Napędy elektryczne z asynchronicznymi silnikami fazowymi i hamowaniem sprzęgłem
Do niedawna napędy elektryczne z asynchronicznymi silnikami fazowymi, ze względu na prostotę wykonania, były najczęściej stosowane w napędach elektrycznych dźwigów, zwłaszcza mechanizmów jezdnych. W mechanizmach podnoszących te napędy elektryczne są coraz częściej zastępowane samowzbudnymi dynamicznymi układami hamulcowymi. Napędy w pełni elektryczne wykonywane są w oparciu o asynchroniczne silniki suwnicowe z wirnikiem fazowym przy sterowaniu za pomocą regulatorów mocy KKT60 oraz pulpitów sterowniczych TA, DTA, TCA, K, DK, KS.
Siłowniki elektryczne ze sterownikami krzywkowymi i panelami TA, DTA (dla mechanizmów jezdnych) i TCA (dla mechanizmów podnoszących) z obwodami sterowania AC stosowane są w żurawiach ogólnego przeznaczenia, a z panelami K, DK (ruch) i KS (podnoszenie) — z obwody sterowania prądem stałym dla suwnic hutniczych.
Specyfika użytkowania determinuje również pewne różnice w budowie tych paneli.Panele K i KS posiadają zabezpieczenia indywidualne, natomiast dla paneli TA i TCA obwód główny jest ze wspólnym zabezpieczeniem umieszczonym na osobnym polu ochronnym, w panelach DC do napędów elektrycznych dwu- i wielosilnikowych przewidziano separację obwodów zasilania silników w celu zwiększenia niezawodność systemu, istnieją inne różnice.
Zakres mocy obsługiwanych przez napędy elektryczne i sterowniki krzywek posuwu wynosi od 1,7 do 30 kW i zwiększa się do 45 kW po dodaniu rewersora styczników i paneli sterujących od 3,5 do 100 kW dla mechanizmów ruchu i od 11 do 180 kW dla podnoszenia mechanizmów (moce podano dla trybu pracy 4M z wypełnieniem = 40%).
Sposoby sterowania prędkością i tryby hamowania stosowane w rozważanych napędach elektrycznych decydują o ich niskich właściwościach sterowniczych i energetycznych. Cechą charakterystyczną takich układów jest brak stabilnych lądowań i prędkości pośrednich oraz duże straty w rezystorach rozruchowych. Generalnie zakres regulacji tych napędów elektrycznych nie przekracza 3:1, a sprawność równoważna dla trybu 4M wynosi około 65%.
Schematy napędu elektrycznego mechanizmów podnoszących. Schemat napędu elektrycznego ze sterownikiem krzywkowym KKT61 pokazano na ryc. 1. Blisko niego w projekcie znajduje się obwód napędu elektrycznego ze sterownikiem KKT68, w którym zastosowano odwracacz stycznika w obwodzie stojana, a zwolnione styki sterownika służą do równoległego połączenia rezystancji w obwodzie wirnika. Charakterystykę mechaniczną siłownika elektrycznego z regulatorami krzywkowymi przedstawiono na rys. 2.
Ryż. 1. Schemat napędu elektrycznego podnośnika ze sterownikiem krzywkowym KKT61
Przy konstruowaniu charakterystyk mechanicznych rozpatrywanych napędów elektrycznych istotną kwestią jest dobór wartości początkowego momentu rozruchowego (charakterystyki 1 i 1'). zapewniając prędkości lądowania podczas opuszczania przy lekkich obciążeniach, pożądane jest zmniejszenie momentu rozruchowego. Z drugiej strony nadmierna redukcja początkowego momentu obrotowego może spowodować opadanie ciężkich ładunków do pozycji podnoszenia i występowanie nadmiernych prędkości podczas ich opuszczania. Aby tego uniknąć, moment rozruchowy powinien wynosić około 0,7 Mnom.
Ryż. 2. Charakterystyki mechaniczne napędu elektrycznego wg schematu na rys. 1
na ryc. 2, moment obrotowy silnika w cyklu pracy = 40% przyjmuje się jako nominalny. Wówczas w cyklu pracy = 25% pierwszej pozycji regulatora, charakterystyce 1' będzie odpowiadać początkowy moment obrotowy równy Mn w cyklu pracy = 40%. odpowiednio druga pozycja — charakterystyczna 2'. Aby to zapewnić, rezystory balastowe mają odczepy, które umożliwiają ominięcie części rezystancji stopnia końcowego.
Ryż. 3. Schemat napędu podnośnika elektrycznego z panelem TCA.
Na schemacie rys. 1 styki SM2, SM4, SM6 i SM8 sterownika wykonują rewersję silnika, styki SM7 i SM9 — stopnie rezystorowe SM12, styki SM1, SM3 i SM5 stosowane są w obwodach ochronnych. Cewka hamulca YA jest aktywowana jednocześnie z silnikiem. W układzie ze sterownikiem KKT61 w celu zmniejszenia ilości zastosowanych krzywek zastosowano asymetryczne połączenie rezystorów, aw układzie ze sterownikiem KKT68 ilość styków sterownika umożliwia symetryczne przełączanie.
Napęd elektryczny jest chroniony panelem ochronnym, który zawiera stycznik sieciowy KMM, wyłącznik zasilania QS, bezpieczniki FU1, FU2 oraz blok przekaźnika maksymalnego KA. Zabezpieczenie końcowe zapewniają wyłączniki SQ2 i SQ3. Schemat cewki stycznika KMM zawiera styki przycisku SB ON, wyłącznik awaryjny SA oraz styki blokady klapy SQL.
na ryc. 3 przedstawia schemat napędu wciągników elektrycznych z pulpitem sterowniczym TCA. Na tych samych zasadach zbudowane są napędy elektryczne z panelami KS. Różnice polegają na tym, że w nich obwód sterowania jest wykonany na prąd stały, a urządzenia zabezpieczające, w tym stycznik liniowy KMM, wyłącznik QS1, przekaźniki maksymalne KA, bezpieczniki FU1 i FU2 znajdują się bezpośrednio na panelu, a ochrona jest indywidualna, aw napędach elektrycznych z panelami TCA stosuje panel bezpieczeństwa.
Należy zauważyć, że dla krytycznych napędów elektrycznych wyprodukowano również modyfikację paneli sterowania AC typu TSAZ. Obwody napędu elektrycznego z panelami sterującymi zapewniają automatyczne sterowanie startem, rewersem, zatrzymaniem i stopniowaniem prędkości w oparciu o charakterystykę reostatu silnika.
Na schemacie rys. 3 akceptowane oznaczenia: KMM — stycznik liniowy; KM1V i KM2V — styczniki kierunkowe; KM1 — stycznik hamulca YA; KM1V — KM4V — styczniki przyspieszenia; KM5V — stycznik opozycji. Zabezpieczenie wpływa na przekaźnik KH.
Charakterystykę mechaniczną napędu przedstawiono na rys. 4. W pozycjach podnoszenia start odbywa się pod kontrolą przekaźników czasowych KT1 i KT2, natomiast charakterystyka 4'P nie jest stała.W pozycjach opuszczania przeprowadzana jest regulacja charakterystyk opozycji 1C i 2C oraz charakterystyki ZS, na której w zależności od ciężaru ładunku silnik pracuje w trybie obniżania mocy lub hamowania generatorowego. Przejście do charakterystyki 3C odbywa się zgodnie z charakterystyką 3C i 3C pod kontrolą przekaźnika czasowego.
Ryż. 4. Charakterystyki mechaniczne napędu elektrycznego wg schematu na rys. 3.
Obwody panelowe wyprodukowane przed 1979 rokiem wykorzystywały jednofazowy tryb wyłączania do obniżania małych obciążeń, realizowany za pomocą dodatkowych styczników. Ten tryb na rys. 4 odpowiada charakterystyce O. Po opanowaniu omówionych poniżej paneli zatrzymania dynamicznego tryb ten jest wyłączany w panelach TCA i KS. Aby zmniejszyć obciążenie charakterystyk przeciwstawnych 1C i 2C, operator musi nacisnąć pedał SP, gdy uchwyt kontrolera znajduje się w odpowiedniej pozycji. Sterowanie pedałem jest wymuszone miękkimi właściwościami mechanicznymi ze względu na możliwość podnoszenia ładunku zamiast jego opuszczania.
Ryż. 5. Schemat dwusilnikowego napędu elektrycznego mechanizmu ruchu ze sterownikiem krzywkowym KKT62
Napęd elektryczny jest przełączany w tryb przeciwbieżny nie tylko podczas opuszczania ładunków, ale także podczas zatrzymywania się z pozycji opuszczania, aw pierwszej i drugiej pozycji odbywa się to poprzez naciśnięcie pedału. Jednocześnie podczas utrzymywania przekaźnika KT2 obok hamowania mechanicznego zapewnione jest również hamowanie elektryczne przy charakterystyce 2C. Oprócz określonego przekaźnika KT2 kontroluje również prawidłowy montaż obwodu.W obwodzie paneli TCA cewka hamująca YA jest podłączona do sieci AC poprzez stycznik KM1.W panelach KS można zastosować zarówno magnesy hamujące AC jak i DC. W tym drugim przypadku hamulec jest uruchamiany, jak pokazano poniżej, patrząc na panele DC.
Ryż. 6. Schemat dwusilnikowego napędu elektrycznego mechanizmu ruchu z panelem DK
Na schemacie rys. 3, wraz ze zwykłym podłączeniem rezystorów, pokazano również ich połączenie równoległe, które jest stosowane w przypadkach, gdy obciążenie przekracza dopuszczalne dla styczników wirnika.
Schematy napędów elektrycznych mechanizmów ruchu. Schematy napędów elektrycznych mechanizmów ruchu ze sterownikami krzywkowymi realizowane są w wykonaniu jedno- lub dwusilnikowym. Konstrukcja pojedynczego silnika ze sterownikiem KKT61 jest całkowicie podobna do schematu na rys. 1. Schemat dwusilnikowego napędu elektrycznego ze sterownikiem KKT62 przedstawiono na rys. 5.
Zasady działania obwodów ze sterownikami KKT6I i KKT62 są takie same: styki sterownika SM regulują rezystancje w obwodzie wirnika silnika, zabezpieczenie umieszczone jest na osobnym panelu ochronnym. Różnica polega na tym, że w obwodzie z KKT62 odwrotnie robią styczniki KM1B i KM2V. Charakterystyki mechaniczne obu napędów elektrycznych są identyczne i przedstawiono je na rys. 2.
Schemat napędu elektrycznego mechanizmu ruchu ze sterowaniem z panelu jest rozpatrywany na przykładzie dwusilnikowego napędu elektrycznego z panelem DK o konstrukcji dźwigowo-metalurgicznej, pokazanego na ryc. 6. Łańcuch zapewnia symetryczne właściwości mechaniczne pokazane na rys. 7.Na schemacie: KMM1 i KMMU11 — styczniki liniowe; KM1V, KM11V, KM2V, KM21V — styczniki kierunkowe; KM1V — KM4V, KM11V — KM41V — styczniki przyspieszenia; Styczniki hamulca KM1, KM2 — YA1 i YA11. Sterowanie realizowane jest przez sterownik (styki SA1 — SA11) z zapewnieniem łagodnego startu pod kontrolą przekaźników czasowych KT1 i KT2.
Do zatrzymania używany jest tryb przeciwprzełączeniowy zgodnie z charakterystyką 1, który jest realizowany pod kontrolą przekaźnika KH2. Cewka przekaźnika KH2 jest podłączona do różnicy napięć proporcjonalnej do napięcia wirnika jednego z silników, wyprostowanego mostkiem diodowym UZ, oraz napięcia odniesienia sieci. Regulując potencjometrami R1 i R2, silnik zwalnia z charakterystyką 1 do prędkości zerowej, po czym silnik może ruszyć w przeciwnym kierunku. Obwód zapewnia wszystkie niezbędne rodzaje zabezpieczeń zaimplementowanych na przekaźniku napięciowym KN1. Obwód sterujący zasilany jest z sieci 220 V DC poprzez wyłącznik QS2 i bezpieczniki FU8 — FU4.
Ryż. 7. Charakterystyki mechaniczne napędu elektrycznego wg schematu na rys. 6
Dane techniczne kompletnych napędów elektrycznych. Dane techniczne napędów elektrycznych mechanizmów podnoszących i jezdnych przedstawiono w tabelach referencyjnych. Podane tabele określają moc obciążeń silnikowych sterowanych przez sterowniki mocy i panele w zależności od trybu pracy. Dane techniczne w tabelach dotyczą silników i pulpitów sterowniczych o znamionowym napięciu zasilania 380 V.
Dla innych napięć należy skorzystać z materiałów informacyjnych producenta. W przypadku paneli typu duplex odczyty silnika pokazane w tabelach są podwojone.Panele TCA3400 i KC400 są obecnie wycofane z produkcji, ale napędy elektryczne z tymi panelami są nadal w użyciu. W trybie pracy 6M należy stosować wyłącznie panele K, DK i KS.