предусмотрены обратные связи. Отрицательная обрат­ ная связь по току (обмотка усилителя ш3) с отсечкой служит для ■ограничения силы тока в якорной цепи двигателя, если статичес­ кая нагрузка превышает расчетную. Отсечка наступает при па­ дении напряжения iRm, равном напряжению стабилизации Дстз,4, осуществляемого стабилотронами СТЗ и СТ4. Отрицательная об­ ратная связь по напряжению двигателя (обмотка усилителя Шг)

107

Глава IV. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ КРАНОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ТИРИСТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И ПРИ / = const

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Преимущества применения асинхронного электропривода на стреловых самоходных кранах очевидны. Объем асинхронного двигателя меньше, чем двигателя постоянного тока. Кроме того, он в 3 раза легче и в 1,5 раза дешевле двигателя постоянного тока, а его момент инерции и отношение момента инерции к пус­ ковому моменту в 2 раза уступают двигателю постоянного тока. Асинхронный двигатель не имеет коллекторами поэтому он на­ дежнее в эксплуатации. Однако для стреловых самоходных кра­ нов с автономной электростанцией, т. е. дизелем, генератором (постоянного или переменного тока) и двигателями (постоянно­ го или переменного тока) — отпадает главное возражение против применения системы Г — Д, так как система переменного тока также требует установки трех машин. В связи с этим на первый план выдвигаются эксплуатационные преимущества той или иной системы управления электроприводов в сочетании с электроме­ ханическими характеристиками электродвигателя постоянного или переменного тока.

Пятипериодная скоростная диаграмма, наиболее оптималь­ ная для кранов, не может быть выдержана при контакторном —■ реостатном регулировании скорости асинхронных двигателей. Весьма сложно (путем непрерывных включений и выключений)

получить «ползучие» продолжительные во времени стабильные скорости. Разгон и замедление имеют разные системы управле­ ния (пуск на реостатных характеристиках, замедление на мик­ роприводе, педальном тормозе, динамическом торможении и т. д .). Отрицательное качество асинхронного электропривода как объекта регулирования скорости — это постоянство точки иде­ ального холостого хода n0{S = 0), что обусловливает наклонные характеристики при реостатном регулировании и зависимость скорости от нагрузочного момента.

Для электроприводов отдельных исполнительных механизмов кранов (например, для механизмов передвижения, подъема, по­ ворота) необходимо получить регулируемое ускорение (а — Fjmy где F изменяется от нуля до максимума), т. е. регулируемый момент (усилие) двигателя. Это усложняет схемы управления приводом. Одно из направлений разработок схем управления

109