Электропривод кранов. 
Электрический привод

Электрические краны — основные электроприводные установки циклического действия большой грузоподъемности (рис. 2.32).

В сельскохозяйственном производстве основное применение нашли консольные и мостовые краны, используемые в основном.

Рис. 2.32. Технологические схемы подъемных кранов:

а — консольного, б — мостового, в ~ козлового, г — портального, д — башенного внутри производственных помещений, и козловые краны, используемые на открытых площадках для выполнения разгрузочных и погрузочных работ. Башенные и портальные краны в сельскохозяйственном производстве из-за его особенностей по существу практического применения не имеют. Большинство узлов кранового оборудования, особенно связанных с механизмами подъема и передвижения, выполняют однотипными для многих конструктивных вариантов кранов. Вследствие этого эксплуатация кранового электрооборудования упрощается, так как различные краны комплектуют серийными электродвигателями, типовыми панелями управления и защиты, контроллерами и другим электрооборудованием. Электропривод кранов многодвигательный. Отдельные механизмы кранов имеют самостоятельный электропривод и выполняют подъем и опускание груза, передвижение грузовой тележки, поворот стрелы, поворот и передвижение крана.

Подъемный механизм должен работать с большим диапазоном регулирования скорости, так как наряду с большими скоростями подъема требуются малые скорости при опускании груза. Все механизмы крана рассчитывают на быстрый разгон и торможение для повышения производительности работы. Вместе с тем, пуск механизмов должен быть плавным. Электродвигатели кранов должны обладать большой перегрузочной способностью и мягкой механической характеристикой, обеспечивающей при изменении нагрузки значительное изменение частоты вращения для исключения рывков и ударов.

Режимы работы. В зависимости от загрузки механизмов, относительной продолжительности включения, окружающей температуры, годового и суточного использования кранов различают: легкий, средний, тяжелый и особо тяжелый режимы их работы. В легком и среднем режимах работают механизмы подъема и поворота стрелы, передвижения кранов (частота включений до 120 ч^-'). В тяжелом — грузоподъемные лебедки, механизмы поворота стрелы (частота включений до 240 ч^-1). В особо тяжелых условиях — краны, электроприводы механизмов которых имеют по технологии работы частоты включений до 400…500 ч^-1.

Защита от аварийных режимов. Для подвода электропитания к электроприводам крана с защитой от аварийных режимов краны оборудуют вводными щитовыми панелями ППЗБ при питании от сети постоянного тока и ПЗКБ — переменного тока. Защитная панель — комплектное устройство, в котором установлены: общий рубильник подачи питания, линейный контактор для обеспечения нулевой защиты и размыкания цепи при срабатывании нулевой защиты, предохранители, максимально-токовые реле, а также кнопка включения линейного контактора. Включение электропитания защитной панели осуществляют специальным ключом-маркой.

Электроприводы с релейно-контакторной аппаратурой. Управление электроприводами крановых механизмов осуществляют силовыми контроллерами (мощность двигателей до 30 кВт) и сложными комплектными устройствами, содержащими магнитные контроллеры с преобразователем энергии и без него. На рисунке 2.33 приведены схема включения и механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором в составе электропривода крана, управляемого силовым кулачковым контроллером типа ККТ-61А. Этот электропривод применяют для механизмов передвижения и подъема кранов. Питание электропривода осуществляют через вводную панель типа ПЗКБ. Коммутация резисторов цепи ротора выполнена несимметричной. Силовой контроллер QM имеет по пять фиксированных рабочих положений для прямого и обратного вращений двигателя М и одно фиксированное в середине — нулевое (0). Номера механических характеристик (рис. 2.33) соответствуют рабочим положениям контроллера. Фиксированные положения QM на схеме обозначены пунктиром. Замыкания коммутируемых цепей отмечены точками.

В первом положении контроллера Вперед (Подъем) замкнуты цепи 2 и 4, при этом обмотка статора двигателя подключается к.

Рис. 2.33. Электрическая схема включения (а) и механические характеристики (б) асинхронного двигателя с фазным ротором, управляемого силовым контроллером.

ККТ-61А:

М— электродвигатель; У —тормозной электромагнит; О—рубильник; К.М1 — контактор; QM— силовой контроллер; F1 и F2— предохранители; КЛ — максимальное токовое реле; F3— контакт аварийного выключателя; SQ1 …SQ3— koiпакты механических блокировок сети при включенных рубильнике Q и линейном контакторе KML Сопротивления в цепи ротора полностью введены. В первом положении Назад (Спуск) замкнуты цепи 1 и 3, чем обеспечивается изменение порядка чередования фаз на обмотке статора и соответственно изменение направления вращения двигателя. Одновременно с двигателем включается тормозной электромагнит, растормаживающий механизм. При дальнейшем перемещении рукоятки контроллера в положения 2…5 происходит шунтирование ступеней резисторов цепи ротора и выход на механические характеристики 2…5. Характеристика 1 с малым вращающим моментом при пуске обеспечивает выборку люфтов в механизме и натяжение каната крана, если осуществляется привод механизма подъема. При мягкой механической характеристике по мере натягивания тросов вращающий момент электродвигателя нарастает, а частота вращения уменьшается вплоть до нулевой. Поэтому в самом начале перемещения груза динамические нагрузки в механической системе минимальны и соответствуют технологическим требованиям. Резисторы в цепи ротора шунтируются несимметрично. Это позволяет уменьшить число цепей контроллера при обеспечении требуемого числа механических характеристик двигателя электропривода.

Для защиты электроустановки от аварийных режимов в цепь катушки линейного контактора КМ1 последовательно включены контакты: блокировки люка SQ1, подъема SQ2 и опускания SQ3 груза; максимально-токового реле КА и аварийного выключателя F3. Таким образом, нулевая защита обеспечивается включением линейного контактора КМ], конечная — контактами путевых и выключателей SQ2 и SQ3, максимальная — максимально-токовым реле КА, дополнительные блокировки — контактами F3 и SQ1.

При использовании магнитного контроллера вместо силового процесс управления электроприводом облегчается, так как оператор осуществляет управлением малогабаритным командоконтроллером, а коммутацию сильноточных электрических цепей — контакторами. Реализуемые же механические характеристики электропривода остаются прежними.

Тиристорные преобразователи и тиристорные регуляторы. В крановых электроприводах применяют комплектные устройства с использованием силовых полупроводниковых приборов, что позволяет создать принципиально новые системы электроприводов, отличающихся более высокими качественными показателями, чем электроприводы с релейно-контакторной аппаратурой. Для крановых приводов налажено серийного производство тиристорных преобразователей постоянного тока АТРК, тиристорных преобразователей частоты ТТС и ПЧИ и тиристорных регуляторов напряжения переменного тока РСТ.

На рисунке 2.34 приведена функциональная схема кранового электропривода с тиристорным регулятором РСТ. Применение такого электропривода позволило расширить диапазон регулирования частоты вращения двигателя до 10:1 (вместо 3:1 при релейноконтакторном управлении), повысить плавность регулирования и стабильность частот вращения, увеличить быстродействие электропривода за счет регулирования момента двигателя в динамических режимах при пуске и торможении. Управление электроприводами с тиристорными регуляторами РСТ осуществляют с помощью магнитного контроллера ТТЗ, который по конструкции аналогичен магнитным контроллерам серии ТА и ТСА. С помощью командоконтроллера КК выполняются управление контактором ускорения КМ5 и изменение задания частоты вращения (угловой скорости) в блоке БЗС, через который в функции времени осуществляется воздействие на следующий контактор ускорения КМ4 цепи ротора. Разность сигналов задания от БЗС и тахогенератора BR усиливается усилителями У1 и УЗ. К выходу УЗ подключено логическое релейное устройство БЛ, имеющее два устойчивых состояния: одно соответствует включению контактора КМ2

Рис. 2.34. Функциональная схема кранового ЭГТ с тиристорным регулятором напряжения РСТ:

Q— вводной рубильник; ТА — трансформатор тока; KMJ — линейный контактор; VS1, VS2— силовые тиристоры; FI, F2— предохранители; КМ2, КМЗ — контакторы реверсирования; BR — тахогснсратор; R1…R3 — силовые резисторы; КМ4, КМ5— ускорительные контакторы; КК— командоконтроллср; БЗС — блок задания скорости; БЛ— блок логики; РУ—реверсирующее устройство; У…УЗ— усилители; НТ, ТО — блоки наличия тока и токоограничения; БЗ — блок зашиты прямого направления вращения двигателя Ml, второе — включению контактора КМЗ обратного направления вращения. Одновременно с изменением состояния логического устройства БЛ реверсируется сигнал в цепи устройства РУ. Затем сигнал с согласующего усилителя У2 суммируется с сигналом обратной связи по току статора от блока ТО и подается на вход блока фазового управления тиристорами БФУ. Блок БФУ, воздействуя на угол открытия силовых тиристоров VS1 и VS2, устанавливает необходимый уровень напряжения обмотки статора, зависящий от положения ручки командоконтроллера К К к момента нагрузки на валу двигателя. Блок наличия тока НТ, воздействуя на блок логики БЛ, исключает переключение контакторов направления КМ2 и КМЗ пол током.

Электропривод с тиристорным регулятором РСТ имеет защиты: нулевую, максимально-токовую, конечную, от перенапряжения и токов короткого замыкания. Он может быть использован как для привода механизмов подъема, так и передвижения различных кранов.

В системах управления ЭП (рис. 2.33) и исходной (рис. 2.34) предусматривают изменение частоты вращения асинхронного двигателя привода изменением сопротивления силовых резисторов цепи ротора двигателя. При использовании тиристорного регулятора напряжения типа РСТ возникает дополнительная возможность изменять частоту вращения ЭП изменением напряжения питания обмотки статора.

Существуют и другие способы регулирования частоты вращения крановых ЭП. Так, для привода подъемной лебедки кранов, особенно при работе с малыми грузами, используют двухдвигательный ЭП, привод с тормозным (вихревым) генератором на валу, привод с многоскоростным асинхронным двигателем и др.