Pemacu elektrik automatik bagi mekanisme kren dengan kawalan thyristor

Sistem moden pemacu elektrik mekanisme kren terutamanya dilaksanakan menggunakan motor tak segerak, yang kelajuannya dikawal oleh kaedah penghubung geganti dengan memasukkan rintangan ke dalam litar pemutar. Pemacu elektrik sedemikian mempunyai julat kawalan kelajuan yang kecil dan apabila memulakan dan berhenti mencipta tendangan dan pecutan besar, yang menjejaskan prestasi struktur kren, membawa kepada hayunan beban dan mengehadkan penggunaan sistem sedemikian pada kren dengan ketinggian dan pengangkatan yang meningkat. kapasiti .

Perkembangan teknologi semikonduktor kuasa memungkinkan untuk memperkenalkan penyelesaian asas baharu dalam struktur pemacu elektrik automatik pemasangan kren. Pada masa ini, pemacu elektrik boleh laras dengan motor DC yang digerakkan oleh penukar thyristor yang berkuasa digunakan pada mekanisme mengangkat dan menggerakkan kren menara dan kren jambatan - sistem TP - D.

Kelajuan motor dalam sistem sedemikian dikawal dalam julat (20 ÷ 30): I dengan menukar voltan angker. Pada masa yang sama, semasa proses sementara, sistem memastikan pecutan dan tendangan diperoleh dalam norma yang ditentukan.

Kualiti pengawalseliaan yang baik juga ditunjukkan dalam pemacu elektrik tak segerak, apabila penukar thyristor disambungkan ke litar pemegun motor tak segerak (AM). Menukar voltan pemegun motor dalam ACS tertutup membolehkan mengehadkan tork permulaan, mencapai pecutan lancar (penyahpecutan) pemacu dan julat kawalan kelajuan yang diperlukan.

Penggunaan penukar thyristor dalam pemacu elektrik automatik mekanisme kren semakin digunakan dalam amalan domestik dan asing. Untuk membiasakan diri dengan prinsip operasi dan kemungkinan pemasangan sedemikian, mari kita bincangkan secara ringkas dua varian skema kawalan untuk motor DC dan AC.

Dalam rajah. 1 menunjukkan gambarajah skema kawalan thyristor bagi motor DC teruja bebas untuk mekanisme mengangkat kren jambatan. Angker motor disuap oleh penukar thyristor boleh balik, yang terdiri daripada pengubah kuasa Tr, yang berfungsi untuk memadankan voltan penukar dan beban, dua kumpulan thyristor T1 — T6 dan T7 — ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​, reaktor pelicin 1UR dan 2UR, yang kedua-duanya merupakan reaktor pelicin yang dibuat tak tepu .

nasi. 1. Skim pemacu elektrik kren mengikut sistem TP-D.

Kumpulan thyristor T1 — T6 berfungsi sebagai penerus semasa mengangkat dan penyongsang apabila menurunkan beban berat, kerana arah arus dalam litar angker motor untuk mod ini adalah sama. Kumpulan kedua thyristor T7 — ​​T12, memberikan arah yang bertentangan dengan arus angker, berfungsi sebagai penerus semasa kuasa mati dan dalam mod sementara menghidupkan motor untuk menurunkan brek, sebagai penyongsang apabila berhenti dalam proses mengangkat beban atau cangkuk.

Tidak seperti mekanisme untuk menggerakkan kren, di mana kumpulan thyristor mestilah sama, untuk mekanisme mengangkat, kuasa thyristor kumpulan kedua boleh diambil kurang daripada yang pertama, kerana arus motor semasa kuasa mati adalah sangat kurang daripada semasa mengangkat dan menurunkan berat. bebanan.

Peraturan voltan diperbetulkan penukar thyristor (TC) dijalankan menggunakan sistem kawalan fasa nadi semikonduktor yang terdiri daripada dua blok SIFU-1 dan SIFU-2 (Rajah 1), setiap satunya membekalkan dua denyutan penembakan kepada yang sepadan thyristor diimbangi sebanyak 60 °.

Untuk memudahkan sistem kawalan dan meningkatkan kebolehpercayaan pemacu elektrik, skema ini menggunakan kawalan terkoordinasi TP boleh balik. Untuk ini, ciri-ciri pengurusan dan sistem pengurusan kedua-dua kumpulan mesti dikaitkan rapat. Jika denyutan buka kunci dibekalkan kepada thyristor T1 — T6, menyediakan mod operasi pembetulan kumpulan ini, maka denyutan buka kunci dibekalkan kepada thyristor T7 — ​​T12 supaya kumpulan ini disediakan untuk operasi oleh penyongsang.

Sudut kawalan α1 dan α2 untuk mana-mana mod operasi TP mesti diubah sedemikian rupa sehingga voltan purata kumpulan penerus tidak melebihi voltan kumpulan penyongsang, i.e. jika keadaan ini tidak dipenuhi, maka arus penyamaan yang diperbetulkan akan mengalir di antara dua kumpulan thyristor, yang juga memuatkan injap dan pengubah dan juga boleh menyebabkan tersandung perlindungan.

Walau bagaimanapun, walaupun dengan pemadanan sudut kawalan α1 dan α2 yang betul daripada thyristor kumpulan penerus dan penyongsang, aliran arus penyamaan ulang-alik adalah mungkin disebabkan oleh ketidaksamaan nilai serta-merta voltan UαB. dan UαI. Untuk mengehadkan arus penyamaan ini, reaktor penyamaan 1UR dan 2UR digunakan.

Arus angker motor sentiasa melalui salah satu reaktor, yang mana riak arus ini dikurangkan, dan reaktor itu sendiri sebahagiannya tepu. Reaktor kedua, yang melaluinya hanya arus penyamaan yang mengalir pada masa ini, kekal tidak tepu dan menghadkan iyp.

Pemacu kren elektrik thyristor mempunyai sistem kawalan gelung tunggal (CS) yang dibuat menggunakan penguat magnet penjumlahan boleh balik berkelajuan tinggi SMUR, yang disuap oleh penjana voltan segi empat tepat dengan frekuensi 1000 Hz. Dengan kehadiran kegagalan kuasa, sistem kawalan sedemikian membolehkan mendapatkan ciri statik yang memuaskan dan kualiti proses sementara yang tinggi.

Sistem kawalan pemacu elektrik mengandungi maklum balas negatif untuk voltan dan arus motor terputus-putus, serta maklum balas positif yang lemah untuk voltan Ud.Isyarat dalam litar gegelung pemacu SMUR ditentukan oleh perbezaan antara voltan rujukan Uc yang datang dari perintang R4 dan voltan maklum balas αUd yang diambil daripada potensiometer POS. Nilai dan kekutuban isyarat arahan, yang menentukan kelajuan dan arah putaran pemacu, dikawal oleh pengawal KK.

Voltan terbalik Ud dipotong menggunakan diod zener silikon yang disambungkan selari dengan belitan utama SMUR. Jika perbezaan voltan Ud — aUd lebih besar daripada Ust.n, maka diod zener mengalirkan arus dan voltan gegelung kawalan menjadi sama dengan Uz.max = Ust.n.

Mulai saat ini, perubahan dalam isyarat aUd kepada penurunan tidak menjejaskan arus dalam belitan utama SMUR, i.e. maklum balas negatif untuk voltan Ud tidak berfungsi, yang biasanya berlaku pada arus motor Id> (1.5 ÷ 1.8) Id .n.

Jika isyarat maklum balas aUd menghampiri isyarat rujukan Uz, maka voltan pada diod zener menjadi kurang daripada Ust.n dan arus tidak mengalir melaluinya. Arus dalam belitan utama SMUR akan ditentukan oleh perbezaan voltan U3 — aUd dan dalam kes ini maklum balas voltan negatif akan dimainkan.

Isyarat maklum balas semasa negatif diambil daripada dua kumpulan pengubah semasa TT1 — TT3 dan TT4 — TT8, masing-masing bekerja dengan kumpulan thyristor T1 — T6 dan T7 — ​​​​T12. Dalam penyalah arus BTO, voltan ulang-alik tiga fasa U2TT ≡ Id yang diperoleh pada perintang R dibetulkan, dan melalui diod zener, yang bertindak sebagai voltan rujukan, isyarat Uto.s disalurkan kepada belitan semasa SMUR , menurunkan hasil yang terhasil pada input penguat.Ini mengurangkan Ud voltan penukar dan mengehadkan Id arus litar angker dalam mod statik dan dinamik.

Untuk mendapatkan faktor isian yang tinggi bagi ciri-ciri mekanikal ω = f (M) pemacu elektrik dan untuk mengekalkan pecutan berterusan (penyahpecutan) dalam mod sementara, sebagai tambahan kepada sambungan yang disenaraikan di atas, maklum balas positif digunakan dalam litar mengikut tegangan.

Faktor keuntungan sambungan ini dipilih kpn = 1 / kpr ≈ ΔUy / ΔUd. mengikut bahagian awal ciri Ud = f (Uy) penukar, tetapi dengan susunan yang lebih kecil daripada pekali α bagi maklum balas negatif pada Ud. Kesan perhubungan ini dimanifestasikan terutamanya dalam zon ketakselanjaran sekarang, memberikan bahagian ciri yang mencelup tajam.

Dalam rajah. 2, a menunjukkan ciri statik pemacu angkat untuk nilai berbeza voltan rujukan U3 sepadan dengan kedudukan pengawal yang berbeza.

Sebagai penghampiran pertama, boleh diandaikan bahawa dalam mod peralihan bermula, terbalik dan berhenti, titik kendalian dalam paksi koordinat ω = f (M) bergerak sepanjang ciri statik. Kemudian pecutan sistem:

di mana ω ialah halaju sudut, Ma ialah momen yang dibangunkan oleh motor, Mc ialah momen rintangan beban bergerak, ΔMc ialah momen kehilangan dalam gear, J ialah momen inersia dikurangkan kepada aci motor.

Jika kita mengabaikan kehilangan transmisi, maka syarat untuk kesamaan pecutan apabila menghidupkan enjin ke atas dan ke bawah, serta apabila berhenti dari atas dan ke bawah adalah kesamaan momen dinamik pemacu elektrik, iaitu, Mdin.p = Mdin.s.Untuk memenuhi syarat ini, ciri statik pemacu angkat mestilah tidak simetri berkenaan dengan paksi kelajuan (Mstop.p> Mstop.s) dan mempunyai hadapan yang curam di kawasan nilai momen brek (Rajah 2, a) .

nasi. 2. Ciri-ciri mekanikal pemacu elektrik mengikut sistem TP-D: a — mekanisme mengangkat, b — mekanisme pergerakan.

Untuk pemacu mekanisme perjalanan kren, sifat reaktif momen rintangan, yang tidak bergantung pada arah perjalanan, mesti diambil kira. Pada nilai tork motor yang sama, tork rintangan reaktif akan melambatkan proses permulaan dan mempercepatkan proses berhenti pemacu.

Untuk menghapuskan fenomena ini, yang boleh menyebabkan kegelinciran roda pemanduan dan kehausan pantas transmisi mekanikal, adalah perlu untuk mengekalkan kira-kira pecutan malar semasa memulakan, mengundur dan berhenti dalam mekanisme pemanduan. Ini dicapai dengan mendapatkan ciri statik ω = f (M) yang ditunjukkan dalam Rajah. 2, b.

Jenis ciri mekanikal pemacu elektrik yang ditentukan boleh diperolehi dengan memvariasikan pekali Id maklum balas arus negatif dan maklum balas voltan positif Ud.

Skim kawalan lengkap pemacu elektrik terkawal thyristor bagi kren atas termasuk semua sambungan saling mengunci dan litar perlindungan yang dibincangkan dalam rajah yang diberikan sebelum ini.

Apabila menggunakan TP dalam pemacu elektrik mekanisme kren, perhatian harus diberikan kepada bekalan kuasa mereka.Sifat bukan sinusoidal yang ketara bagi arus yang digunakan oleh penukar menyebabkan herotan bentuk gelombang voltan pada input penukar. Herotan ini menjejaskan operasi bahagian kuasa penukar dan sistem kawalan fasa nadi (SPPC). Herotan bentuk gelombang voltan talian menyebabkan penggunaan motor yang kurang ketara.

Herotan voltan bekalan mempunyai kesan yang kuat terhadap SPPD, terutamanya jika tiada penapis input. Dalam sesetengah kes, herotan ini boleh menyebabkan thyristor terbuka sepenuhnya secara rawak. Fenomena ini boleh dihapuskan sebaik-baiknya dengan menyuap SPPHU daripada troli berasingan yang disambungkan kepada pengubah yang tidak mempunyai beban penerus.

Cara yang mungkin untuk menggunakan thyristor untuk mengawal kelajuan motor tak segerak adalah sangat pelbagai — ini adalah penukar frekuensi thyristor (penyongsang autonomi), pengawal selia voltan thyristor termasuk dalam litar stator, pengawal selia impuls rintangan dan arus dalam litar elektrik, dsb.

Dalam pemacu elektrik kren, pengawal selia voltan thyristor dan pengawal selia nadi digunakan terutamanya, yang disebabkan oleh kesederhanaan dan kebolehpercayaan relatifnya.Walau bagaimanapun, penggunaan setiap pengawal selia ini secara berasingan tidak memenuhi sepenuhnya keperluan untuk pemacu elektrik mekanisme kren.

Malah, apabila hanya pengawal selia rintangan nadi digunakan dalam litar pemutar motor aruhan, adalah mungkin untuk menyediakan zon peraturan yang dihadkan oleh semula jadi dan sepadan dengan ciri-ciri mekanikal reostat impedans, i.e.zon pelarasan sepadan dengan mod motor dan mod pembangkang dengan pengisian tidak lengkap I dan IV atau III dan II kuadran satah ciri mekanikal.

Penggunaan pengatur voltan thyristor, terutamanya yang boleh diterbalikkan, pada asasnya menyediakan zon kawalan kelajuan yang meliputi keseluruhan bahagian kerja satah M, ω dari -ωn ke + ωn dan dari — Mk ke + Mk. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, akan terdapat kehilangan slip yang ketara dalam enjin itu sendiri, yang membawa kepada keperluan untuk melebihkan kuasa yang dipasang dengan ketara dan, dengan itu, dimensinya.

Dalam hubungan ini, sistem pemacu elektrik tak segerak untuk mekanisme kren dicipta, di mana motor dikawal oleh gabungan peraturan berdenyut rintangan dalam pemutar dan perubahan dalam voltan yang dibekalkan kepada stator. Ini mengisi empat kuadran prestasi mekanikal.

Gambarajah skematik kawalan gabungan sedemikian ditunjukkan dalam Rajah. 3. Litar pemutar termasuk litar kawalan nadi rintangan dalam litar arus diperbetulkan. Parameter litar dipilih untuk memastikan operasi motor dalam kuadran I dan III di kawasan antara reostat dan ciri semula jadi (dalam Rajah 4, berlorek dengan garis menegak).

nasi. 3. Gambar rajah pemacu elektrik kren dengan pengatur thyristor voltan pemegun dan kawalan impuls bagi rintangan pemutar.

Untuk mengawal kelajuan di kawasan antara ciri-ciri reostat dan paksi kelajuan yang dilorek oleh garisan mendatar dalam rajah. 4, serta untuk menterbalikkan motor, pengatur voltan thyristor digunakan, yang terdiri daripada pasangan thyristor anti-selari 1—2, 4—5, 6—7, 8—9, 11—12.Menukar voltan yang dibekalkan kepada stator dilakukan dengan melaraskan sudut bukaan pasangan thyristor 1-2, 6-7, 11-12-untuk satu arah putaran dan 4-5, 6-7, 8-9-untuk yang lain arah putaran.

nasi. 4. Peraturan untuk kawalan gabungan motor aruhan.

Untuk mendapatkan ciri mekanikal tegar dan untuk mengehadkan tork motor, litar menyediakan kelajuan dan maklum balas semasa rotor diperbetulkan yang disediakan oleh tachogenerator TG dan pengubah DC (penguat magnet) ​​TPT

Lebih mudah untuk mengisi keseluruhan kuadran I dengan menyambungkan kapasitor dengan rintangan R1 secara bersiri (Rajah 3). Dalam kes ini, rintangan setara dalam arus pemutar diperbetulkan boleh berbeza dari sifar hingga tak terhingga dan dengan itu arus pemutar boleh dikawal dari nilai maksimum kepada sifar.

Julat peraturan kelajuan motor dalam skema sedemikian meluas ke paksi ordinat, tetapi nilai kapasitans kapasitor ternyata sangat ketara.

Untuk mengisi keseluruhan kuadran I pada nilai kapasitans yang lebih rendah, rintangan perintang R1 dibahagikan kepada langkah-langkah yang berasingan. Pada peringkat pertama, kapasitansi diperkenalkan berturut-turut, yang dihidupkan pada arus rendah. Langkah-langkah dikeluarkan dengan kaedah nadi, diikuti dengan litar pintas setiap satu melalui thyristor atau contactor. Mengisi keseluruhan kuadran I juga boleh diperolehi dengan menggabungkan perubahan denyutan dalam rintangan dengan operasi berdenyut motor. Skim sedemikian ditunjukkan dalam rajah. 5.

Di kawasan antara paksi kelajuan dan ciri rheostat (Rajah 4), motor beroperasi dalam mod nadi.Pada masa yang sama, denyutan kawalan tidak dibekalkan kepada thyristor T3 dan ia kekal tertutup sepanjang masa. Litar yang merealisasikan mod nadi motor terdiri daripada thyristor T1 yang berfungsi, thyristor tambahan T2, kapasitor pensuisan C dan perintang R1 dan R2. Apabila thyristor T1 dibuka, arus mengalir melalui perintang R1. Kapasitor C dicas kepada voltan yang sama dengan penurunan voltan merentasi R1.

Apabila nadi kawalan digunakan pada thyristor T2, voltan kapasitor digunakan dalam arah yang bertentangan dengan thyristor T1 dan menutupnya. Pada masa yang sama, kapasitor sedang dicas semula. Kehadiran induktansi motor membawa kepada fakta bahawa proses mengecas semula kapasitor adalah bersifat berayun, akibatnya thyristor T2 menutup sendiri tanpa memberi isyarat kawalan, dan litar pemutar ternyata terbuka. Kemudian nadi kawalan digunakan pada thyristor T1 dan semua proses diulang semula.

nasi. 5. Skim kawalan gabungan impuls bagi motor tak segerak

Oleh itu, dengan bekalan berkala isyarat kawalan kepada thyristor, untuk beberapa bahagian tempoh, arus mengalir dalam pemutar, ditentukan oleh rintangan perintang R1. Di bahagian lain tempoh itu, litar pemutar ternyata terbuka, tork yang dibangunkan oleh motor adalah sifar, dan titik operasinya berada pada paksi kelajuan. Dengan menukar tempoh relatif thyristor T1 dalam tempoh tersebut, adalah mungkin untuk mendapatkan nilai purata tork yang dibangunkan oleh motor daripada sifar kepada nilai maksimum yang sepadan dengan operasi ciri rheostat apabila rotor R1 dimasukkan ke dalam litar

Dengan menggunakan pelbagai maklum balas, adalah mungkin untuk mendapatkan ciri jenis yang diingini di rantau antara paksi kelajuan dan ciri reostat. Peralihan ke rantau antara reostat dan ciri semula jadi memerlukan thyristor T2 untuk kekal tertutup pada setiap masa dan thyristor T1 untuk kekal terbuka pada setiap masa. Dengan litar pintas rintangan R1 menggunakan suis dengan thyristor utama T3, adalah mungkin untuk menukar rintangan dalam litar pemutar dengan lancar daripada nilai R1 kepada 0, sekali gus memberikan ciri semula jadi motor.

Mod impuls motor terubah dalam litar pemutar juga boleh dilakukan dalam mod brek dinamik. Dengan menggunakan maklum balas yang berbeza, dalam kes ini, dalam kuadran II, ciri mekanikal yang diingini boleh diperolehi. Dengan bantuan skema kawalan logik, adalah mungkin untuk melakukan peralihan automatik enjin dari satu mod ke mod yang lain dan untuk mengisi semua kuadran ciri mekanikal.