Automated electric drive ng mga mekanismo ng crane na may kontrol sa thyristor

Ang mga modernong sistema ng mga electric drive ng mga mekanismo ng kreyn ay pangunahing ipinapatupad gamit ang mga asynchronous na motor, ang bilis nito ay kinokontrol ng paraan ng relay-contactor sa pamamagitan ng pagpapasok ng mga resistensya sa rotor circuit. Ang ganitong mga electric drive ay may maliit na hanay ng kontrol ng bilis at kapag nagsisimula at huminto ay lumilikha ng malalaking sipa at acceleration, na negatibong nakakaapekto sa pagganap ng istraktura ng crane, ay humahantong sa pag-ugoy ng load at nililimitahan ang paggamit ng mga naturang sistema sa mga crane na may tumaas na taas at nakakataas. kapasidad .

Ang pag-unlad ng teknolohiya ng power semiconductor ay ginagawang posible upang ipakilala ang panimula ng mga bagong solusyon sa istraktura ng automated electric drive ng mga pag-install ng crane. Sa kasalukuyan, ginagamit ang isang adjustable electric drive na may mga DC motor na pinapaandar ng malalakas na thyristor converter sa mga mekanismo ng pag-angat at paggalaw ng mga tower crane at bridge crane - TP system - D.

Ang bilis ng motor sa naturang mga sistema ay kinokontrol sa hanay (20 ÷ 30): I sa pamamagitan ng pagpapalit ng boltahe ng armature. Kasabay nito, sa mga lumilipas na proseso, tinitiyak ng system na ang mga acceleration at kicks ay nakuha sa loob ng tinukoy na mga pamantayan.

Ang mga magagandang katangian sa pag-regulate ay makikita rin sa isang asynchronous na electric drive, kapag ang isang thyristor converter ay konektado sa stator circuit ng isang asynchronous motor (AM). Ang pagpapalit ng boltahe ng stator ng motor sa isang saradong ACS ay nagbibigay-daan sa paglilimita sa panimulang metalikang kuwintas, na makamit ang isang maayos na acceleration (deceleration) ng drive at ang kinakailangang hanay ng kontrol ng bilis.

Ang paggamit ng mga thyristor converter sa automated electric drive ng mga mekanismo ng crane ay lalong ginagamit sa domestic at foreign practice. Upang makilala ang prinsipyo ng pagpapatakbo at ang mga posibilidad ng naturang mga pag-install, isaalang-alang natin sandali ang dalawang variant ng mga control scheme para sa DC at AC motors.

Sa fig. Ang 1 ay nagpapakita ng isang schematic diagram ng thyristor control ng isang independently excited DC motor para sa isang bridge crane lifting mechanism. Ang armature ng motor ay pinapakain ng isang reversible thyristor converter, na binubuo ng isang power transpormer Tr, na nagsisilbing tumugma sa boltahe ng converter at ang load, dalawang grupo ng thyristor T1 — T6 at T7 — ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​, mga nagpapakinis na reaktor 1UR at 2UR, na parehong mga pampakinis na reaktor na ginawang unsaturated .

kanin. 1. Scheme ng electric drive ng crane ayon sa TP-D system.

Ang pangkat ng mga thyristor T1 — T6 ay gumagana bilang isang rectifier kapag nakakataas at isang inverter kapag nagpapababa ng mabibigat na karga, dahil ang direksyon ng kasalukuyang sa armature circuit ng motor para sa mga mode na ito ay pareho. Ang pangalawang pangkat ng thyristors T7 — ​​T12, na nagbibigay ng kabaligtaran na direksyon ng armature current, ay gumagana bilang isang rectifier sa panahon ng power down at sa mga lumilipas na mode ng pagsisimula ng motor para sa pagpapababa ng mga preno, bilang isang inverter kapag huminto sa proseso ng pag-aangat load o kawit.

Hindi tulad ng mga mekanismo para sa paglipat ng mga crane, kung saan ang mga grupo ng thyristor ay dapat na pareho, para sa mga mekanismo ng pag-aangat, ang kapangyarihan ng mga thyristor ng pangalawang pangkat ay maaaring kunin nang mas mababa kaysa sa una, dahil ang kasalukuyang motor sa panahon ng power down ay napakababa kaysa sa pag-angat at pagbaba ng mabigat. load.

Ang regulasyon ng rectified boltahe ng thyristor converter (TC) ay isinasagawa gamit ang isang semiconductor pulse-phase control system na binubuo ng dalawang bloke SIFU-1 at SIFU-2 (Fig. 1), ang bawat isa ay nagbibigay ng dalawang firing pulse sa kaukulang na-offset ng 60 ° ang thyristor.

Upang gawing simple ang control system at dagdagan ang pagiging maaasahan ng electric drive, ginagamit ng scheme na ito ang coordinated control ng reversible TP. Para dito, ang mga katangian ng pamamahala at mga sistema ng pamamahala ng dalawang grupo ay dapat na mahigpit na nakaugnay. Kung ang mga pulso sa pag-unlock ay ibinibigay sa mga thyristor T1 — T6, na nagbibigay ng corrective mode ng pagpapatakbo ng pangkat na ito, kung gayon ang mga pulso sa pag-unlock ay ibinibigay sa mga thyristor T7 — ​​T12 upang ang pangkat na ito ay handa para sa operasyon ng inverter.

Ang mga anggulo ng kontrol na α1 at α2 para sa anumang mga operating mode ng TP ay dapat mabago sa paraang ang average na boltahe ng pangkat ng rectifier ay hindi lalampas sa boltahe ng pangkat ng inverter, i.e. kung ang kundisyong ito ay hindi natugunan, pagkatapos ay ang rectified equalizing kasalukuyang ay dadaloy sa pagitan ng dalawang grupo ng mga thyristors, na Karagdagan load ang valves at transpormer at maaari ring maging sanhi ng tripping ng proteksyon.

Gayunpaman, kahit na may tamang pagtutugma ng mga anggulo ng kontrol α1 at α2 mula sa mga thyristor ng rectifier at inverter na mga grupo, ang daloy ng isang alternating equalizing current ay posible dahil sa hindi pagkakapantay-pantay ng mga agarang halaga ng mga boltahe UαB at UαI. Upang limitahan ang kasalukuyang equalization, ginagamit ang mga equalizing reactor na 1UR at 2UR.

Ang kasalukuyang armature ng motor ay palaging dumadaan sa isa sa mga reaktor, dahil sa kung saan ang mga ripples ng kasalukuyang ito ay nabawasan, at ang reaktor mismo ay bahagyang puspos. Ang pangalawang reaktor, kung saan ang kasalukuyang nagpapapantay lamang sa kasalukuyang dumadaloy, ay nananatiling unsaturated at nililimitahan ang iyp.

Ang thyristor electric crane drive ay may single-loop control system (CS) na ginawa gamit ang high-speed reversible summing magnetic amplifier SMUR, na pinapakain ng rectangular voltage generator na may frequency na 1000 Hz. Sa pagkakaroon ng isang pagkabigo ng kuryente, ang naturang sistema ng kontrol ay nagbibigay-daan sa pagkuha ng kasiya-siyang mga static na katangian at mataas na kalidad ng mga lumilipas na proseso.

Ang electric drive control system ay naglalaman ng negatibong feedback para sa paulit-ulit na boltahe at kasalukuyang motor, pati na rin ang mahinang positibong feedback para sa boltahe na Ud.Ang signal sa circuit ng SMUR drive coils ay tinutukoy ng pagkakaiba sa pagitan ng reference voltage Uc na nagmumula sa risistor R4 at ang feedback voltage αUd na kinuha mula sa POS potentiometer. Ang halaga at polarity ng command signal, na tumutukoy sa bilis at direksyon ng pag-ikot ng drive, ay kinokontrol ng KK controller.

Ang reverse boltahe Ud ay pinutol gamit ang silicon zener diodes na konektado kahanay sa SMUR main windings. Kung ang pagkakaiba ng boltahe Ud — aUd ay mas malaki kaysa sa Ust.n, kung gayon ang mga zener diode ay nagsasagawa ng kasalukuyang at ang boltahe ng mga control coils ay magiging katumbas ng Uz.max = Ust.n.

Mula sa puntong ito, ang pagbabago sa signal aUd sa pagbaba ay hindi nakakaapekto sa kasalukuyang sa pangunahing windings ng SMUR, i.e. hindi gumagana ang negatibong feedback para sa boltahe na Ud, na kadalasang nangyayari sa mga alon ng motor Id> (1.5 ÷ 1.8) Id .n.

Kung ang feedback signal aUd ay lumalapit sa reference signal na Uz, ang boltahe sa zener diodes ay magiging mas mababa kaysa sa Ust.n at ang kasalukuyang ay hindi dumadaloy sa kanila. Ang kasalukuyang sa mga pangunahing paikot-ikot ng SMUR ay matutukoy ng pagkakaiba ng boltahe U3 — aUd at sa kasong ito ang negatibong feedback ng boltahe ay papasok.

Ang negatibong kasalukuyang signal ng feedback ay kinuha mula sa dalawang grupo ng kasalukuyang mga transformer TT1 — TT3 at TT4 — TT8, na nagtatrabaho sa mga grupo ng thyristor T1 — T6 at T7 — ​​​​T12, ayon sa pagkakabanggit. Sa kasalukuyang interrupter ng BTO, ang three-phase alternating voltage U2TT ≡ Id na nakuha sa resistors R ay naituwid, at sa pamamagitan ng zener diodes, na kumikilos bilang isang boltahe ng sanggunian, ang signal Uto.s ay pinapakain sa kasalukuyang windings ng SMUR , binabaan ang resultang resulta sa input ng amplifier.Binabawasan nito ang boltahe ng converter Ud at nililimitahan ang kasalukuyang Id ng armature circuit sa mga static at dynamic na mode.

Upang makakuha ng mataas na fill factor ng mga mekanikal na katangian ω = f (M) ng electric drive at upang mapanatili ang patuloy na acceleration (deceleration) sa mga transient mode, bilang karagdagan sa mga koneksyon na nakalista sa itaas, isang positibong feedback ang inilalapat sa circuit sa pamamagitan ng pag-igting.

Ang gain factor ng koneksyon na ito ay pinili kpn = 1 / kpr ≈ ΔUy / ΔUd. alinsunod sa paunang seksyon ng katangiang Ud = f (Uy) ng converter, ngunit may order na mas maliit kaysa sa koepisyent na α ng negatibong feedback sa Ud. Ang epekto ng relasyong ito ay pangunahing makikita sa kasalukuyang discontinuity zone, na nagbibigay ng matarik na paglubog ng mga seksyon ng feature.

Sa fig. 2, a ay nagpapakita ng mga static na katangian ng hoist drive para sa iba't ibang mga halaga ng reference na boltahe U3 na naaayon sa iba't ibang mga posisyon ng controller.

Bilang isang unang pagtatantya, maaari itong ipagpalagay na sa mga mode ng paglipat ng pagsisimula, baligtad at paghinto, ang operating point sa coordinate axes ω = f (M) ay gumagalaw kasama ang static na katangian. Pagkatapos ang acceleration ng system:

kung saan ang ω ay ang angular velocity, ang Ma ay ang sandali na binuo ng motor, ang Mc ay ang sandali ng paglaban ng gumagalaw na load, ΔMc ay ang sandali ng pagkalugi sa mga gears, J ay ang sandali ng pagkawalang-galaw na nabawasan sa motor shaft.

Kung balewalain natin ang mga pagkalugi sa paghahatid, kung gayon ang kondisyon para sa pagkakapantay-pantay ng acceleration kapag sinimulan ang makina pataas at pababa, pati na rin kapag huminto mula pataas at pababa ay ang pagkakapantay-pantay ng mga dynamic na sandali ng electric drive, iyon ay, Mdin.p = Mdin.s.Upang matupad ang kundisyong ito, ang mga static na katangian ng hoist drive ay dapat na walang simetriko na may kinalaman sa speed axis (Mstop.p> Mstop.s) at may matarik na harapan sa rehiyon ng halaga ng moment ng pagpepreno (Fig. 2, a) .

kanin. 2. Mga mekanikal na katangian ng electric drive ayon sa TP-D system: a - mekanismo ng pag-aangat, b - mekanismo ng paggalaw.

Para sa mga drive ng mga mekanismo ng paglalakbay ng crane, ang reaktibong katangian ng sandali ng paglaban, na hindi nakasalalay sa direksyon ng paglalakbay, ay dapat isaalang-alang. Sa parehong halaga ng motor torque, ang reactive resistance torque ay magpapabagal sa pagsisimula ng proseso at pabilisin ang proseso ng paghinto ng drive.

Upang maalis ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, na maaaring humantong sa pagdulas ng mga gulong sa pagmamaneho at mabilis na pagkasira ng mga mekanikal na pagpapadala, kinakailangan upang mapanatili ang humigit-kumulang na pare-pareho ang mga acceleration sa panahon ng pagsisimula, pag-reverse at paghinto sa mga mekanismo ng pagmamaneho. Ito ay nakamit sa pamamagitan ng pagkuha ng mga static na katangian ω = f (M) na ipinapakita sa Fig. 2, b.

Ang mga tinukoy na uri ng mekanikal na katangian ng electric drive ay maaaring makuha sa pamamagitan ng katugmang pag-iiba-iba ng mga coefficient ng negatibong kasalukuyang feedback Id at positibong boltahe na feedback Ud.

Kasama sa kumpletong control scheme ng thyristor controlled electric drive ng overhead crane ang lahat ng magkakaugnay na koneksyon at mga circuit ng proteksyon na tinalakay sa mga diagram na ibinigay kanina.

Kapag gumagamit ng TP sa electric drive ng mga mekanismo ng crane, dapat bigyang pansin ang kanilang power supply.Ang makabuluhang di-sinusoidal na kalikasan ng kasalukuyang natupok ng mga converter ay nagdudulot ng pagbaluktot ng waveform ng boltahe sa input ng converter. Ang mga pagbaluktot na ito ay nakakaapekto sa pagpapatakbo ng converter power section at ang pulse phase control (SPPC) system. Ang pagbaluktot ng line voltage waveform ay nagdudulot ng makabuluhang underutilization ng motor.

Ang pagbaluktot ng boltahe ng supply ay may malakas na epekto sa SPPD, lalo na sa kawalan ng mga filter ng input. Sa ilang mga kaso, ang mga pagbaluktot na ito ay maaaring maging sanhi ng random na pagbukas ng thyristor. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring pinakamahusay na maalis sa pamamagitan ng pagpapakain sa SPPHU mula sa magkakahiwalay na mga cart na konektado sa isang transpormer na walang rectifier load.

Ang mga posibleng paraan ng paggamit ng mga thyristor upang makontrol ang bilis ng mga asynchronous na motor ay napaka-magkakaibang - ito ang mga thyristor frequency converter (autonomous inverters), mga regulator ng boltahe ng thyristor na kasama sa stator circuit, mga impulse regulator ng paglaban at mga alon sa mga de-koryenteng circuit, atbp.

Sa mga crane electric drive, pangunahing ginagamit ang thyristor voltage regulators at pulse regulators, na dahil sa kanilang relatibong pagiging simple at pagiging maaasahan. Gayunpaman, ang paggamit ng bawat isa sa mga regulator na ito nang hiwalay ay hindi ganap na nakakatugon sa mga kinakailangan para sa mga electric drive ng mga mekanismo ng crane.

Sa katunayan, kapag ang pulse resistance regulator lamang ang ginagamit sa rotor circuit ng induction motor, posibleng magbigay ng regulation zone na limitado ng natural at naaayon sa mga mekanikal na katangian ng impedance rheostat, i.e.ang zone ng pagsasaayos ay tumutugma sa mode ng motor at mode ng pagsalungat na may hindi kumpletong pagpuno ng I at IV o III at II quadrant ng eroplano ng mga mekanikal na katangian.

Ang paggamit ng isang thyristor voltage regulator, lalo na ang isang reversible, ay karaniwang nagbibigay ng speed control zone na sumasaklaw sa buong gumaganang bahagi ng eroplano M, ω mula -ωn hanggang + ωn at mula sa — Mk hanggang + Mk. Gayunpaman, sa kasong ito, magkakaroon ng makabuluhang pagkalugi sa makina mismo, na humahantong sa pangangailangan na labis na labis na timbangin ang naka-install na kapangyarihan nito at, nang naaayon, ang mga sukat nito.

Sa koneksyon na ito, ang mga asynchronous electric drive system para sa mga mekanismo ng crane ay nilikha, kung saan ang motor ay kinokontrol ng isang kumbinasyon ng pulsed regulation ng paglaban sa rotor at mga pagbabago sa boltahe na ibinibigay sa stator. Pinuno nito ang apat na quadrant ng mekanikal na pagganap.

Ang isang schematic diagram ng naturang pinagsamang kontrol ay ipinapakita sa Fig. 3. Ang rotor circuit ay may kasamang resistance pulse control circuit sa rectified current circuit. Ang mga parameter ng circuit ay pinili upang matiyak ang pagpapatakbo ng motor sa I at III quadrant sa mga lugar sa pagitan ng rheostat at ng mga natural na katangian (sa Fig. 4, na may kulay na mga vertical na linya).

kanin. 3. Diagram ng crane electric drive na may thyristor regulator ng stator voltage at impulse control ng rotor resistance.

Upang makontrol ang bilis sa mga lugar sa pagitan ng mga katangian ng rheostat at ang axis ng bilis na nililiman ng mga pahalang na linya sa fig. 4, pati na rin para sa pag-reverse ng motor, isang thyristor voltage regulator ang ginagamit, na binubuo ng mga pares ng anti-parallel thyristors 1—2, 4—5, 6—7, 8—9, 11—12.Ang pagpapalit ng boltahe na ibinibigay sa stator ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsasaayos ng pagbubukas ng anggulo ng mga pares ng thyristor 1-2, 6-7, 11-12-para sa isang direksyon ng pag-ikot at 4-5, 6-7, 8-9-para sa iba pa direksyon ng pagikot.

kanin. 4. Mga panuntunan para sa pinagsamang kontrol ng isang induction motor.

Upang makakuha ng matibay na mekanikal na mga katangian at upang limitahan ang mga torque ng motor, ang circuit ay nagbibigay ng bilis at rectified rotor current feedback na ibinigay ng isang TG tachogenerator at isang DC transformer (magnetic amplifier) ​​​​TPT

Mas madaling punan ang buong I quadrant sa pamamagitan ng pagkonekta sa isang capacitor na may resistance R1 sa serye (Larawan 3). Sa kasong ito, ang katumbas na paglaban sa rectified rotor current ay maaaring mag-iba mula sa zero hanggang sa infinity at sa gayon ang rotor current ay maaaring kontrolin mula sa pinakamataas na halaga hanggang sa zero.

Ang saklaw ng regulasyon ng bilis ng motor sa naturang pamamaraan ay umaabot sa ordinate axis, ngunit ang halaga ng kapasidad ng kapasitor ay lumalabas na napakahalaga.

Upang punan ang buong I quadrant sa mas mababang mga halaga ng kapasidad, ang paglaban ng risistor R1 ay nahahati sa magkahiwalay na mga hakbang. Sa unang yugto, ang capacitance ay sunud-sunod na ipinakilala, na kung saan ay nakabukas sa mababang alon. Ang mga hakbang ay inalis sa pamamagitan ng isang paraan ng pulso, na sinusundan ng isang maikling circuit ng bawat isa sa kanila sa pamamagitan ng thyristors o contactors. Ang pagpuno sa buong I quadrant ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng pagsasama ng mga pulsed na pagbabago sa paglaban sa pulsed operation ng motor. Ang ganitong pamamaraan ay ipinapakita sa fig. 5.

Sa lugar sa pagitan ng axis ng bilis at ang katangian ng rheostat (Fig. 4), ang motor ay nagpapatakbo sa pulse mode.Kasabay nito, ang mga control pulse ay hindi ibinibigay sa thyristor T3 at ito ay nananatiling sarado sa lahat ng oras. Ang circuit na napagtanto ang pulse mode ng motor ay binubuo ng isang gumaganang thyristor T1, isang auxiliary thyristor T2, isang switching capacitor C at resistors R1 at R2. Kapag ang thyristor T1 ay bukas, ang kasalukuyang dumadaloy sa risistor R1. Ang Capacitor C ay sinisingil sa isang boltahe na katumbas ng pagbaba ng boltahe sa buong R1.

Kapag ang isang control pulse ay inilapat sa thyristor T2, ang capacitor boltahe ay inilapat sa kabaligtaran ng direksyon sa thyristor T1 at isinasara ito. Kasabay nito, ang kapasitor ay nire-recharge. Ang pagkakaroon ng motor inductance ay humahantong sa ang katunayan na ang proseso ng pag-recharging ng kapasitor ay isang oscillatory na kalikasan, bilang isang resulta kung saan ang thyristor T2 ay nagsasara nang mag-isa nang hindi nagbibigay ng mga signal ng kontrol, at ang rotor circuit ay naging bukas. Pagkatapos ang isang control pulse ay inilapat sa thyristor T1 at ang lahat ng mga proseso ay paulit-ulit muli.

kanin. 5. Scheme of impulse combined control ng isang asynchronous na motor

Kaya, sa pana-panahong supply ng mga signal ng kontrol sa mga thyristor, para sa ilang bahagi ng panahon, ang isang kasalukuyang dumadaloy sa rotor, na tinutukoy ng paglaban ng risistor R1. Sa kabilang bahagi ng panahon, ang rotor circuit ay lumabas na bukas, ang metalikang kuwintas na binuo ng motor ay zero, at ang operating point nito ay nasa axis ng bilis. Sa pamamagitan ng pagbabago ng kamag-anak na tagal ng thyristor T1 sa panahon, posible na makuha ang average na halaga ng metalikang kuwintas na binuo ng motor mula sa zero hanggang sa maximum na halaga na naaayon sa pagpapatakbo ng katangian ng rheostat kapag ang rotor R1 ay ipinakilala sa sirkito

Sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang feedback, posibleng makakuha ng mga katangian ng gustong uri sa rehiyon sa pagitan ng speed axis at ng rheostat na katangian. Ang paglipat sa rehiyon sa pagitan ng rheostat at ng mga natural na katangian ay nangangailangan ng thyristor T2 na manatiling sarado sa lahat ng oras at ang thyristor T1 upang manatiling bukas sa lahat ng oras. Sa pamamagitan ng pag-short-circuiting ng paglaban ng R1 gamit ang isang switch na may pangunahing thyristor T3, posible na maayos na baguhin ang paglaban sa rotor circuit mula sa halaga ng R1 hanggang 0, kaya nagbibigay ng natural na katangian ng motor.

Ang impulse mode ng commutated motor sa rotor circuit ay maaari ding gawin sa dynamic braking mode. Sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang mga feedback, sa kasong ito, sa II quadrant, ang nais na mekanikal na katangian ay maaaring makuha. Sa tulong ng scheme ng kontrol ng lohika, posible na magsagawa ng isang awtomatikong paglipat ng engine mula sa isang mode patungo sa isa pa at upang punan ang lahat ng mga quadrant ng mga mekanikal na katangian.