«Расчет и выбор электрооборудования механизма подъема мостового крана

По заданию электропривод механизма подъема мостового крана получает питание от 3-фазной сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 380 В, которая обладает свойствами источника напряжения. Предварительно не проделав требуемый анализ по выбору способа регулирования координат (то есть системы управления электроприводом) необходимо обеспечить подключение к сети с помощью рубильника.
Система управления крановым механизма подъема относится к категории устройств, находящихся под непрерывным контролем машиниста крана, то есть в этих системах выбор момента начала и конца операции осуществляется лицом, управляющим механизмом. Такие системы управления должны быть относительно простыми. При этом они должны обеспечивать необходимую последовательность переключений для реализации желаемых скоростных параметров: легко управлять разгоном и торможением крюка, а также осуществлять работу на номинальной скорости перемещения, предотвращая при этом недопустимые перегрузки, то есть автоматически обеспечивать и необходимую защиту.
Для реализации (приведения в движение) представленного на рисунке 1.1 мостового крана можно использовать как двигатели постоянного тока, так и двигатели переменного тока. Существует несколько вариантов реализации. Может быть использован асинхронный двигатель с короткозамкнутым или фазным ротором, двигатель постоянного тока независимого, параллельного, смешанного или последовательного возбуждения, электропривод переменного тока: асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый силовым контроллером с динамическим торможением способом самовозбуждения, асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с торможением способом противовключения , электропривод переменного тока с асинхронным короткозамкнутым двигателем, управляемым силовым контроллером .
Чаще всего для крановых механизмов используют специально изготовленные для этих целей специальные двигатели крановых серии постоянного и переменного тока. Асинхронные двигатели по массогабаритным показателям меньше, а двигатель устанавливается непосредственно платформу (мост) крана и перемещается вместе с ним. Но система регулирования скорости двигателей переменного тока сложнее, чем для двигателей постоянного тока.
С учетом анализа по выбору двигателя произведем выбор способа регулирования координат.
Возможным способом регулирования скорости вращения двигателей постоянного тока являются регулирование напряжения питания якорной цепи для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением по системе Г-Д либо с помощью управляемых выпрямителей, для двигателей с последовательным возбуждением путем шунтирования цепи якоря. Для управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором наилучшим вариантом является использование тиристорных преобразователей частоты – частотное регулирование. Регулирование скорости асинхронного двигателя с фазным ротором возможно путем введения в ротор добавочных ступеней сопротивлений с применением динамического торможения.
Все перечисленные способы регулирования координат отличаются друг от друга сложностью реализации, потерями, стоимостью и требуют детального выбора оптимального способа регулирования для каждого конкретного случая путем оценки и сравнения.
Рассмотрим пять вариантов реализации регулируемого электропривода:
1) двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, регулирование напряжения по системе Г-Д;
2) двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, регулирование напряжения с помощью управляемого выпрямителя;
3) двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, путем шунтирования цепи якоря;
4) асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, частотное управление;
5) асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый силовым контроллером с динамическим торможением способом самовозбуждения (КД – АДФP);
Выбрав несколько вариантов электропривода, проведем их сравнительную оценку. Воспользуемся в нашем случае так называемым «методом экспертных оценок». Сравнение вариантов решений производим относительно нескольких характеристик системы, важных с точки зрения проектирования, путем сравнения определенных (для каждого варианта) значений соответствующих показателей качества qi. Принимаем несколько показателей качества. В нашем случае это: массогабаритные показатели, надежность, расход энергии, потери, стоимость и плавность регулирования. Каждому из этих показателей присваиваем определенный максимальный бал, то есть определяем так называемый для каждого показателя весовой коэффициент а затем производим оценку вариантов по каждому показателю, выставляя им соответствующий бал. После этого производим подсчет баллов по формуле: