Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
6.61 Mб
Скачать

Де ручки командоконтроллера при бесступенчатом разгоне (рис. 68, б, кривая 1) и при быстром выводе ручки командоконт­ роллера в крайнее положение (рис 66, в, кривая 1). При ступен­ чатом разгоне скорость нарастает в первый момент (при выборе зазоров в поворотном механизме) весьма быстро и за 0,25 с до­ стигает 0,45— 0,5 максимальной скорости. При выборе зазора происходит удар.

На рис. 68, б скорость нарастает плавно, что можно объяснить большой постоянной времени магнитного усилителя. Зазор вы­ бирается без удара. Такая же картина наблюдается при быстром

л;

 

выводе ручки командоконтрол­

 

лера за время, что и для слу­

 

 

 

 

чая, показанного на рис. 68, б.

 

 

Характеристики

при такой

 

 

схеме управления

получаются

 

 

почти

параллельными

одна

 

 

другой, однако мощность маг­

 

 

нитного усилителя должна пре­

 

 

вышать

мощность

двигателя

 

 

(например,

для крана

грузо­

 

 

подъемностью 25 т при мощно­

 

 

сти двигателя Р = 50 кВт

для

 

 

главного

подъема

необходим

 

 

магнитный

усилитель

мощно­

 

 

стью 70 кВт), а так как в цепь

Рис. 69. Схема силовой

цепа асин­

ротора

включена

индуктив­

хронного вентильного каскада

ность (магнитный

усилитель),

меньше паспортного

значения,

то максимальный момент будет

а сами характеристики

гораздо

мягче естественной характеристики. Энергетические показатели низкие, так как при малых оборотах коэффициент мощности гораздо ниже, чем при реостатных характеристиках. Кроме то­ го, чем меньше величина задаваемых оборотов, тем ниже пуско­ вой момент, т. е. при моментах около номинального глубина регулирования может быть не более 50% вниз от максимальной скорости, что, в свою очередь, при генераторном торможении позволяет снизить скорость не более чем на 50—60% от номи­ нальной, в то время как наиболее необходимая характеристика генераторного торможения — доводка груза на малых оборотах до останова.

На рис. 69 изображена схема силовой цепи асинхронного вен­ тильного каскада. Трехфазный ток ротора с частотой, пропорцио­ нальной скольжению, выпрямляется в выпрямительном мосте, сглаживается дросселем Др. Тиристоры Т инвертора открывают­ ся и пропускают постоянный ток в полупериоды э. д. с. фаз транс­ форматора, когда э. д. с. направлена против напряжения посто­ янного тока. Выпрямленное напряжение ротора UBи напряжение инвертора Uu направлены встречно. Поскольку момент, разви-

120

 

ваемыи

асинхронным двигателем,

пропорционален

силе

тока

 

ротора,

поддержание

определенной величины силы тока путем

 

изменения значения добавочной

э. д.

с.

инвертора

позволяет

 

регулировать момент двигателя и, следовательно, скорость дви­

 

жения груза.

 

 

 

 

 

 

 

 

тиристоров из­

 

 

Изменением угла опережения открывания р

 

меняется напряжение UBвыпрямителя, следовательно, изменяет­

 

ся скольжение ротора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угол опережения р как минимально допустимый по условиям

 

опрокидывания инвертора принят равным 20°. На рис. 70 пока­

 

заны

расчетные

меха-

п/пн

 

 

 

 

 

 

 

 

нические характеристи­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ки асинхронного двига­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теля в вентильном кас­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

каде при различных уг­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лах

регулирования

{5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

р =

90° средняя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

э. д. с. инвертора равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нулю,

но механическая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

характеристика

полу­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чается мягче, чем есте­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ственная, из-за

увели­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ченного

сопротивления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цепи ротора. Макси­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мальный

момент,

как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

видно из рис. 70, мень­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ше в результате индук­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тивности обмоток тран­

Рис. 70.

Механические характеристики асин­

 

сформатора. При на­

 

хронного двигателя в вентильном каскаде:

 

 

1 — естественная характеристика

 

 

 

грузке

моментом,

рав­

 

 

 

 

ным

 

номинальному,

 

 

 

грузоподъемности

крана,

 

т. е. при грузах, равных паспортной

 

ротор

двигателя

может начать вращаться только

при |3= 68-т-

 

-=-72°, т. е. при скольжении s = 0,5. Стреловые самоходные кра­

 

ны работают в основном на малых скоростях, особенно при но­

 

минальных или близких к ним грузах, и поэтому в двигательном

 

и в генераторном

(тормозном) режиме очень

трудно добиться

 

малой стабильной скорости.

 

 

 

 

малого

cos ф

 

 

Энергетические характеристики низкие из-за

 

при р =

25 -г- 60°,

т. е. при регулировочных скоростях. Скольже-

 

 

 

 

 

 

 

 

т

г\

/

и л

0)

равно s0

=

^2 COS В -f- 2

 

ние при токе ротора / р =

0

(при

М =

------ -------- - ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*-рн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

£ n u

i S n “ ^ 2

 

причем значением s0 удобнее задаться, а наити cos р = —^

— ,

/

 

г.

 

 

 

 

 

 

 

 

неподвижного

 

Ег

 

где £рИ— э. д. с. между щетками

разомкнутого

 

ротора;

Ei — номинальная линейная э. д. с. вторичной обмотки

 

выбранного трансформатора. Мощность трансформатора равна

 

при s

=

1

мощности двигателя Р ^ п =

 

Е сл и

э . д . с . ротора

 

5

Зак.

801

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

121

двигателя близка к напряжению сети, трансформатор из схемы можно исключить. У крановых двигателей (диапазоном до 50 кВт) э. д. с. ротора всегда гораздо ниже напряжения статора.

 

рпв

 

и

в

в

^п-Н^

р т

\

 

н

 

ir 1

в

 

РПН

 

 

И

н— n -H D - '

РГ

 

 

 

II—1“

 

 

СИ

— 1Г

 

 

 

PC

 

 

 

Рис. 71. Схема управления асинхронного электропривода

с

контакторным

•реверсом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 71 показана принципиальная схема управления асин­

хронного электропривода с контакторным реверсором,

разрабо­

 

 

 

 

танная

Л.

С.

Козлитиным.

Асин­

 

 

 

 

хронный электродвигатель АД с фа­

 

 

 

 

зовым ротором питается от неревер­

 

 

 

 

сивного

тиристорного

регулятора.

 

 

 

 

Реверс осуществляется

контактора­

 

 

 

 

ми В и Я. В цепь ротора

включены

 

 

 

 

добавочные

сопротивления

Rpl и

 

 

 

 

Rp2, в которых

рассеивается

боль­

 

 

■у.

 

шая часть потерь скольжения. Для

 

 

 

увеличения

диапазона

регулирова-

 

 

тах

' ния по скорости часть

сопротивления

Рис. 72.

Характеристики

асин­

Rpl шунтируется на больших скоро­

стях контактором У,

который вклю­

хронного

электродвигателя с

чается с помощью реле PC (получа­

контакторным

реверсом

при

включении сопротивлений:

 

ющего питание

от

тахогенератора

J Rp2; 2 — Rp2 +

Rpl

 

ТГ) при скорости (оп. Благодаря это­

 

 

 

 

му возможна работа с любыми зна-<

чениями скорости и момента, лежащими внутри области .ограни­ ченной сплошной линией (рис. 72).

Включение контакторов В и Я (рис. 71) осуществляется

в функции

знака входного напряжения

( Я — Яос) регулятора

скорости с

помощью реле РПВ и РПН.

Токовые реле РТ и кон-

122

такты В и Н с диодом ДЗ и Д4 нужны для обеспечения бестокового переключения контакторов В и Н, что обусловливает более длительную их работу и применение контакторов меньшего габа­ рита. Принцип действия этого узла станет ясным, если рассмот­ реть работу схемы при реверсе из направления «вперед» в на­ правление «назад». Изменим полярность задающего напряжения

Рис. 73. Зависимость

со = f(M) при системе:

а — замкнутой; б

разомкнутой; 1 — естественная характе­

ристика

 

U3. Входное напряжение управления U3— Uoc при этом изменит знак, что приведет к запиранию диода Д4 и отключению входа системы управления СУ. Тиристоры 1—6 будут запираться, так как угол регулирования а превышает 150°; отключается реле РПВ и включается реле РПН. Однако переключения контакто­ ров В и Н не происходит, так как контактор В получает питание

Рис. 74. Зависимости напря­ жения и момента от скоро­ сти двигателя для схемы с контакторным реверсом:

1

естественная

характери­

стика;

значения

параметров

со^0 с,

и}иП, М/МИвыражены в

относительных единицах

через контакт реле РТ. После уменьшения силы тока до нуля реле РТ отпускает контакт, контактор В отключается и своим блок-контактом В включает контактор Н. (Такая блокировка повышает срок службы контакторов). Реле РПК и РПН автома­ тически переводят двигатель из двигательного в тормозной ре­ жим и обратно при реверсе, остановке и уменьшении скорости.

5* 123

Для работы схемы реле РТ, РПН и РПВ должны иметь высо­ кую чувствительность. Управление таким приводом осуществ­ ляется потенциометром R3. Для повышения быстродействия и на­ дежности схемы вместо реле РТ, РПВ, РПН, PC можно приме­ нить бесконтактные элементы релейного действия системы «ло­ гика».

Обратные связи позволяют для двигательного режима при углах регулирования от 40 до 100° получить характеристики, ко­ торые на определенном их протяжении соответствуют характе­ ристикам системы Г — Д (рис. 73, а). Разомкнутая система ре­ гулирования не может обеспечить таких характеристик (рис. 73, б). При малых моментах (подъеме крюка) характеристики стремятся к высоким значениям скорости. При возрастании ско­ рости напряжение уменьшается (рис. 74). Применение асинхрон­ ного двигателя с фазовым ротором — необходимое условие для работы таких схем. Наличие роторного сопротивления облегчает тепловой режим двигателя. С короткозамкнутым двигателем нельзя получить указанные выше характеристики. Наличие же постоянного сопротивления ухудшает механические характеристи­ ки двигателя, уменьшает диапазон регулирования. Коэффициент мощности привода с возрастанием будет уменьшаться, стре­ мясь к нулю при a = 150°. Асинхронный двигатель работает при такой схеме с характерной особенностью, ток фазы несинусоида­ лен и прерывист. Из-за этого наблюдаются высокочастотные пульсации, амплитуда которых достигает 15— 20% Мн.

Особое направление управления электропривода — импульс­ ное регулирование скорости посредством тиристоров, включен­ ных в статор и ротор двигателя. Такие схемы имеют недостатки, указанные для других схем в этом параграфе, поэтому они не рассматриваются в данной главе.

Глава V. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ КРАНОВ

1.ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Все технологические операции в настоящее время крановщи­ ки стреловых кранов производят вручную. Максимальное число совмещенных операций, которые может выполнить крановщик,—■ две. При выполнении трех операций крановщик быстро утом­ ляется, в результате чего производительность крана снижается. Крановщик может получать и перерабатывать только определен­ ное количество технологической информации..

Наиболее типичная задача для автоматических систем управ­ ления краном — это снижение интенсивности потока сигналов, поступающего к крановщику. Одним из методов решения этой задачи является приближение крановщика (оператора) к месту, где непосредственно производятся технологические операции, т. е. применение дистанционного управления исполнительными механизмами крана. Другим общим решением этой задачи яв­ ляется создание автоматических систем управления кранами — АСУ К- Такие системы призваны снижать до минимума поток информации, идущей к крановщику, резко повышать производи­ тельность крана, увеличивать количество совмещенных операций, уменьшать расход электроэнергии.

В более широком смысле АСУК есть такая система управле­ ния краном, которая включает в себя три подсистемы:

1)АСУТБ — автоматическую систему управления, обеспечи­ вающую технику безопасности на кране на требуемом уровне (в систему входят ограничитель грузоподъемности, креномер и другие приборы).

2)АСУП — автоматическую систему управления производст­ вом (она учитывает зарплату рабочих, обслуживающих кран, выработку крана, расход электроэнергии и т. д.).

3)АСУТП — автоматическую систему управления электро­ приводами крана на оптимальном уровне (АСУК).

2.ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Для обеспечения дистанционного управления необходимы соответствующие решения и средства. Прежде всего необходим такой электропривод, чтобы получить от него при разгоне и за-

125

медлении оптимальные характеристики, оптимум ускорения, рыв­ ка и ощущения, минимум времени, затрачиваемого на операцию и т. д.

Система управления электроприводом исполнительного меха­ низма должна полностью автоматически обеспечить: 1) разгон и замедление электропривода по заданному закону; 2). регулирова­ ние скорости электроприводов по воле оператора в широком и гибком диапазоне, т. е. прекращение нарастания скорости, когда это необходимо по технологии в любой точке скоростной диа­ граммы, снижение скорости и т. п.; 3) получение режима дотяжки и, наконец; 4) режим торможения. При дистанционном управ­ лении система управления электроприводом должна отвечать этим требованиям. Основные решения систем управления в на­ стоящее время направлены на приспособление дистанционного управления к существующим схемам управления. Наиболее при­ митивные схемы дистанционного управления состоят из перенос­ ного пульта управления и релейного блока, который может включить только одну какую-нибудь ступень пускового реостата (контроллера) электропривода переменного тока или какую-ни­ будь ступень реостата обмотки возбуждения генератора, питаю­ щего электропривод постоянного тока.

Разработка схем дистанционного управления идет по пути передачи достаточно большого количества информации на си­ ловой объект. Наиболее простые схемы дистанционного управле­ ния обеспечиваются при передаче информации по силовому ка­ белю. Управление осуществляется подачей сигналов от кнопок, установленных в выносном пульте управления. Преимущество системы — простота решения схемы, помехоустойчивость. Недо­ статки — кнопками включается напряжение 220 В, большая мас­ са кабеля, который надо переносить оператору, ограниченность количества подаваемых команд.

Дистанционное управление по проводам с разделением управ­ ляющих и силовых цепей — это передача информации по много­ канальному кабелю со слаботочными управляющими устройст­ вами, которые находятся на управляемом объекте. С пульта управления выдаются сигналы низкого напряжения (до 24 В), воздействующие на реле, контакты которых включены в силовые цепи управления электроприводами. Преимущество — напряже­ ние цепей управления не опасно для жизни. Недостатки — мно­ гожильный кабель, сложность системы.

Системы дистанционного управления по двухжилькому кабе­ лю, особенностью которых является выносной пульт управления, вырабатывающий команды с определенным признаком, распро­ странены в различных отраслях промышленности. Признак^дает возможность отличать одну команду от другой. Сигналы идут к управляющему объекту по одной паре проводов. Дешифратор устанавливается на управляемом объекте. Сигналы, дешифро­ ванные после дешифратора, поступают в релейные блоки. Аппа-

126

ратура представляет собой приемно-передающую радиостанцию. Передатчик легкий портативный с автономным питанием.

Аналогичные разработки были сделаны в НИГРИ на две ко­ манды по одному проводу с приемно-передающим устройством на две частоты (150 и 300 кГц), а также на много команд по подъемному канату (высокочастотная связь по канату). Преиму­ щества — неограниченная возможность передвижения, удобство связи оператора с управляемым объектом; недостатки — влияние помех, что вносит ошибки в действие схемы, необходимость раз­ личных кодов для нескольких объектов, работающих одновре­ менно в радиусе действия радиостанции.

Дистанционное управление без проводов — радиоуправление. Переносной радиопередатчик находится у оператора. На управ­ ляемом объекте устанавливается обычный радиоприемник и де­ шифратор команд. Такое управление разработано в СССР, Чехо­ словакии, ФРГ, ГДР. В многоканальной системе с частотным уплотнением частот TMF (ГДР) использован высокочастотный передатчик в ультразвуковом диапазоне для передачи низкочас­ тотной полосы командных импульсов. Механизм работает в час­ тотной полосе от 70 до 87,5 мГц. Для образования командных импульсов в низкочастотной полосе имеется 30 тональных частот для одновременной передачи. Эти частоты размещены ступенями в геометрической последовательности в частотной полосе от 303 до 3229 Гц при относительном среднем частотном интервале

8,5%:.

Система позволяет управлять электроприводами не только оператору с места погрузки-разгрузки, но и непосредственно опе­ ратору из кабины крана. Такие системы отличаются удобством управления и безопасностью в обслуживании, однако они имеют сложные схемы управления.

Ленинградский институт ВИАСМ разработал для башенных кранов систему управления по радио. Релейное устройство уп­ равляет работой контроллеров через индивидуальные сервопри­ воды. Достоинства — безопасность работы, удобство управления, совмещение дистанционного управления и управления из кабины. Недостаток — сложность схемы.

Отделом автоматики ВНИИСТРОЙДОРМАШа разработано устройство дистанционного управления в двух вариантах: по ка­ белю и по радиоканалу. Основные черты разработанный схем: нагрудный переносной пульт дистанционного управления (мас­ сой до 3 кг), а также использование существующей схемы управ­ ления электроприводом с незначительными переделками. Систе­ ма обеспечивает высвобождение сигнальщика и строповщика и переход крановщика непосредственно к месту погрузки. В то же время сохраняется управление из кабины крана.

На рис. 75 показана блок-схема дистанционного управления краном переменного тока с передачей сигналов по многожильно­ му кабелю. Портативный нагрудный пульт управления 1 соеди-

127

нен многожильным кабелем через разъемы и кольцевой токопри­ емник (чтобы исключить закручивание кабеля и обеспечить полный поворот крана) с релейным блоком дистанционного уп­ равления 2. От релейного блока сигналы-команды поступают в исполнительные механизмы и сервоприводы 3— 7 командоконтроллеров 812. При вращении ручки вала командоконтроллера начинают включаться и набирать скорость электроприводы ме­ ханизмов передвижения Д ь поворота Дг, стреловой лебедки Д3, механизмов главной Д4 и вспомогательной Д5 грузовых лебедок.

Сервопривод состоит из электродвигателя,

редуктора,

 

муфты,

 

микропереключателей и соч­

 

ленен

с командоконтролле-

 

ром так,

что

импульсы на

 

выключение ступеней сопро­

 

тивлений двигателя

выпол­

 

няются дискретно,

т. е. как

 

это

производит

командо-

 

контроллер.

 

 

 

 

 

Релейный блок для каж­

 

дого электропривода

крана

 

имеет

отдельный

исполни­

 

тельный механизм. Блок пи­

 

тания (220/24 В) общий для

 

всей схемы

дистанционного

 

управления.

 

 

 

 

Рис. 75. Блок-схема дистанционного уп­

В

схеме

дистанционного

равления краном переменного тока с пе­

управления

по

радиоканалу

редачей сигналов по многожильному ка­

используется все оборудова­

белю

ние, разработанное для кра­

 

на с многожильным кабелем

(исключается из схемы кольцевой токосъемник),

но пульт уп­

равления состоит из нагрудного пульта передатчика, приемного устройства и блока питания. Пульт оборудован тумблерами и кнопками. Командное устройство пульта представляет собой генератор низких частот. Количество передаваемых команд 18. Команды передаются на определенной поднесущей частоте (несу­ щая частота 34,5 мГц), переключаемой ключами и кнопками в диапазоне 140— 190 Гц. Каждой команде присвоена определен­ ная частота. Радиопередатчик работает на фиксированной час­ тоте. Несущая частота стабилизирована кварцевым генератором (резонатором). Команды подаются импульсно при помощи кно­ пок и безарретирных тумблеров. При подаче команды частота генератора изменяется. Этими частотами модулируются колеба­ ния высокочастотного генератора, излучаемые антенной. Антен­ на является укороченным четвертьволновым штырем.

Радиоприемник собран по супергетеродинной схеме. Усили­ тель высокой частоты выполнен по каскадной схеме, позволяю­ щей получить большое и устойчивое усиление. Входные контуры

128

и контуры в нагрузке усилителя настраиваются на частоту пере­ датчика. Частота гетеродина стабилизирована кварцем. Сигнал гетеродина подается на второй каскад усиления, в коллекторную цепь которого включен фильтр промежуточной частоты. С выхо­ да преобразователя сигнал поступает на вход усилителя проме­ жуточной частоты (УПЧ), а к УПЧ подключается частотный дискриминатор.

Частотный -дискриминатор связан по выходу с усилителем низкой частоты. Для ограничения частотного диапазона сигнала между дискриминатором и усилителем низкой частоты включен фильтр низких частот с полосой пропускания 1000 Гц.

В усилителе низкой частоты (УНЧ) сигнал подвергается дву­ стороннему ограничению и подается на частотные избиратели, которые выполнены на последовательных резонансных кон­ турах.

При появлении на выходе усилителя сигнала определенной частоты срабатывает выходное реле соответствующего частотно­ го избирателя. Реле для команд типа «включить» удерживается в притянутом состоянии (самоблокируется). Реле, соответству­ ющие командам «стоп» и «выключить», не блокируются. Для повышения безопасности при работе в системе предусмотрена защита, производящая обесточивание выходных реле (перевод всех реле в положение «выключено») при команде передатчика «общий стоп». Мгновенная защита срабатывает также при ис­ чезновении сигнала на выходе УНЧ. Однако в исключительных случаях, при большом уровне помех, эта защита может отказать. Поэтому для увеличения элемента надежности предусмотрена специальная система инерционной защиты, осуществляющая обесточивание реле через 2,5— 3 с после исчезновения сигнала передатчика. Эта система защиты регулирует на длительное (бо­ лее 2,5 с) пропадание сигнала частоты 1000 Гц.

Система дистанционного управления электроприводами по­ стоянного тока (краны типа КП-255) также имеет два варианта решения: с многожильным гибким кабелем и по радиоканалу.

Рассмотренные схемы дистанционного управления обеспечи­ вают управление краном в любых вариациях технологии погруз­ ки-разгрузки. Однако эти схемы имеют принципиальные недо­ статки. Схема дистанционного управления гораздо сложнее, чем схема управления электроприводами крана. Схема управления исполнительным механизмом «подражает» работе машиниста (ступенчатое регулирование), хотя известно, что при решении задач автоматического регулирования подражание схемам с руч­ ным управлением всегда усложняет решение и резко снижает надежность схемы.

В приведенных схемах сохраняются все недостатки схемы управления электроприводом (например, ступенчатый разгон) постоянного и переменного тока. Включение же в схему управ­ ления краном системы дистанционного управления должно

129

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ