CC BY
75
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ КРАНОВ
Семинар № 17
ш я овышение производительности и эф-
-И--1 фективиого использования грузоподъёмных кранов может быть достигнуто с помощью реализации стабильных доводочных скоростей и повышения общего диапазона регулирования не только для специальных кранов со скоростями передвижения 1,6-2,0 м / с , но и для массовых кранов со скоростями передвижения до 1,0 м / с . В настоящее время стабильное регулирование скорости передвижения крана обеспечивается посредством применения системы импульсноключевого или фазо-импульсного регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с фазным ротором [1, 2].
Импульсно-ключевой или фазо-импульс-ный способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя в сочетании с режимом электродинамического торможения позволяет получить достаточно жёсткие механические характеристики как в двигательном, так и тормозном режимах. Механические характеристики 1, 2 электропривода, работающего в этих режимах, приведены на рис. 1. Наличие таких характеристик позволяет осуществлять передвижение крана с постоянной скоростью, как в двигательном, так и тормозном режимах. Это необходимо, так как кран обладает парусностью и момент сопротивления на валу двигателя может менять направление своего действия в зависимости от направления ветра. При встречном ветре момент сопротивления - реактивный, а при попутном - активный.
В существующих электроприводах переход из двигательного режима в тормозной и наоборот с целью поддержания скорости передвижения крана производится машинистом, что усложняет управление краном. При попутном ветре момент сопротивления на валу двигателя
снижается и при малой его величине частота вращения двигателя, согласно его механической характеристике, резко возрастает, а с ней и скорость передвижения крана. Для предотвращения возрастания скорости машинист переводит двигатель в тормозной режим, а с уменьшением скорости вновь переключает его в двигательный режим и таким образом поддерживается постоянство скорости. Всякий переход и одного режима в другой сопровождается бросками тока, а следовательно, и момента, что отрицательно сказывается на механической части привода и крана, а также приводит к раскачиванию груза.
Исключить режим раскачивания груза можно путём плавного перехода из одного режима в другой, реализацией системы автоматического перехода из двигательного режима в тормозной и наоборот при изменении направления действия момента сопротивления без участия машиниста.
На рис. 2 приведена электрическая схема электропривода механизма передвижения с импульсным регулированием и электродинамическим торможением с самовозбуждением [3]. Рассмотрим работу схемы. При подготовке схемы к работе рукоятка командоконтроллера находится в нулевой позиции. При этом включается реле КО , которое замыкает свой контакт КО , подключающее цепь управления к источнику питания, а замыканием другого контакта КО оно ставится на самопитание. Получает питание также катушка контактора динамического торможения КМд 2 и его включение приводит к замыканию контакт КМД 2 , шунтирующего часть резистора Кд .
Рис. 1. Механическиехарактеристики
Пуск двигателя М1 осуществляется переводом рукоятки командоконтроллера в положение 1 в зависимости от направления передвижения. При этом получает питание промежуточное реле К1, после включения которого, размыкается контакт К1. 1 в цепи катушки контактора динамического торможения КМд и замыкается контакт К1.2 в цепи линейного контактора КМ 1 или КМ2 в зависимости от направления передвижения крана. Включение одного из контакторов КМ 1 или КМ2 приводит одновременно к подключению статора двигателя М1 к сети и к включению контактора КМ3 гидротолкателя тормоза путём замыкания блок-контакта А1.5 или К2.5 . Это приводит к растормаживанию механизма передвижения и двигатель начинает разгон под управлением симисторного коммутатора А согласно механической характеристике 1 (рис. 1).
Подключение двигателя М1 к сети сопровождается включением реле времени КТ 1 и за-
мыканием его контактаКТ\.\, подключающим второе реле времени КТ 2 также к источнику питания. Одновременно с этим замыкается контакт КТ 1.2 , подключающий не отключаемую часть пускового резистора К к однофазному мостовому выпрямителю UZ 3 . Ток, протекающий через пусковые резисторы, создаёт падение напряжения в не отключаемой части, которое после её выпрямления подаётся на потенциометр К5 и далее на один из входов компаратора иі . На другой вход компаратора иі подаётся напряжение задания тока с потенциометра К8 . Разность этих напряжений положительна и транзистор УТ1 открывается. Ток, протекающий через коллектор-эмиттер транзистора УТ1 и оптоси-мистора № 2 вызывает его отпирание в цепи питания промежуточного реле К1 . Включение реле времени КТ2 и размыкание его контакта КТ 2 в цепи промежуточного реле К1 не приводит к его обесто-
чиванию, так как он зашунтирован оптосимисто-ром VS 2 .
В случае снижения нагрузки на валу двигателя (попутный ветер) его момент снижается, а с ним уменьшается и ток ротора. При токе ротора 12 = 0,1'12ном (гДе 12ном - номинальный ток ротора) падение напряжения, снимаемого с не отключаемой части резистора Я , становится меньше. Разность напряжений на компараторе Ш становится отрицательной и транзистор VI1 запирается, а вместе с ним размыкается цепь питания промежуточного реле К1 . Якорь реле К1 отпадает, его контакт КТ 1.2 размыкается и двигатель отключается от сети. Одновременно с этим замыкается контакт КТ1.1 и контактор динамического торможения КМД получает питание, срабатывает и замыкает свои контакты КМд, подключая трёхфазный мостовой выпрямитель Ц21 к двум обмоткам статора двигателя М1 . Электролитический конденсатор С1 разряжается на эти обмотки, создавая неподвижное в пространстве магнитное поле, которое во вращающемся роторе наводит ЭДС. Эта ЭДС создаёт ток, а следовательно, и момент. Двигатель переходит в режим электродинамического торможения с самовозбуждением без участия машиниста. Электропривод при этом работает тормозом, согласно механической характеристике 1 , изображённой во втором квадранте (рис. 1).
Выпрямленный ток ротора, протекающий по обмотке реле тока КА1 , вызывает его включение и размыкание контакта КА1 в цепи питания промежуточного реле К1. С отключением двигателя обесточиваются катушки реле времени КТ1 и КТ2 , которые переводят свои контакты в исходное положение. Замыкание контакта КТ 2 не восстанавливает
1. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановый электропривод: Справочник - М.: Энергоатомиздат, 1988 - 344 с.
2. Яуре А.Г., Боев B.C., Голев С.П., Певзнер Е.М. О применении электроприводов с импульсно-ключевым
цепь питания промежуточного реле К1, так как контакты КА1 и КМ3.2 - разомкнуты.
В случае, когда момент сопротивления вновь становится реактивным, ток, протекающий через обмотку реле тока КА1 , снижается и вызывает отпадание его якоря. Это приводит к замыканию контакта КА1 и к подключению катушки промежуточного реле К1 к источнику питание. Его контакты возвращаются в положение соответствующее двигательному режиму, т.е. контактор динамического торможения КМД отключается,
а линейный контактор КМ1 или КМ2 включается и электропривод вновь переходит в двигательный режим и начинает работать согласно механической характеристике 1, расположенной в первом квадранте (рис. 1).
При переводе рукоятки командоконтролле-ра в позицию 2 включается контактор КМ4 , замыканием контактов которого шунтируется первая ступень пускового резистора Я и двигатель переходит на новую механическую характеристику 2. При этом размыкается блок-контакт КМ4.2 и катушка контактора динамического торможения КМд 2 обесточивается, а его контакт КМД 2 размыкается, вводя в цепь выпрямленного тока ротора резистор Яд .
При переходе двигателя в режим электродинамического торможения его механическая характеристика 2 изображается во втором квадранте (рис. 1).
Выводы
Разработанная электрическая схема автоматического управления электроприводом механизма передвижения грузоподъёмных кранов позволяет обеспечить постоянство скорости передвижения независимо от направления действия момента сопротивления без участия машиниста.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
регулированием для крановых механизмов передвижения - М.: ВНИИТТМаш, 1986. - с.43-50.
3. Заявка на изобретение за №2005101938, приоритет от 27.01.2005 г.
— Коротко об авторах -----------------------------------------
Малиновский Анатолий Кузьмич - профессор, доктор технических наук, Ткаченко Павел Викторович - аспирант,
Московский государственный горный университет.
