ВЫБОР РОДА ТОКА И ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Выбор рода тока для электрооборудования крана имеет важное значение, пос-кольку с ним связаны такие показатели, как технические возможности привода, ка­питаловложения и стоимость эксплуатационных расхо­дов, масса и размеры обору-дования, его надёжность и простота обслуживания.

Для привода крановых механизмов возможно приме­нение различных двига-телей и систем электропривода. Их выбор определяется грузоподъёмностью, номи-наль­ной скоростью движения, требуемым диапазоном регу­лирования скорости при-вода, жёсткостью механических характеристик, числом включения в час и др. В настоя­щее время на кранах чаще всего применяют простые си­стемы электроприво-да, в которых двигатели получают питание от сети переменного или постоянного то-ка неизменного напряжения через пускорегулировочные резисторы.

Привод с асинхронными двигателями с к. з. ротором применяется для меха-низмов кранов небольшой мощ­ности (10—15 кВт), работающих в лёгком режиме. Если необходимо регулировать скорость или обеспечить точную остановку меха-низма, то можно использовать двух- или трёхскоростные двигатели.

Наибольшее распространение на кранах получил привод с асинхронными дви-гателями с фазным ротором и ступенчатым регулированием угловой скорости путём изменения сопротивления в цепи ротора. Такой привод достаточно прост, надёжен, допускает большое число включений в час и применяется при средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изме-нять момент при пуске, полу­чать желаемые ускорения и плавность пуска, умень-шать токи и потери энергии в двигателе при переходных про­цессах, а также полу-чать пониженные угловые скорости. Однако этот привод не обеспечивает необхо-димую жёст­кость регулировочных характеристик и устойчивую работу при пони-женных скоростях. Он неэкономичен вслед­ствие значительных потерь энергий в пускорегулировочных сопротивлениях; кроме того, имеет место повышен­ный износ двигателя, электромеханических тормозов и контактной аппаратуры управления.

Если, к электроприводу крановых механизмов предъ­являются повышенные требования в отношении регули­рования скорости, а также необходимо обеспечить низ­кие устойчивые угловые скорости в различных режимах, то применяют двигатели постоянного тока. Для механиз­мов подъёма приводы на постоянном токе с питанием от сети обычно выполняются с двигателями последова­тельного возбуж-дения, которые допускают большие пе­регрузки по моменту и имеют мягкую ес-тественную характеристику, что позволяет поднимать и опускать лёг­кие грузы с по-вышенной скорость. Двигатели парал­лельного возбуждения применяют в тех слу-чаях, когда необходимо иметь достаточно жёсткие механические ха­рактеристики при низких угловых скоростях, а также обеспечить работу двигателя на естествен-ной характе­ристике в генераторном режиме.

Если требуется обеспечить повышенный диапазон ре­гулирования скорости привода, ограничение стопорного момента и плавное протекания переходных про-цессов двигателя при напряженном режиме работы кранового механизма, то применяют регулируемый электропривод по системе Г — Д. Использование такой системы при больших мощностях двигателей позволяет облегчить аппаратуру уп-равления и повысить надёжность работы привода.

Использование двигателей постоянного тока влечёт за собой необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что до недавнего времени осущест-влялось с помощью машинных преобразователей и связано с увеличением капиталь-ных затрат, дополнительными потерями энергии и эксплуатационными расходами.^:

На кранах получили некоторое распространение так­же и сложные системы электроприводов с асинхронными двигателями: с вихревым тормозным генера-тором, с дросселями насыщения, двух двигательный привод с ре­гулированием ско-рости путем наложения механических характеристик и др. [21].

При выборе рода тока для конкретного случая необ­ходимо проанализировать требования к приводу и воз­можность их выполнении существующими системами на переменном токе.

С развитием силовой полупроводниковой техники от­крываются возможности применения двигателей постоянного и переменного тока в электроприводах кра­новых механизмов с питанием от тиристорных преобра­зователей, устанавливаемых непосредственно на кранах и подключаемых к сети переменного тока. Эти преобра­зователи имеют высокие энергетические и экономические показатели, повышенную механическую прочность и долговечность, нетребовательны в эксплуатации.

При питании от общей сети переменного или посто­янного тока для крановых электродвигателей применя­ется контроллерное или контакторное управление. При контроллерном управлении все переключения в главных цепях двигателя произво-дятся контактами силового кон­троллера, управление которым, особенно при ин-тенсивном режиме работы требует от крановщика значительных усилий напряже-ния. Контакторное управление осу­ществляется с помощью магнитного контролле-ра, состоящего из командоконтроллера и контакторно-релейной панели. Переклю-чения в главных цепях двигателя производятся контакторами, а крановщик управ-ляет командоконтроллером. При контакторном управлении процес­сы пуска, тормо-жения и реверса автоматизируются, что значительно облегчает условия работы кра-новщика в на­пряжённых режимах. На одном кране це­лесообразно применять как контроллерное управление для механизмов с менее напряженным режимом работы, так и контакторное управление - последнее обычно для механизмов подъёма.

3-5. РАСЧЁТ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ДВИГАТЕЛЕЙ МЕХАНИЗ -МОВ КРАНОВ

Статические нагрузки двигателей кранов создаются силами статического соп-ротивления, действующими в крановых механизмах,— силами тяжести и трения. Рас­смотрим типичные случаи определения приведённых к валу двигателя статичес-ких нагрузок механизмов подъёма и передвижения кранов.

Для механизма подъёма характерен активный статический момент, который направлен против движения при подъёме груза и совпадает с ним по направлению при спуске. В реальных механизмах всегда при­сутствуют силы трения, создающие реактивный момент, который возрастает при увеличении нагрузки механизма.

Статическая мощность Р_с,п,кВт на валу двигателя в установившемся режиме (подъём) затрачивается на перемещение груза и на преодоление потерь на трение:

где G — сила тяжести поднимаемого груза, Н; Gо — сила тяжести гру-зозахватывающего устройства, Н; n — общий КПД подъёмного механизма, оп-ределяемый по кривым на рис. 3-2, б для соответствующих значений номиналь­ной величины nном (при G = Gном) и в зависимости от степени загрузки механизма; v_п — скорость подъёма гру­за, м/с.

Номинальные значения КПД крановых передач при опорах на подшипниках качения лежат в пределах: 0,8 - 0,85 — для механизмов подъма с цилиндричес-кими зуб­чатыми колесами и 0,65 - 0,7 с червячной передачей; 0,8 - 0,9 и 0,65 - 0,75 — соответственно для механизмов передвижения мостов и тележек.

При подъёме пустого крюка (грузозахватывающего устройства) статическия мощ-ность, кВт

Где vпо — скорость подъёма крюка, м/с; n₀ — КПД меха­низма при G = 0.

В установившемся режиме спуска статическая мощ­ность Р_с,с, кВт, на валу двигателя равна разности мощ­ностей, обусловленных действием силы тяжести опускае­мого груза Ргр, кВт, и сил трения в механизме Р_Тр , кВт:

где v_с — скорость спуска, м/с.

Различают силовой и тормозной спуск. Силовой спуск имеет место при опус-кании пустого крюка или лег­ких грузов, сила тяжести которых не способна преодо­леть силы трения в механизме. В этих случаях Р_Гр < Р_тр и опускание груза производится двигателем, кото­рым создает движущий момент.

Мощность, развиваемая двигателем при силовом спуске,

где n < 0,5, причм для спуска пустого крюка v_с = v_с0, n = n0, Рс,с==Рс,сО.

Тормозной спуск применяется при опускании средних и тяжёлых грузов, когда Ргр>Р_тр. Энергия направляется с вала механизма к двигателю, который создает тормоз- ной момент, предотвращая свободное падение груза и ограничивая скорость спуска.

Мощность двигателя в этом режиме:

где n > 0,5.

Для кранов, работающих в закрытых помещениях, когда отсутствует ветровая на­грузка, статический момент механизма обусловлен толь­ко силами трения.

Статическая мощность Pc кВт, на валу двигателя передвижения моста (тележки) в установившемся режиме:

где к1 - коэффициент, учитывающий увеличение сопро­тивления движению из-за трения реборд ходовых колес о рельсы (k1 = 1,8 - 2,5); G, Gо и G_М(т) — соответственно сила тяжести перемещаемого груза, захватывающего устройства и моста с тележкой (или только тележки), Н; Rх,к — скорость передвижения моста (тележки), м/с; r - радиус ходового колеса, м; r — радиус шейки оси ходового колеса, м; м — коэффициент трения в опорах ходовых колес; принимается равным 0,015 — 0,02 при подшипниках качения и 0,08 — 0,15 при подшипниках скольжения; f — коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам (принимается равным 0,0005 — 0,0012); nм(т) - КПД механизма передвижения моста (тележки); определяется по кривым на рис. 3-2,6, при этом нужно вместо G принять сумму G + Gмт.

Статический момент М_с, Н-м, на валу двигателя подъ­ёма (передвижения) равен:

где Р_с — статическая мощность, подсчитанная по форму­лам (3-1) — (3-6), кВт; v — скорость движения крюка или моста (тележки), м/с; R — радиус барабана подъёмной лебедки или ходового колеса, м; 1_Р — передаточное чис­ло редуктора механизма подъё-ма или передвижения; 1_П— передаточное число полиспаста.

Расчетная угловая скорость вала двигателя шсд_дв,расч, рад/с*, определяется задан-ной номинальной скоростью движения механизма т. е:

Если на кране предполагается применить двигатели постоянного тока последова-тельного возбуждения, то при вычислении статических моментов по формуле (3-7) необ-ходимо учитывать изменение угловой скорости двигателя при изменении его нагрузки, так как эти машины имеют мягкую механическую характеристику.

* Напомним, что соотношение между угловой скоростью w(рад/с) частотой вращения п (об/мин): w = пн/30.