Дәріс 3. Крандардың электржабдықтары: «Крандық механизмдердің электржетектік жүйесі». Крандардың электрлік аппараттары.

Крандардың қозғалтқыштарының орамалары жоғары қызушылыққа төзімдікке ие болуы қажет, ал жеке кран жұмыс істеп тұрғанда температурасы -60 -тан (ашық ауада жұмыс істей бастағанда) +160--қа (артық жүктемеде, айналадағы ортаның температурасы жоғары боған жағдайда) есептелген болуы керек. Мұндай пайдалану жағдайына көп дәрежеде, F және Н класстағы жекелеуші материалдарын пайдаланған дұрыс келеді.

Крандық қозғалтқыштарда, айаладағы ортаның температурасы +40 --қа дейін болғанда F-дан төмен емес класстағы жекелеуші материалдары қолданылады, ал қозғалтқыштарда айналадағы ортаның температурасы + 50--қа арналғандарда, Н-тан төмен емес класстағы жекелеуші материалдары қолданылады.

Жалпы өнеркәсіптік сериядағы қозғалтқыштармен салыстырғанда, крандық қозғалтқыштарда ауалық саңылау үлкен, бұл номиналдық тоқтың (70-80)% жетіп қалатындай дәрежеде жай –жүріс тогының көтерілуіне алып келеді және ол оның энергетикалық көрсеткіштерінің (ПӘК және қуат коэффициенті) нашарлауына алып келеді.

3.1. Крандық механизмдердің электр жетектері жүйесі

Электрлік жетектер крандық механизмдердің бөлінбейтін және өте маңызды бөлігі болып, ол біраз жағдайларда оның техника-экономикалық көрсеткіштерін анықтайды.

Осы күндері жалпыламай (серияланып) жасалынып шығарылатын крандардың әртүрлі талаптарын толығымен қанағаттандыратын әмбебап электр жетектері жүйесі әлікүнге жасалынған жоқ, сондықтан осы күгі бар көп сандағы жүйелердің ең бір күрделісі көтеру механизмдері үшін электр жетектері жүйесін таңдау болып табылады.

Қаралған механизмнің электржетектері жүйесін таңдағанда, мынадай факторларды: электржетегінің орнықты жұмыс істейтіндігін; электржабдықтарының бағасы; оның массасы мен тұрқын (габарит); пайдаланғындағы шығындарды; жүйені басқаруда қолайлығын және оның сенімді жұмыс істей алатындығын ескеру қажет.

Крандық механизмдер үшін тән қосымша бағалау критериялары мыналар:

- бұрыштық жылдамдықты әртүрлі режимдерде реттеу, бүл кезде төменгі және жоғары жылдамдықтар тұрғысынан, қозғалту (двигательный) (көтеру және жүкті күшпен түсіру, жылжыту және бұру) және тежеу (жүкті тежеп түсіру) режимдерінде жүйенің мүмкіндіктерінен (қабілеттілігі) белгілі болады;

- жылдамдықты бірқалыпты реттеу, яғни ол берілген диапазонда жылдамдықты реттеуді қамтамасыз ететін механикалық сипаттамалар саны;

- номиналдық және төменгі жылдамдықтарда механикалық сипаттаманың қаттылығы;

- жүктің бірқалыпты екпіндеуі және тежеленуі;

- жүктің бірқалыпты көерілуі;

-қолданылатын электржабдықтарының стандартталғандылығы;

-схеманың күрделілігі, оны пайдаланушылардың түсіну қиындылығы.

Анау немесе мынау электржетектері жүйесін қабылдағанда шешуші факторлары, бұл жүйенің техникалық мүмкіндіктері, бұларға: Механизм тарапынан, тағыда электрлік схеманың сенімді жұмыс істеуі деген талаптарға лайықтыболуы қажет.

Көптеген крандарда, айнымалы токты электржетектерінің мынадай жүйелері қолданылады:

-қысқа тұйықталған асинхронды қозғалтқышты жетектері;

-фазалық роторлы асинхронды қозғалтқышты жетектері;

-Планетарлық редукторлы көп қозғалтқышты электр жетектері;

-қозғалтқыштың белгілі қосымша тежегіш моментін туындататын жетектер;

-асинхрондық қозғалтқыштың статор тізбегіне реттелуші кернеуді беретін жетектер.

Қалаған механизмнің қарапайым электр жетегі болып қысқа тұйықталған асинхрондық қозғалтқышты жетек болып табылады.

Мұндай жетек арзандығымен, күту жеңілдігімен, жұмыс істегенде жоғарғы сенімділігімен ерекшеленеді. Бірақта өтпелі процесстер кезіндегі шығынның үлкендігі, механизмдегі динамикалық жүктеменің шектен тыстығы және де механизмді қосқан кездегі жүкті шектен тыс шайқауы, крандардың электржетектерінде қысқа тұйықталған қозғалтқыштарды пайдалануды шектейді.

Бір жылдамдықты асинхрондық қозғалтқышты электржетектерін пайдалануды ұсынады: егер қажетті талап етілген қуат 15-20 кВт-тан аспайтын болса, егер қосылғанда бірқалыптылыққа жоғарғы талаптар (көпірлік және тіреніш крандары онша жауапкершілігі жоғары емес операцияларға қолданылады) қойылмағанда. Жетегінің қуаты 15-10 кВт және қозғалыс жылдамдығы 60 м/мин аспайтын сол жоғардағы крандардың жылжыту мехензмдерінде, егер оларды қосқанда және тежегенде сырғанау (пробуксрвка) болмайтын жағдайда, сонымен бірге механизмдегі элементтерінде жүктеменің шамасы және жүктің шайқалуының шамасы рұқсат етілген мәннен артық болғанда, оның схемасын қосымша күрделендірместен-ақ жай ғана қасқа тұйықталған қозғалтқыштарды қолдана беруге болады.

Принципиалдық түрде бұл қозғалтқыштардың бұрыштық жылдамдықтарын кеңейтілген диапазонда екі әдіспен реттеуге болады: полюстарының парының санын өзгерту және оларды реттеуші жиілікті, түрлендіруші арқылы қоректендіру арқылы.

Өйткені крандық механизмдерде жылдамдықты сатылы реттеуге рұқсат етеді, ол статорлық ораманың полюстар парының санын қайыра қосу арқылы жүзеге асатын көп жылдамдықты қозғалтқыштармен жабдықталған болуы мүмкін, оны мына мәннен байқаймыз.

Мұнда және-статорлық жазықтың синхрондық бұрыштық жиілігі, рад/с.

-сетьтен қоректенетін токтың жиілігі;

-статорлық ораманың полюстері парының саны.

Бұрыштық жылдамдықтың реттелу диапазоны ораманың оралуына байланысты. Сөйтіп, МТКН және МТКҒ сериядағы көпжылдамдықты қозғалтқыштар, қозғалтқыштық және тежегіштік режимдерінде тиісті қатты сипаттамаға ие болғанда, 2:1; 3:1; 6:1; диапазондарын қамтамасыз етуге болады.

Көпірлік және тіреніштік крандардың жүк көтеру механизмдерінде, қуаты 40 кВт-қа дейінгі, жеңіл және орташа режимдерде, онша жауапкершілігі жоғары емес операцияларға қатыса алатын, көпжылдамдықты қозғалтқыштарды пайдалануға болады. Сондай-ақ бұл қозғалтқыштар, көпірлік крандардың арбаша және көпірін қозғалту механизмдерінде қолдануға (сағатына 60-ретке дейін қосылатын болса) болады.

Айнымалы токта істейтін крандық электржетектерін реттеуде жиілік принциптері қолданылатын жүйелер көптеп кеңінен пайдаланыла бастады.

Сурет 1. Тиристорлық жиілікті түрлендіргіштің принципиалдық схемасы және шығушы кернеуі U шығ.

Сурет 1-де кранның көтеру және жылысыру (қозғалту) механизмдеріне төменгі жетілдіру және орнату жылдамдықтарын қамтамасыз ету үшін және төменгі (5-10), Гц жиілікті алу үшін қолданылатын жартылай өткізгішті түрлендіргішті схемасы көрсетілген.

Бұл схемада тиристорлар бөліп басқарылатын, қарсы-параллель топтармен біріктірілген. Түрлендіргіштің әрбір фазасы екі вентилдік топтан тұрады: оң (түзеткішті) және теріс (инверторлық).

Түрлендіргіштен шығушы кернеудің бірінші жарты периоды уақытында, түзетілген топтағы ток өткеріледі де, ал оның екінші жартысында инвенторлық токты откізеді.

Түрлендіргіштен шығушы кернеуді және токты тегістеу үшін схемада реакторлар қарастырылған. Шығушы кернеудің жиілігі, екі топтың да токты өткізу уақыты аралығының ұзақтығымен анықталады, ал тиристорларда бекіту, олардағы өрістің өзгеру моменті кезінде жүзеге асады. Крандық электр жетектері үшін өнеркәсіпте екі түрлі (ТТС-40 және ГГС-80) жиілікті түрлендіргіштерін шығарады.

Токтың жиілігін түрлендіргішті электржетектер жүйесін, қозғалтқыштың қуаттылығы 100 кВт болғанда, олардың көтеру және қозғалту механизмдерінде қолдануға болады, ол біржылдамдықты қозғалтқыштарда, жылдамдықтың реттелудиапазонын 10:1-ді қамтамасыз етеді, екі жылдамдықты қозғалтқыштарда жылдамдықтың реттелу диапазонын 60:1-ді қамтамасыз етеді және бұл Т режиміне жарамды. Бұл жүйенің кемшіліктеріне- салыстырмалы жоғары бағалылығы , бастапқы баптаудың күрделілігі және жоғары квалификациядағы жұмыскердің қажеттіігі жатады.

Фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштар пайдаланылатын электржетектері, оның ротор тізбегіне активтік қарсылықты жалғау арқылы, оның жылдамдығын моторлық режимде (көтеру, күштік түсіру, қозғалту), сондай-ақ қарсы жаққа қосу режимінде және де рекуперативтік тежеу (тежеп түсіру, жел бағыты бойынша қозғалту) режимдерінде реттеуді жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Жетектің жылдамдығы мұндай әдісте реттелгенде тек қана сатылы өзгереді. Сонымен бірге, мұндай реттеудің өте маңызды, кемшілігіне, реттеуші сипатта үлкен тікшілдігінің арқасында жүктеменің кішкентай (өте төмен) моменттерінде, орнықты төменгі жылдамдықта жұмыс істей алмайтындығы жатады. Осының салдарынан ротор тізбегінде сондай мәндегі немесе шамадағы қарсылықта, әртүрлі массадағы жүктердің әжептеуір айырмашылықтағы жылдамдықпен қозғалатындығы.

Қарсы қосу режимінде көтеру механизмінің жетегінің жұмысында, тағыда бір күрделі кемшілік бар: бақылауыштың көрсетілген деңгейінде жүктелген жүктің шамасына байланысты, ол жүкті көтеруде сондай-ақ сол жүкті төменге түсіруде мүмкін.

Жалпы ротор тізбегіне қарсылықты кіргізумен жылдамдықты реттеу, асинхрондық қозғалтқыштар үшін ең жеңіл жолы болып табылады. Басқару схемасы да өте оңай, ауада қолданылатын электржабдықтар да-стандарттық. Сондықтанда, арнайы механикалық сипаттамаларын талап етпейді, көптеген крандардың қозғалту механизмдерін де фазалық роторлы асинхрондық қозғалтқыштар кеңінен қолданылады. Ал көтеру механизмдерінде мұндай жүйе, жүкті түсіру және көтеру режимдерінде аса қатты реттеу сипаттамасын талап ететін крандарда кең қолданыс тапты. Мұнда қолданылатын қозғалтқыштарының қуаты 2-180 кВт-ты құрайды.

Көп қозғалтқыштың планетарлық механизм арқасында жұмысшы машинасымен жалғанған екі немесе үш қозғалтқыштан тұратындары жатады. Бұл жағдайда жылдамдықты реттеу электрлік (қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдығын өзгерту) және механикалық (берілісті өзгертумен) жолмен жүзеге асуы мүмкін.

Планетарлық механизмді электржетектерінің жайғана түрі (сурет-2) көрсетілген, микрожетектер жүйесі, оның әрқайсысы барабанмен әртүрлі берілістер көмегімен жалғанған.

Сурет 2. Микрожетекті көтеру механизмінің кинематикалық схемасы.

Мұнда бас қозғалтқыш 4, жүкті көтергенде және түсіргенде, редуктор 2 арқылы номиналдық жылдамдықпен, барабан 1 айналдырады. Көтеру механизмнің төмендетілген жылдамдығын төменгі қуатты қосымша қозғалтқышпен 10 (соңғы қысқа тұйықталғанда болуы мүмкін) жүзеге асырылады.

Механизм номиналдық жылдамдықпен жұмыс істеп тұрғанда, қозғалтқыш 10 сетьтен ағытылғанжәне тежегіш 9 тоқтатылған болады. Ажыратқыш 5 (обады) құрсауымен ажыратылғанда қозғалтқыш 4 барабынды 1 айналдырады. Планетарлық тісті доңғалақ құрсауымен тежелген солнечный дөңгелегіне салыстырмалы еркін айналады. Төменгі жылдамдықта жұмыс істейтін кезде қозғалтқыш 10 тежегіштен шығарылады да сетьке қосылады, ал ажыратқыштың 5 құрсауы, тежегішпен 6 тоқтатылады. Барабанға 1 айналыс қозғалтқыштан 10, черьвякты редуктор 8 арқылы, оны қосатын ажыратқыш 7 планетарлық ажыратқыш 5, сетьтен ажыратылған қозғалтқыштың 4б білігі және редуктор 2 арқылы беріледі. Қозғалтқыштар 4 және 10 бір уақытта қосылмайды. Жүйені механикалық тексеру, тежегіш 3 арқылы жүзеге асырылады.

Мұндай жүйенің реттелу диапазоны 3:1-ден 80:1- ге дейін болып, оның шамасы, редуктордың 8 және ажыратқыштың 5 беріліс санына, сондай-ақ, 4 және 10 қозғалтқыштарының бұрыштық жылдамдықтарының қатынасына байланысты.

Қозғалтқыштарды қосудың потенциометрлік схемасы, оларды күштік және тежегіш режимдердеқосқанда, көтергенде, қозғалтқанда, сондай-ақ орнықталған төмендетілген жылдамдық аймақтарында қанағаттанарлық сипаттамаларды алуға мүмкіндік береді.

Өзгермейтін кернеулі, сетьтен қоректенетін тізбектеліп қоздырылушы қозғалтқыштар металлургия өнеркәсібінде қолданылатын техналогиялық крандарында кеңінен қолданылады.

Электромашиналық түрлендіргішті барлық жүйелердің ішінде крандық электржетектерінде ең көп таралыс талқанына Г-Қ жүйесі, тұрақты токты Г-Қ жүйесі, қалаған жұмыс режимінде жылдамдықты орнықты төмендетуді, ал көтеру механизмдерінде, сонымен бірге күштік жүкті түсіру режимінен автоматтық түрде тежегіш режиміне артықшылықтары, күштік коммутациялық аппараттың минималдығы, жылдамдықты реттеудің тіпті экономикалылығы және өтпелі процесстер кезінде болмашы ғана шығынданатындығы болып табылады.

G-Генераторының және қозғалтқыштың қоздыру орамалары; R1 және R2- резисторлар; КМ1 және КМ2 «алға жцне артқа» жүру түйіспелері. Сурет-3. Генератор- қозғалтқыш жүйесіндегі электржетегінің принципиалдық схемасы.

Генератор-қозғалтқыш жүйелерінде (сурет 3) реттелуші кернеу генератор тұрақты токты қозғалтқыштың якорына беріледі. Қозғалтқышта реттелуші қоздырғыш токты тәуелсіз қоздырғыш бар, соның арқасында бұл жүйеде айналу жиілігін екі зоналық реттеумен жүзеге асырылады: генератордың кернеуін азайту жолымен айналу жиілігін азайту және қозғалтқыштың қоздырғыш тогын азайту жолымен айналу жиілігін ұлғайтады.

Жай Г-Қ жүйесінің жылдамдықты реттеу диапазоны 20:1 болуы мүмкін, ал әртүрлі кері байланыстарды қолдану арқылы, оны 50:1 және одан жоғарлатуға болады.

Крандық электржетектерінде қолданылатын, Г-Қ жүйесінде бірнеше типтік шешімдер пайда болады, олар ірі және өте жауапты бөлімдерге арналған болып, оған жататындары, кенді-көпірлі қайыражүктеуші ірі орнатушы крандары, кемелік-порттық крандары және т. с. жатады, олардың мезанизмдерінің қуаты 200 кВт –қа дейін жетеді. Жақсы реттелу сипаттамасына және ұзақ тұтыну мерзіміне ие болып отырып, Г-Қ жүйесі, сондай-ақ қанағаттанарсыз масса тұлғалық сипаттамасына да ие, сондықтан оларды пайдалану шектелген. Сонымен бірге бұл жүйені тұрақты түрде күту және оның профилактикалық күту шығындары да жоғары болады. Сондықтанда кейінгі жылдары Г-Қ жүйесіне ұқсас ТТ-Қ (тиристорлық түзеткішті-қозғалтқышты) жүйесі кеңінен қолданыла бастады. ТТ-Қ жүйесінде, тұрақты токты электромашиналық түрлендіргіштің орнына, тристорлық құрылғы қолданылады. ТТ-тристорлық түрлендіргіш, бұл айнымалы токты тұрақты токтын шығушы параметрлерін (токтың және кернеудің шамалары) берілген заңдылық бойынша реттелуші түрлендіргіш құрылғы. Тиристорлық түрлендіргіштер, қозғалтқыштың якорлық тізбегін және оның қоздыру орамаларын қоректендіруге арналған. Тұрақты кернеулі ТТ пайдаланудан, Г-Қ жүйесінде айналушы түрлендіргіштерді қолданғанда, практика жүзінде тап сондай сипаттаманы іске асыруға мүмкіндік береді. Бірақта сол айналушы түрлендіргіштермен салыстырғанда, ТТ (тристорлық түрлендіргіштер) энергетикалық және экономикалық біраз жоғарылау көрсеткіштерге ие. Айнымалы токпен қоректенетін крандармен салыстырғанда, ТТ-дің механикалық төзімділігі, ұзақ өміршеңдігі , еүтуді көп талап етпейтіндігі, тұрақты токта істейтін қозғалтқыштарды крандарда кеңінен пайдалануға мүмкіндікбереді. Сондықтанда, жаңадан жобаланып жатқан крандар электржетектерінде статикалық түрлендіргіштерге артықшылықтар береді. Қуаты 50 кВт-тан артықтау крандықмеханизмдердің электрлік жетектері үшін тиристорлық түрлендіргіштердің келешегі жоғары.

ТТ-лар бір фазалық және көп фазалық түзету схемасы орындалады. Бір фазалық схемадағылар тәртіп бойынша салыстырмалы үлкен индуктивтік қарсылықты тізбектерде қолданылады. Бұл, тәуелсіз ораманың тізбектері, сондай-ақ онша үлкен емес қуаттағы (15 кВт-қа дейінгі) қозғалтқыштардың якорлық тізбегін қоректендіруге және сиректеу қоздыру орамасын қоректендіруге қолданылады. Бірфазалықпен салыстырғанда көпфазалық бірқанша артықшылықтарға ие. Оладың негізгілері болып: түзетілген кернеудің және токтың бүлкілі (пульсация) кішкентай, трансформаторлар және тиристорлар жақсы пайдаланылады, қоректенетін сетьтегі фазалық жүктеменің симметриялылығы болып табылады.

Қозғалтқыштар якорлық тізбектерін қоректендіруге арналған ТТ-ның күштік схемасы, реверсивті емес (тиристорлар тобына бір түзеткіш) және реверсивті (сурет-4 көрсетілген, екі түзетушілік топты) түрде жасалады.

Сурет 4. Тиристорлық түрлендіргіш қозғалтқыш жүйесіндегі қозғалтқышының принципиалдық схемасы.

Бір топ түзеткішпен, ал басқа топ инверторлық режимде жұмыс істейді. Басқару импульстары әрбір фазаның тиристорларына берілуі қажет, бұл үшін басқару жүйесі әртүрлі фазалық кернеумен үйлестірілген (синхронизированный) соған лайықты сондағы біріктемелерді (блок) ұстауы керек.

Тиристорлық түрлендіргіштер қоздыру тізбегі үшін реверсивтелмейтін түрде жасалады. Жүккөтеру механизмдерінің электржетектері үшін қуаттылығы 230 кВт-қа дейінгі ЛТРК түрлендіргіштер жиілігі 50Гц, кернеуі 380 В, айнымалы ток сетінен қоректенеді. Түзеткіштің схемасы- үшфазалы.