Файл: Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов.pdf

в генераторный режим п момент двигателя становится тормоз­ ным. При резком снижении частоты наблюдается следующее (рис. 60, а, б; устройства коммутации не показаны). Пусть вы­ ключены тиристоры 1 и включены тиристоры 3. До этого тири­ сторы 1 и 2 горели. Коммутация тиристоров происходит мгно­ венно, но так как ток коммутируемой фазы индуктивный, то под действием э. д. с. фазы (см. полярность на рис. 60, б) ток про­ должает замыкаться по контуру: фаза А — фаза С — тиристор

от него. Это, в свою очередь, приводит к возрастанию напряже­ ния UG1 на конденсаторе С1. При Ucl > Ur генератор постоянно­ го тока переходит в двигательный режим, вращаясь в том же направлении, что и дизель.

Конденсатор С1 необходим для генераторного режима, так как за период каждая пара фаз 3 раза отдает энергию источнику постоянного тока и 3 раза эта энергия забирается от конденсато­ ра на контур намагничивания асинхронного двигателя. Диапазон

регулирования системы 1: = 1 : 23. Она обеспечивает

жесткие характеристики в двигательном и генераторном режиме, плавность разгона и замедления и пусковые моменты не менее 1,4— 1,5 от номинального момента, что особенно важно для кра­ нов (режим работы с подхватом).

112

3.ДИСКРЕТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА КРАНОВОГО МЕХАНИЗМА ОТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

СНЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

Преобразователи частоты с непосредственной связью по­ зволяют получить характеристики, почти параллельные одна другой, а также рекуперативный режим. Под преобразователем частоты с непосредственной связью понимают преобразо­ ватели, в которых нельзя конструктивно разграничить выпрямительную и инвертор­ ную части.

С применением преобра- кз зователей частоты в виде фазорасщепителей количество тиристоров в силовой схеме уменьшается. В преобразо­ вателях частоты с непосред­ ственной связью вентили, обеспечивающие искусствен­ ную коммутацию, отсутству­ ют. Поэтому масса таких преобразователей в 6—8 раз меньше, чем масса преобра­ зователей частоты со звеном постоянного тока.

Силовая схема преобра­ зователя (рис. 61) состоит из трех одинаковых ячеек. В

Рис. 61. Силовая схема преобразо­ вателя частоты с непосредствен­ ной связью

каждой ячейке четыре тиристора (1—4\ 5—8\ 9— 12). Первичная обмотка однофазного согласующего трансформатора ТС при­ соединяется к двум из трех фаз синхронного генератора дизель* электрической установки крана. Вторичная обмотка трансфор­ матора ТС имеет несколько отводов (ai — cz4), которые обеспе­ чивают разную величину вторичного напряжения, соответст­ вующего определенной частоте (16,7; 8,3; 5,6; 2,8 Гц), для того, чтобы было выдержано соотношение U/f. Поэтому в дальнейшем под отводом трансформатора будем понимать определенную час­ тоту и определенное для этой частоты напряжение.

11?

В диагонали постоянного тока включены индуктивные (для ограничения силы уравнительных токов между группами тири­ сторов) сопротивления Др1 — Дрб, к трем общим точкам кото­ рых подключается трехфазная нагрузка — асинхронный коротко-

Рис. 62. Очередность включения трех групп силовых тири­ сторов

пряжения трехфазную систему. Для этого соответствующие груп­ пы вентилей переводятся цикличе­ ски из инверторного режима в вы­ прямительный (с частотой, соот­ ветствующей частоте трехфазного напряжения на двигателе). Оче­ редность включения силовых ти­ ристоров для частоты 8,3 Гц пока­ зана на рис. 62. Схема управле­ ния показана на рис. 63

Генератор выпрямительных импульсов ГВИ с усилителем УВИ и кольцевое переключающее

Рис. 63. Схема управления преобразова­

устройство КПУ обеспечивают через трансформаторы управле­ ния ТУ подачу на тиристоры силовой схемы импульсов, соответ­ ствующих выпрямительному режиму работы тиристоров силовой схемы, в последовательности, необходимой для преобразования тока однофазного в трехфазный пониженной частоты.

Генератор инверторных импульсов ГИИ с усилителем инвер­ торных импульсов УИИ через те же трансформаторы ТУ обеспе­

■44

чивает подачу импульсов управления, соответствующих инвер­ торному режиму работы тиристоров силовой схемы, для цикли­ ческого перевода тиристоров из выпрямительного режима рабо­ ты в инверторный. Тем самым достигается устойчивая работа преобразователя при активно-индуктивной нагрузке на выходе (например, асинхронного двигателя).

Регулирующее устройство РУ позволяет одновременно регу­ лировать фазы импульсов управления, соответствующие выпря­ мительному режиму работы, по отношению к напряжению питаю­ щей сети. Устройство РУ воздейству­ ет на генератор ГВИ, изменяя эф­ фективное значение трехфазного на­ пряжения на выходе преобразовате­ ля на делительное устройство ДУ, изменяя частоту включения импуль­ сов управления, соответствующих выпрямительному и инверторному режимам работы. Последнее, в свою*1

очередь, вызывает изменение частоты трехфазного напряжения на выходе преобразователя.

Блок защиты БЗ обеспечивает полное исключение импульсов управления, соответствующих выпрямительному режиму работы. Это требуется для бесконтактного отключения нагрузки при по­ лучении от датчика ДАР сигнала аварийного режима.

Блок питания БП дает возможность питать схему управления переменным током, соответствующим частоте и фазе питающей сети, а также выпрямленным током.

Схемой преобразователя предусмотрена возможность регули­ рования напряжения на выходе преобразователя независимо от вторичной частоты. Характеристики 11 = f(M) изображены на рис. 64. Контроллером производится переключение с одного от­ вода на другой с разрывом по времени между переключениями. Можно включать отводы бесконтактным способом (тиристорная схема). Переход из двигательного в генераторный и вновь в дви­ гательный режим показан характеристикой а — б — в.

В первом положении контроллер включает двигатель «вперед» («назад»). При следующем положении контроллера включаются отводы на 2,8 Гц; 5,6; 8,3 и 16,7 Гц. Двигатель разгоняется плавно без рывков тока (рис. 65) при переходе с характеристики одной частоты на характеристику другой частоты. Наконец, на послед­ ней ступени (отводе) двигатель переходит на характеристику

115

с частотой 50 Гд. Двигатель автоматически переходит’ из двига­ тельного в генераторный (тормозной) режим при проворачивании грузом вала двигателя или при замедлении, когда он с характе­ ристики большой скорости переходит на характеристику с мень­ шей скоростью.

Чтобы избежать влияния однофазной нагрузки на синхрон­ ный трехфазный генератор, можно применить трансформатор Скотта для питания от трехфазной сети двух (или кратного двум) однофазных нагрузок. Для этого используют два однофазных трансформатора. Вместо трансформатора Скотта можно приме-

Рис. 65. Осциллограмма скорости разгона и замедления асинхронного двигателя при подъеме и опускании груза массой 7 т

нить однофазный синхронный генератор, соединенный с двига­ телем.

На кране необходимы два преобразователя: один для пита­ ния двигателей главного подъема и передвижения, другой — для питания двигателей поворота, стрелы, вспомогательного подъема.

Преимущество схемы — генераторное торможение без допол­ нительных элементов, усложняющих схему. Недостаток — про­ межуточный трансформатор, значительно усложняющий схему по сравнению со схемой с реостатным управлением.

4.НЕПРЕРЫВНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

СНЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

Привод включает в себя тиристорный преобразователь час­ тоты с непосредственной связью и естественной коммутацией, а также асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серийного исполнения. Предел регулирова­ ния по частоте 0— 20 Гц.

Преобразователь частоты (рис. 66), разработанный ВНИИЭЛЕКТРОМАШем, предусматривает силовой трансформатор, вторичная обмотка которого должна иметь выведенный нулевой

116

провод. Число входных и выходных фаз равно трем. Частота вы­ ходного напряжения регулируется плавно в диапазоне до 20 Гд. Выходное напряжение регулируется от нуля до номинальной величины. Диапазон регулирования скорости 1 : 10.

Управление выходной частотой и величиной выходного напря­ жения может быть выполнено по одному из трех способов: раз­ дельное или связное ручное регулирование / и U; связное ручное регулирование / и U с подрегулировкой U с помощью обратной

-3808

Рис. 66. Принципиальная электрическая схема управления асинхронным двигате­ лем с непосредствен­ ной связью и непре­ рывным регулирова­ нием:

1 — быстродействую­ щие предохранители; I— VI — группы тиристоров

связи по частоте ротора; регулирование U и / по какому-либо технологическому параметру (скорости).

Как видно из схемы на рис. 64, защита осуществляется авто­ матическими выключателями и быстродействующими предохра­ нителями.

Устройство частотного пуска позволяет пускать двигатель с максимальным моментом. Это уменьшает время пуска по срав­ нению с прямым пуском в 1,5—2 раза, и двигатель при этом ра­ ботает без толчков тока.

Весьма важным требованием для привода подъемных меха­ низмов кранов является увеличение скорости подъема порожнего крюка и малых грузов. Описываемый преобразователь частоты с непосредственной связью позволяет получить (при использо­ вании асинхронных двигателей с фазным ротором) скорость вы­ ше синхронной

где fs и fBC— частота питания соответственно статора и ротора.

117

Для получения скорости пвс ротор двигателя питается от сети частотой 50 Гц, а статор — от преобразователя частоты. При определенном чередовании фаз статора и ротора может быть по­ лучена сверхсинхронная скорость (например, пвй = 1,4 ппоы). Однако значительным недостатком этого преобразователя яв­ ляется необходимость переходить скачком от оборотов при час­ тоте 20 Гц на обороты при частоте 50 Гц и наоборот. Для плав­ ного регулирования можно применить синхронный генератор на­ пряжением частотой 100 Гц, что для стреловых самоходных кранов нельзя считать обоснованным решением.

Частотное управление обеспечивает работу кранов на всех режимах. При частотном управлении асинхронный двигатель работает на характеристиках, позволяющих автоматически пе­ рейти из двигательного в генераторный квадрант. Сложность блоков управления не является препятствием к их внедрению, так как отдельные блоки должны быть взаимозаменяемы. Кроме того, в системе частотного управления электроприводом устанав­ ливаются короткозамкнутые двигатели, простые по устройству и надежные в эксплуатации. Тиристоры и кремниевые диоды весьма надежны. Усложнение (и значительное) схем блоков уп­ равления вызывается многочисленными ' видами защиты тири­ сторов, что не оправдано. Достаточно иметь только максималь­ ную защиту от перегрузок и токов короткого замыкания.

5.СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

СТРЕЛОВЫХ САМОХОДНЫХ КРАНОВ ПРИ / = const

На рис. 67 изображена схема бесступенчатого регулирования асинхронного двигателя вращения стрелового самоходного кра­ на с противо-э. д. с. в цепи ротора. Для создания противо-э. д. с. в цепи ротора применен магнитный усилитель. Напряжение от выпрямителя 1В подается на балластное сопротивление RC. Выпрямленное напряжение от магнитного усилителя через вы­ прямитель 2В также подается на это же балластное сопротивле­ ние. Напряжение на задающую обмотку ОУ1 магнитного усили­ теля МУ подается от сельсина С через выпрямитель 1ВСУ и со­ противление 1ДС. Сельсин встроен в командоконтроллер.

Обмотка смещения ОУ2 получает питание от выпрямителя 2ВСУ через добавочное сопротивление 2ДС. Сила тока в обмот­ ке смещения устанавливается такой, что при отсутствии тока

вобмотке управления ОУ1 на выходе усилителя МУ сила тока

всиловых обмотках МУ почти равна нулю.

Внулевом положении ручки командоконтроллера сельсин выдает максимальный сигнал. При переводе ручки контроллера

вкрайнее положение сигнал уменьшается до нуля. При установ­ ке ручки контроллера в первое положение контактор К замыкает

контакт в цепи ОУ1. Во втором положении замыкаются контак­

118.