Układy sterowania napędów elektrycznych dźwigów

Ze względu na przeznaczenie, sposób sterowania i warunki regulacji można klasyfikować różne układy sterowania żurawiami.

Zgodnie z ich przeznaczeniem rozróżnia się systemy sterowania mechanizmami podnoszącymi, mechanizmami ruchu i mechanizmami obrotowymi.

Zgodnie z metodą zarządzania istnieją systemy zarządzania z sterowniki komory zasilającej, z posty z przyciskami, z kompletnymi urządzeniami (np. z lub bez sterownika magnetycznego i przetwornika energii).

W zależności od warunków regulacji mogą występować układy sterowania: z regulacją prędkości poniżej nominalnej, z regulacją prędkości powyżej i poniżej nominalnej, z regulacją przyspieszenia i opóźnienia.

W układach napędowych suwnic stosowane są cztery typy silników elektrycznych:

• Silniki prądu stałego ze wzbudzeniem szeregowym lub niezależnym z regulacją prędkości, przyspieszania i zwalniania poprzez zmianę napięcia i prądu wzbudzenia dostarczanego do twornika,

• asynchroniczne silniki wirnikowe poprzez regulację powyższych parametrów poprzez zmianę napięcia przykładanego do uzwojenia stojana silnika elektrycznego, rezystancji rezystorów w obwodzie uzwojenia wirnika oraz innymi metodami,

• asynchroniczne silniki klatkowe ze stałą (przy znamionowej częstotliwości sieci) lub regulowaną (przy regulacji częstotliwości wyjściowej falownika) prędkością obrotową,

• silniki indukcyjne z wirnikiem klatkowym, wielobiegowe (z przełączaniem biegunów).

Ostatnio liczba kranów AC rośnie ze względu na ulepszanie systemów zmiennej częstotliwości.

System sterowania Power Cam — prosty i najczęściej stosowany w napędach elektrycznych dźwigów.

Do silników prądu stałego mechanizmów podnoszących stosuje się sterowniki z obwodem asymetrycznym i potencjometrycznym uruchamianiem twornika w pozycjach opuszczania, do mechanizmów jezdnych - sterowniki z obwodem symetrycznym i rezystorami połączonymi szeregowo.

W przypadku asynchronicznych silników elektrycznych z wirnikiem klatkowym stosuje się sterowniki, które wykonują tylko funkcje włączania i wyłączania silnika elektrycznego; w przypadku silników indukcyjnych z wirnikiem z uzwojeniem fazowym regulatory przełączają uzwojenia stojana i stopnie rezystorów w obwodzie uzwojenia wirnika.

Główne wady elektrycznych układów napędowych ze sterownikami krzywkowymi: niskie wskaźniki energii, niski poziom odporności na zużycie układu styków, niewystarczająca płynność regulacji prędkości.

Zastosowanie samowzbudnego hamowania elektrodynamicznego dla tych układów mechanizmów podnoszenia (przy opuszczaniu ładunku) poprawia właściwości energetyczne i sterownicze układów, w szczególności zakres regulacji prędkości do 8:1 (przy opuszczaniu ładunku) może być osiągnięte.

Układy sterowania z regulatorami mocy są generalnie stosowane w suwnicach wolnoobrotowych pracujących z małymi wymaganiami co do zakresu regulacji prędkości i dokładności hamowania. W warunkach warsztatów hutniczych są to suwnice pomostowe ogólnego przeznaczenia.

Układy sterowania ze sterownikami magnetycznymi stosowane są w urządzeniach elektrycznych suwnic pracujących na prąd stały i przemienny o stosunkowo dużej mocy (dla prądu stałego do 180 kW).W prądzie przemiennym układy te służą do sterowania asynchronicznymi silnikami elektrycznymi jedno i dwubiegowymi z wirnikiem klatkowym i asynchronicznymi silnikami elektrycznymi z wirnikiem uzwojonym.

Te magnetyczne układy sterujące do sterowania asynchronicznymi silnikami klatkowymi są zwykle stosowane w dźwigach o mocy silnika do 40 kW oraz w silnikach asynchronicznych z wirnikiem uzwojonym w zakresie mocy 11-200 kW (dla mechanizmów podnoszących) i 3,5-100 kW ( dla mechanizmów ruchu).

Układy sterowania napędów prądu przemiennego dźwigów z tyrystorowymi przetwornikami napięcia znajdują zastosowanie w asynchronicznych silnikach elektrycznych z wirnikiem fazowym w mechanizmach dźwigów do różnych celów. Tyrystorowy przetwornik napięcia jest zawarty w obwodzie uzwojenia stojana i służy do regulacji napięcia dostarczanego do tego uzwojenia.Główne zalety tego układu sterowania to: możliwość osiągania stabilnych niskich prędkości lądowania przy zakresie sterowania do 10:1, zapewnienie bezprądowego przełączania obwodów stojana silnika elektrycznego, co zwiększa trwałość i żywotność sprzęt elektryczny.

Zastosowanie tych układów sterowania jest skuteczne w przypadku mechanizmów suwnicowych, gdzie konieczne jest spełnienie surowych wymagań w zakresie sterowania prędkością, np. dla suwnic bramowych, suwnic pomostowych z manipulatorami.

System sterowania napędami elektrycznymi suwnic DC G-D (generator-silnik) był szeroko stosowany w napędach elektrycznych suwnic do lat 60. kontrola hamowania, długa żywotność, stosunkowo niski koszt.

System ten jest skutecznie stosowany w dużych i krytycznych suwnicach, w tym w zakładach metalurgicznych. Jednak jego zastosowanie było ograniczone szeregiem wad: obecnością części obrotowych i gabarytami, stosunkowo niską wydajnością, znaczną masą i gabarytami, wysokimi kosztami eksploatacji.

Pozwalają na zastosowanie układów sterowania z tyrystorowymi przekształtnikami napięcia i silnikami prądu stałego (TP — DP). urządzenie tyrystorowezmieniając kąt otwarcia tyrystorów, wyreguluj napięcie dostarczane do silnika elektrycznego.

Układy TP — DP stosowane są do napędów elektrycznych o mocy do 300 kW, aw niektórych przypadkach nawet większej.Posiadają wysokie właściwości regulacyjne, a przy zakresie regulacji 10:1 — 15:1 nie wymagają stosowania tachogeneratorów do regulacji prędkości. Wykorzystując tachometryczne sprzężenie zwrotne prędkości w tych systemach, można uzyskać zakres regulacji prędkości do 30:1.

Wadami układów TP — DP są: względna złożoność bloków tyrystorowych urządzenia, stosunkowo wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne, pogorszenie jakości energii elektrycznej w sieci (wpływ na sieć).

Układy sterowania z przemiennikami częstotliwości (FC — AD) pozwalają w napędach elektrycznych suwnic, przy zastosowaniu asynchronicznych silników elektrycznych wirnikowo-wirnikowych, uzyskać duży zakres regulacji prędkości przy dobrych właściwościach dynamicznych napędu elektrycznego.