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

дукторами, которые при опускании грузов обеспечивают более уверенный режим спуска. Двигатели вращения работают только с последовательной обмоткой возбуждения.

Для управления тормозами используются тормозные электро­

батареи — количество контакторов минимальное (шесть). Пере­ ключения в основном выполняются крестовыми переключателями Пг, Пс и т. д., кнопками КВС, Кол, Кс и т. д., конечными выклю­ чателями 0777, 077/, 0/72, ВОВ, ВОП, КПСи т. д. Подпитка ак­ кумуляторных батарей производится от специального генератора Гв через реле-регулятор РР (питание от генератора производит­ ся только до определенной величины напряжения батарей). Пуск происходит после включения кнопки 1В и выключения реле Л, контакты которого Л подают питание в схему управления и самоблокируют контакты реле (23-Л-29). Реле Л может быть отклю­ чено реле максимального тока РМ. Для собственных нужд кран получает питание от зажимов Л и В.

Схема управления разрешает совмещать операции передви­ жения крана с подъемом груза и с подъемом и опусканием стре­ лы. При проведении совмещенной операции подъема груза и вра­ щения необходимо оба механизма включать одновременно при минимальной скорости вращения генератора (дизеля). Если груз уже поднимается, то при включении механизма вращения возни­ кают резкие рывки поворотной части крана. То же самое возни­ кает при включении подъема стрелы при работающем механизме подъема груза.

Скорость механизмов регулируется акселератором, отсюда точность и устойчивость регулирования зависят от утомляемости машиниста, работающего на кране. В связи с этим система уп­ равления непригодна для работы с ответственными и опасными (например,военного значения) грузами.

Систему невозможно питать от внешней сети переменного то­ ка. При работе механизмов на малых скоростях (т. е. при дли­ тельных по времени операциях) аккумуляторные батареи не по­ лучают подпитки, что ведет к их разрядке.

Диапазон регулирования при четырехкратном полиспасте и подъеме груза 8000 кг— 12 (максимальная скорость 8,6, мини­ мальная— 0,7 м/мин), при вращении — 12,8 (3,2— 0,25) м/мин, что также недостаточно по глубине регулирования.

Таким образом, электропривод описанного крана имеет су­ щественные недостатки и регулирование скорости акселератором не дает преимуществ перед схемами электроприводов кранов, выпускаемых в СССР.

Целая серия кранов системы Колс, изготовляемых в Англии, имеет схему управления, аналогичную описанной выше, за исключением некоторых особенностей. Электродвигатель вра­ щения имеет параллельное возбуждение, причем реверс двига-

80

теля осуществляется изменением полярности напряжения, подводимого к обмотке возбуждения.

Двигатель главной подъемной лебедки — параллельного возбуждения, однако реверс обеспечивается изменением поляр­ ности напряжения, подводимого к якорю двигателя. При опу­ скании параллельно якорю подключается тормозное сопротив­ ление и в случае генераторного торможения по этому сопротивлению протекает ток.

Электродвигатели стреловой и вспомогательной лебедок имеют обмотки последовательного возбуждения. Особенностью схемы управления электроприводами этих лебедок является то,

что при подъеме груза или стрелы электропривод работает

параллельного возбуждения СОД и ШОД (рис. 42, II).

Для стреловой и вспомогательной лебедок применены тормозные магниты последовательного возбуждения, для глав­ ной лебедки — параллельного возбуждения с питанием от специального генератора.

Поворотная лебедка имеет механический тормоз. При вклю­ чении (при совмещении операций) второго механизма, когда первый уже включен и напряжение генератора велико, либо когда какой-либо механизм включается на высокое напряжение генератора, напряжение автоматически сбрасывается. Это пока­ зано на рис. 43. Генератор Г работает на полное напряжение. Обмотка возбуждения генератора ШОГ и реле PH включены через размыкающий контакт Кт■ Размыкающий контакт PH разомкнут. При нажатии кнопки П контактор КП и реле РП включаются, включается контактор Дг и размыкает размыкаю­ щий контакт Кг- Реле PH отпадает (сопротивление R велико и обмотка ШОГ резко снижает напряжение). Размыкающий контакт PH замыкается, и контакт Кт отпадает. Если же напря­ жение генератора Г мало, то реле РП не включено и вклю­

же существенные недостатки, что и схема крана У-1635.

81

Глава III. ЭЛЕКТРОПРИВОД КРАНОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ТИРИСТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

1.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ КРАНОВ

Из значительного комплекса разнообразных зависимостей необходимо выбрать те, которые способствуют выявлению характерных параметров для формулирования требований к си­ стемам электропривода и их унификации.

Стоимостные показатели, как например, зависимость стои­ мости оборудования от массы и объема оборудования, от мощ­ ности двигателей, не дают обобщенных оценок для отработки требований к системам электропривода.

Для кранов грузоподъемностью 10— 16 т соотношение мощно­ сти и грузоподъемности равно примерно единице.

Зависимость мощности от грузоподъемности является важ­ ным, но не характерным примером, полностью определяющим требования к системам электроприводов. На рис. 44 показана зависимость мощности электродвигателей от грузоподъемности для отечественных кранов с электроприводом постоянного и переменного тока. Видно, что мощность двигателей кранов грузоподъемностью 25, 40, 63, 100 т, работающих на постоянном токе, одна и та же. Так, для двигателей подъема Р = 50 кВт, стрелы Р = 14 кВт, вращения Р = 8 кВт. Это достигается соот­ ветственным увеличением передаточного числа редукторов лебе­ док подъема, стрелы, поворота. Для кранов с электроприводом переменного тока мощность двигателей с увеличением грузо­ подъемности повышается, однако при возрастании грузоподъ-

крана СКГ-100 грузоподъемностью 100 т по сравнению с мощно­

могут служить такие параметры, как диапазон регулирования, среднесменный к. п. д., удельный расход электроэнергии, коэффициент оценки качества электропривода, ускорение. Одна­ ко общими и точными требованиями для систем электропривода должны служить такие параметры, которые характеризуют спе­ цифические режимы работы электроприводов кранов.

83

К таким требованиям нужно отнести следующие.

1. Электроприводы должны автоматически переходить из двигательного режима в генераторный (аналогично системе

Г- Д ) .

2.При подъеме и опускании пустого крюка скорость послед­ него должна быть в 1,5—2 раза больше, чем скорость при подъеме груженого крюка.

3. Достаточная жесткость характеристик электропривода, что обусловливает необходимость применения обратных связей.

4. Плавное нарастание скорости (S-образная форма нарас­ тания скорости), что резко снижает рывок и, следовательно,

Рис. 44. Зависимость мощности электродвигателей от грузоподъемно­ сти кранов:

1, 3, 4, 6 — передвижения; 2, 5 — подъема; 7 — стрелы; 8 — вращения

уменьшает при работе двигателя вращения амплитуду раскачи­ вания груза.

5. Режим дотяжки должен происходить на скоростях доста­ точно малых (диапазон регулирования 1 : 2 0 — 1 : 30); в процес­ се дотяжки должны учитываться все ошибки и погрешности системы управления так, чтобы обеспечить дотяжку груза в за­ ранее заданную точку. В некоторых случаях к оптимальной скоростной диаграмме необходимо добавить режим подтяжки, который также должен происходить на достаточно малых скоростях.

6. Системы управления электроприводами, особенно в пе­ риоды разгона и замедления, должны быть полуили полностью автоматическими, чтобы осуществить приведенный комплекс требований. Это определяет и необходимость дистанционного управления краном.

84

7.Электрические схемы кранов должны предусматривать питание не только от собственной (автономной) электростанции, но и от внешней сети.

8.Реверсивность электроприводов.

Электроприводы для подъемной лебедки, вращения и стрелы

обмотки последовательного возбуждения при переходе работы двигателя из двигательного в генераторный режим.

9. Температура окружающей среды, при которой должны работать системы электроприводов кранов, — 60 + 5 0 °С.

Сопоставление мощности дизеля и мощности двигателя

вопросы влияния снижения оборотов дизеля от нагрузки на характеристики электропривода. На многих зарубежных кранах установлены отдельные (помимо дизеля для электропривода подъема, поворота и стрелы) дизели значительной мощности (180— 300 л. с.), позволяющие получить относительно высокую скорость передвижения, которая является одним из важных па­ раметров электроприводов передвижения самоходных кранов.

Таким образом, мощность дизеля должна быть не менее чем в 2—2,5 раза больше мощности двигателя главного подъема. Вопрос этот, однако, подлежит еще специальному исследова­ нию. Необходимо отметить еще такое обстоятельство. При пе­ реходе двигателя под воздействием опускаемого груза в режим электрического (генераторного) торможения дизель увеличива­ ет обороты и при достижении оборотов холостого хода (п0) пол­ ностью разгружается, центробежный регулятор выключает систему подачи топлива и при /г > п0 момент на его валу изме­ няет знак. Дизель работает в режиме компрессора, развивая тормозной момент, не превышающий 50% М„.

Работа дизеля при оборотах больше номинальных на 15— 20% нежелательна, так как вызывает усиленное изнашива­ ние дизеля, а тормозной момент, который при этом развивает дизель, может обеспечить опускание лишь легких и средних грузов. Однако при опускании грузов, близких к номинальным,

85

тормозной эффект может быть достигнут комбинированным видом торможения с использованием компрессорного режима дизеля и, например, динамического торможения. При генерато­ ре переменного тока (синхронном генераторе) в этом случае к входным шинам генератора подключают тормозные сопротив­ ления, соединенные в звезду, которые включаются при больших тормозных моментах.

Приведенные требования определяют выбор основных систем электроприводов, которые можно рекомендовать для кра­

преобразователь частоты — двигатель переменного тока (корот­ козамкнутый) .

Могут быть и другие решений, но в любых случаях они должны удовлетворять перечисленным требованиям.

2.СИСТЕМА Г — Д С ОБРАТНЫМИ СВЯЗЯМИ

Система управления электроприводом должна получать пи­ тание не только от автономной электростанции, но и от внешней

~380В

86

ВР2, каждый из которых наглухо подключен к обмотке возбуж­ дения ОВГ1 (ОВГЗ) одного из главных генераторов Г1 (ГЗ). Генератор Г2 служит генератором для питания собственных нужд крана, а при подключении к внешней сети — двигателем для приведения во вращение генераторов Г1 и ГЗ. В этом слу­ чае питание на собственные нужды получают от входного вы­

тора Г1 или генератора ГЗ. Аппарат управления АУ состоит из генератора прямоугольных импульсов ГПИ и управляет комму­ тационным узлом из двух тиристоров 77 и Т2, причем обмотка возбуждения возбудителя ВР1 или ВР2 включена в одно из плеч коммутационного узла.

Схема обеспечивает плавное регулирование числа оборотов, S-образную кривую скорости, диапазон регулирования 1 : 20 —

1: 30, любые режимы при совмещенных операциях.

3.ТИРИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТОКОМ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА

Для кранов грузоподъемностью 25— 100 т, работающих на постоянном токе, ВНИИСТРОИДОРМАШ разработал вариан­ ты управления током возбуждения генератора (рис. 46): бес­ ступенчатый разгон и замедление, плавное нарастание напря­ жения на якоре генератора путем плавного увеличения силы тока возбуждения в ОВГ. При весьма быстром переводе ручки контроллера из нулевого в пятое положение схема препятствует быстрому нарастанию силы тока в якоре двигателя. Сила тока должна возрастать плавно за определенное наперед заданное время. В качестве фазосмещающих устройств ФСУ приняты магнитные усилители типа ТУМ А1-11 (50 Гц, 36 В). Обязатель­ ным элементом схемы является обратная отрицательная токо­ вая связь по току, резко срезающая пики тока в обмотке возбуждения (рис. 46, а).

Для уставки величины силы тока в цери обмоток обратной отрицательной токовой связи предусмотрено настроечное сопро­ тивление R10.

Для управления открытием тиристоров применена схема с магнитными усилителями. Принцип действия этой схемы состоит в том, что образование управляющего импульса и регу­ лирование его фазы осуществляются в одном элементе — маг­ нитном усилителе. Момент насыщения магнитного усилителя

87

определяет фазу импульса и зависит от магнитного состояния сердечника. Управляющий сигнал изменяет магнитное состоя­ ние сердечника, а следовательно, и фазу импульса.

В рассматриваемой схеме магнитные усилители выполняют еще функцию суммирующего устройства и имеют пять обмоток управления: 1Н— / / ( — обмотку смещения, 4Н—4К и 5Н—5К — обмотку обратной связи по току, 6Н— 6К и 7Н— 7К — обмотку управления (задающую). Сочетание направления ампер-витков обмоток обусловливает необходимую для регулирования элек­ тромеханическую характеристику двигателя.

Магнитные усилители МУ/; МУ2; МУЗ включены по схеме с внутренней обратной связью с самонасьнцением, что обуслов­ ливает большой коэффициент усиления магнитного усилителя. Из-за экономичности и простоты схемы обычно обмотки смеще­

При увеличении силы тока управления напряжение 36 В, подве­ денное к цепи магнитного усилителя, распределяется между силовыми обмотками 21—27 (22—30\ 23■—33) магнитных усили­ телей и сопротивлениями Rl, R2 и R3 (27—2, 30—2; 33—2) так, что при большой силе тока управления (1,5—2,0 мА) почти все напряжение приходится на сопротивления Rl, R2 и R3-, при ма­

тиристоров подходила положительная полуволна выпрямленно­ го напряжения) соединены с управляющими электродами тири­ сторов 77, Т2, ТЗ.

Угол открытия тиристоров регулируется изменением фазы импульса. При соединении первичной обмотки фазосмещающего трансформатора Тр1 треугольником, а вторичных обмоток в звезду, тиристоры открываются одновременно с нарастанием полуволны управляющего сигнала соответствующей фазы. При соединении обмоток «звезда — звезда» начальный угол откры­ тия тиристоров составляет 150°. В связи с этим обмотки транс­ форматоров рекомендуется включать по схеме «треугольники — звезда». Нажатием кнопки КП катушка контактора Л1 полу­ чает питание и подключает тиристорный преобразователь к на­ пряжению 380 В. Блок-контакт Л1 блокирует кнопку КП. Стан­ ция не может быть подключена к сети, пока ручку командоконтроллера не установят в нулевое положение (при этом контакт //(замыкается).

Защиту тиристоров от чрезмерных токов осуществляет реле РМ типа РЭВ571, контакт которого последовательно включен с блок-контактом Л1. Размыкающий контакт реле РМ выклю­

89