Способ формирования режима силового спуска груза в электроприводе механизма подъема с динамическим торможением самовозбуждением

Способ формирования режима силового спуска груза в электроприводе механизма подъема с динамическим торможением самовозбуждением

Е.В. Попов, канд. техн. наук
ООО «Кранприборсервис»

Рассмотрены и проанализированы различные используемые в настоящее время схемы, обеспечивающие режим силового спуска на малых скоростях в электроприводах на основе асинхронного двигателя с фазным ротором. Разработан способ, при котором получение жесткой характеристики в режиме силового спуска производится импульсно-ключевым регулированием. Тормозной спуск в предлагаемой схеме осуществляется в режиме динамического торможения самовозбуждением. Способ может применяться при создании новых и модернизации существующих крановых электроприводов.

Идеальный электропривод механизма подъема должен формировать механические характеристики, лежащие в четырех квадрантах и представленные на рис. 1. Их можно получить лишь в электроприводе с управляемым преобразователем - тиристорным выпрямителем, преобразователем частоты или в системе генератор - двигатель.
Такие электроприводы традиционно применяются в основном на высотных башенных кранах и интенсивно работающих кранах металлургического производства. Несмотря на массовое применение преобразователей частоты наиболее распространенными в настоящее время являются электроприводы на основе асинхронного двигателя с фазным ротором (рис. 2). Режим динамического торможения самовозбуждением позволяет получить жесткие механические характеристики в четвертом квадранте (рис. 3) при достаточном для большинства кранов диапазоне регулирования скорости.
Однако, представленные на рис. 3 механические характеристики имеют существенный недостаток - отсутствие режима силового спуска на малых скоростях, поскольку характеристики 1С и 2С не имеют продолжения в третьем квадранте. В электроприводах такого типа невозможно получить малую скорость опускания легкого груза, не преодолевающего потерь в механических передачах (третий квадрант механических характеристик). Причем масса такого груза в зависимости от значения КПД механизмов крана может достигать 20% от номинальной грузоподъемности. Кроме того, отсутствует также устойчивая пониженная скорость подъема (характеристика 1П) применяющаяся для обтяжки строп. Для кранов, осуществляющих монтажные операции, например, башен-буждением вспомогательный двигатель включается в направлении спуска. При этом путем сложения механических характеристик обоих двигателей получается суммарная характеристика (рис. 5), лежащая во втором и третьем квадрантах. Кроме того, при работе в направлении подъема производится сложение механических характеристик основного двигателя, работающего в направлении подъема с включенным в цепь ротора сопротивлением, и вспомогательного двигателя, также работающего в направлении подъема - характеристика 1П.
Данная схема на протяжении 20 лет широко применяется в электроприводе грузовых лебедок башенных кранов КБ-100, КБ-309, КБ-403, КБ-404, КБ-405, КБ-406, КБ-408, КБМ-401П, КБ-415, КБ-515.05, КБ-572, КБ-578.
Однако реализация указанного способа требует применения двух-двигательной лебедки специальной конструкции, что удорожает стоимость крана. Кроме того, такая лебедка имеет увеличенные габаритные размеры, что не позволяет применять ее на мостовых и козловых кранах.
Для обеспечения силового спуска используется также режим импульсно-ключевого регулирования. В такой схеме (рис. 6), если груз не опускается в режиме динамического торможения (характеристика 1С на рис. 7), оператор нажимает специальную кнопку. При этом отключается режим динамического торможения, и электродвигатель включается в режим силового спуска, а малая скорость достигается в режиме импульсно-ключевого регулирования (характеристика 1С). Режим импульсно-ключевого регулирования используется также для формирования характеристики 1П. Такая схема применяется на некоторых модификациях кранов КБ-309, КБ-408, КБМ-401 П.
Схема имеет ряд недостатков. Первый из них заключается в том, что в случае неправильных действий оператора (нажатие кнопки при опускании тяжелого груза) может произойти падение груза и разрушение механизма, поскольку опускание будет производиться на мягкой механической характеристике при скорости, намного превышающей синхронную. Для исключения указанного явления режим импульсно-ключевого управления включается под контролем ограничителя массы груза -специального прибора, измеряющего массу поднимаемого груза и при превышении грузом определенного порога размыкающем выходной контакт. Такие приборы используются на башенных кранах.
Вторым недостатком является то, что даже при опускании некоторых легких грузов происходит неконтролируемый разгон электропривода из-за изменения знака статического момента, так как КПД механизма не является постоянной величиной.
Таким образом, режим силового спуска при скорости меньше номинальной должен осуществляться без применения вспомогательной электрической машины. Схема должна исключать неконтролируемый разгон электропривода без применения ограничителя массы груза при изменении КПД, неправильных действиях оператора или неисправности ограничителя массы груза.

Скачать и распечатать полную версию

Комментарии закрыты.