Применение тиристорных преобразователей в крановых электроприводах

Асинхронные двигатели с фазным ротором обеспечивает диапазон регулирования скорости порядка 1:3 – 1:4. В большинстве случаев этого достаточно, но не всегда. В тех случаях, когда необходимо повысить производительность крана путем увеличения диапазона регулирования скорости и улучшения динамических характеристик, используют тиристорные электроприводы. При этом могут быть электропривод постоянного тока (ТП-Д) и две системы привода переменного тока: с тиристорным преобразователем частоты (ТПЧ-Д) и с тиристорным регулятором напряжения (ТРН-Д).

На рис. 3.3 показана схема тиристорного электропривода подъема с двигателем постоянного тока и с реверсивным выпрямителем в цепи якоря. Несмотря на то, что эта система отличается большими габаритами и массой преобразователя, она благодаря своей универсальности применяется наиболее часто. Диапазон регулирования скорости в замкнутых системах регулирования скорости с обратной связью по скорости составляет 1:25, а если использовать ослабление поля возбуждения, то 1:50. Реверсивность обеспечивается двумя преобразователями UZ1, UZ2 в цепи якоря двигателя. Преобразователь UZ3 в цепи возбуждения нереверсивный. Управление приводом осуществляется командоаппаратом SA. В схеме используется обратная связь по скорости через тахогенераторы BR и по току через трансформатор тока.

Простые короткозамкнутые асинхронные двигатели используются в составе тиристорных электроприводов с преобразователями частоты, но наибольшее применение на переменном токе нашли тиристорные регуляторы напряжения совместно с асинхронными двигателями с фазным ротором – на рис. 3.4. Реверсирование осуществляется контакторами КМ1, КМ2 в цепи статора. Для мощностей более 150 кВт вместо контакторных могут использоваться тиристорные реверсоры. Регулирование скорости осуществляется изменением напряжения статора и изменением реостата в цепи ротора.

Подъемные электромагниты.

Краны с подъемными электромагнитами применяются при погрузке и разгрузке различных ферромагнитных материалов (чушки, болванки, шары для помола руды, металлолом и т. д.) Грузоподъемность электромагнита заданных размеров зависит от квадрата ампервитков. Подъемные электромагниты изготавливаются обычно круглой формы и подвешиваются к стреле крана стальной цепью. Корпус электромагнита отливается из малоуглеродистой стали и имеет высокую магнитную проницаемость. Внутри корпуса имеется большое количество катушек, соединенных последовательно. Катушки питаются от выпрямителя через гибкий кабель, сматываемый со специального барабана. Подъемные электромагниты имеют большую индуктивность и большой остаточный поток. Поэтому для быстрого и полного сбрасывания груза, а также для ограничения напряжения применяют специальные схемы: обмотка электромагнита должна быть зашунтирована резистором соответствующей мощности, а при выключении электромагнита на обмотку кратковременно должно подаваться напряжение противоположной полярности меньшей величины.

Конструкция подъемных электромагнитов позволяет использовать их для работы с грузами, нагретыми до температуры 500 °С. Потребляемая мощность различных подъемных электромагнитов находится в пределах от 1,2 о 15,4 кВт, а грузоподъемность при подъеме плит или болванок соответственно от 1,8 до 45,0 т.

На рис. 3.5 приведена типовая схема управления подъемным электромагнитом. Чтобы поднять груз, необходимо включить выключатель SA. При этом катушка контактора КМ1 возбуждается, его контакты замыкаются и подключают обмотку электромагнита УМ к напряжению.

Контакт реле KV подаст питание в катушку размагничивания КМ2, который подключит катушку электромагнита YM, но с обратной полярностью. Это обеспечит снятие остаточного магнетизма и предотвратит прилипание мелких грузов. Через определенное время реле КТ разомкнет свой контакт и обесточит катушку контактора КМ2, который разомкнет свои контакты в цепи катушки электромагнита YM, в результате чего схема придет в исходное положение.

Существуют более сложные схемы управления подъемным электромагнитом с использованием тиристорного выпрямителя, управляемого от сельсинного электроаппарата. В этой схеме можно регулировать величину грузоподъемности, что важно при сортировке поднимаемого груза.

Тормозные электромагниты.

В металлургических кранах и других механизмах широко используются различные электромеханические тормоза. Все виды тормозов делятся на ленточные и колодочные. В первых к тормозному шкиву притягивается охватывающая лента, а во вторых – тормозные колодки. В кранах тормоз является важным элементом, обеспечивающим безопасность эксплуатации крана. Подъемный механизм крана должен оборудоваться нормально замкнутым тормозом, действующим за счет силы сжатия пружины при отключенном приводе. Подъемные механизмы кранов, служащих для перемещения жидкого металла, должны иметь не менее двух независимых тормозов. Каждый тормоз должен удерживать груз, составляющий 125 % номинального.

Привод тормоза включается и отключается одновременно с двигателем механизма. Привод тормозных устройств представляет собой электромагнит постоянного или переменного тока или электрогидравлический толкатель. Электромагниты тормозных устройств делятся на короткоходовые и длинноходовые. Короткоходовой привод имеет время включения (растормаживания) от 0,05 до 1,0 с, а длинноходовые – от 0,4 до 3,0 с.

На рис. 3.6 представлена схема питания электромагнита постоянного тока с форсировкой. Включение тормоза осуществляется контактом реле KV, который включает контактор КМ. Последний своим контактом включает цепь электромагнита YB, последовательно с которым включена катушка реле форсировки КА. Пусковой бросок тока катушки вызывает срабатывание реле КА и оно своими контактами шунтирует добавочный резистор R, обеспечивая включение катушки YB на повышенное напряжение. После включения катушки YB ток уменьшается, якорь реле КА отпадает, контакты КА размыкаются и напряжение на катушке YB снижается до номинального.