- 1. Проблеми використання магнітних реверсивних пускачів і контакторів в кранах і кран-балках
- 2. Модернізація кранів і кран-балок з використанням реверсивних пристроїв плавного пуску і гальмування...
- 3. Особливості роботи механізмів переміщення і підйому
- 4. Паралельна робота електродвигунів
- 5. Використання гальм при модернізації
- 8. Висновок
1. Проблеми використання магнітних реверсивних пускачів і контакторів в кранах і кран-балках
В кран-балках і кранах широко застосовуються магнітні реверсивні пускачі (рис.1). Використання магнітних пускачів має ряд проблем:
- Часті включення, запиленість і вологість призводять до підгоряння контактров;
- Неминучий прогар контакту може призвести до двофазному режиму і відмови електродвигуна;
- Ударний прямий пуск призводить до розбивання шпонок і редукторів;
- Ударний прямий пуск призводить до розгойдування вантажу;
а) б)
Рис.1. Схема силового ланцюга з реверсивним магнітним пускачем
а) схема для електродвигуна з короткозамкненим ротором
б) схема для електродвигуна з фазним ротором
Для вирішення зазначених проблем застосовують 2 типу пристроїв - пристрої плавного пуску (регулятори напруги) і частотні перетворювачі (регулятори частоти).
Компанія НПФ «Бітек» з 2007-го року пропонує власне рішення - реверсивні пристрої плавного пуску і динамічного гальмування серії БиСТАРТ-Р . Розроблено різні модифікації для приводів переміщення, підйому, а також приводів з черв'ячними редукторами. Опис пристроїв БиСТАРТ-Р по Посилання .
2. Модернізація кранів і кран-балок з використанням реверсивних пристроїв плавного пуску і гальмування БиСТАРТ-Р
Реверсивні пристрої плавного пуску і гальмування БиСТАРТ-Р мають додаткову тиристорну схему реверсування і розроблені для можливості простої модернізації шляхом заміни реверсивного контактора без зміни схеми підключення.
Завдяки повністю безконтактної і реверсивної силовий схемою забезпечується рішення більшості проблем:
- Надійна безконтактна комутація без зносу;
- Усунення ударів і ривків в редукторі і шпонках;
- Плавний розгін і зупинка для приводів переміщення;
- Захист електродвигуна при обривах фаз, перевантаження.
а) б)
в)
Рис.2 Схема силового ланцюга з реверсивним пристроєм плавного пуску БиСТАРТ-Р
а) з харчуванням гальма від клем електродвигуна
б) з управління гальмом від окремого пускача (через реле управління гальмом в БиСТАРТ-Р)
в) застосування з двигуном з фазним ротором
Основне застосування пристрою плавного пуску БиСТАРТ-Р отримали для приводів пересування кранів і кран-балок, тому що функції плавного пуску і плавного DC-гальмування забезпечують хороші показники управління і можливість регулювання швидкості методом старт-стоп, який в цьому випадку не робить негативного впливу на ресурс роботи механізму.
У приводах підйому для усунення ударних навантажень на редуктор і шпонки були розроблені спеціальні модифікації для приводів підйому (модифікація БСТ-xxР / 380-x0В) з роздільним регулюванням часу наростання напруги на підйом і опускання (0.1..2 сек на підйом і 0.1 .. 0.5 сек на опускання). Досвід експлуатації показав, що використання плавного наростання напруги за 0.5 сек забезпечує усунення ударних навантажень в редукторі без зміни схеми управління гальмом. Для підвищення плавності ходу можливе використання реле управління гальмом з роздільними регулюваннями спрацьовування реле при підйомі і опусканні вантажу.
Схемна і монтажна взаємозамінність з магнітними реверсивними пускателями - ключова перевага пристроїв БиСТАРТ-Р. Проводи, які підходять до двох котушок замінного магнітного реверсивного пускача перепідключатися до входів управління пристроїв БиСТАРТ-Р, які можуть мати різні виконання по напрузі: 220..380В, 110В, 42В, 24В. Габаритні розміри пристроїв БиСТАРТ-Р в багатьох випадках не перевищують габаритів магнітних реверсивних пускачів і можуть встановлюватися замість них в ті ж шафи.
Плавний пуск з наростанням струму по рампі, доданий в нових моделях замість стандартного обмеження струму дозволяє забезпечити якісний плавний запуск при змінах навантаження.
Функція плавного DC-гальмування в пускателях БиСТАРТ-Р виконується за принципом двухполуперіодного випрямлення з обмеженням струму і забезпечує якісне м'яке гальмування з регулюванням струму гальмування. Функція спрацьовує після відпускання кнопки і гальмує протягом заданого часу. При наявності зовнішнього гальма можна комбінувати роботу електронного та механічного гальмування. Для роботи функції гальмування не потрібні гальмівні резистори, енергія розсіюється в електродвигуні.
Функція плавного зупинки для черв'ячних механізмів з'явилася в нових модифікаціях (БСТ-xxР / 380-x0Ч). Незважаючи на те, що переважна більшість кранів і кран-балок використовує планетарні редуктори і в приводах пересування потрібно гальмування, в деяких механізмах використовуються черв'ячні редуктори і там стоїть зворотне завдання - необхідність усунення ударів з-за самоторможения і використання функції плавного зупинки методом плавного зниження напруги за час 1-2 секунди.
Електронні захисту з діагностикою спрацьовування - це один з ключових чинників довговічності роботи пристроїв БиСТАРТ-Р. За час експлуатації виникають типові ситуації, які виводять з ладу електродвигуни та самі пускачі - втрата фази, заклинювання, перевантаження та ін. При відсутності електронних захистів робота двигуна на двох фазах може вивести з ладу і комутаційну апаратуру та сам електродвигун. Електронні захисту з діагностикою максимально знижують ймовірність відмови електродвигуна і пускача в таких ситуаціях.
3. Особливості роботи механізмів переміщення і підйому
У приводах переміщення навантаження електродвигуна - це тертя кочення. При включенні вперед і назад навантаження однакова і завжди протилежна моменту електродвигуна (рис. 3). Для збільшення часу розгону можна успішно застосовувати як пристрої плавного пуску, так і частотні перетворювачі.
Рис.3 Механічна характеристика електродвигуна при переміщенні і підйомі вантажу (руховий режим)
У приводах підйому / опускання рух вгору і вниз принципово відрізняються. Навантаження електродвигуна - це вага вантажу і є односторонньою.
При русі вгору електродвигун при пуску і роботі створює зусилля вгору проти ваги вантажу. Динаміка розгону визначається різницею між моментом двигуна і моментом навантаження (рис.3).
При русі вниз в перші моменти після зняття гальма електродвигун створює зусилля в ту ж сторону, що і вантаж, а після перевищення синхронної швидкості момент змінює знак і електродвигун створює гальмівний момент, зрівнюється з вагою вантажу. Відбувається рекуперація електроенергії в мережу і електродвигун працює як асинхронний генератор (рис. 4). Динаміка розгону при пуску опредяляется як сума пускового моменту двигуна і ваги вантажу.
Рис.4 Механічна характеристика електродвигуна при опусканні вантажу (генераторний режим)
Для приводів підйому стандартні пристрої плавного пуску з тривалим наростанням напруги не підходять, тому що при опусканні вантажу до моменту, коли вантаж розганяється до синхронної швидкості на електродвигуні має бути створено повне напруга і момент. Однак якщо використовувати функцію плавного пуску не для плавного наростання швидкості, а для усунення ударних навантажень на редуктор, то можливо використовувати швидке наростання напруги за 0.2..0.5 сек, а також регулювати момент включення зовнішнього гальма. Даний алгоритм забезпечить усунення ударів і м'який вибір люфтів в редукторі і шпонках. Для цієї мети були розроблені спеціальні модифікації пристроїв БиСТАРТ-Р (модифікація БСТ-xxР / 380-x0В) з роздільним регулюванням часу наростання напруги при підйомі і опусканні, і роздільному управлінні затримкою включення реле гальма.
4. Паралельна робота електродвигунів
У приводі ходу моста як правило використовуються 2 або 4 двигуна працюють паралельно. При модернізації крана з використанням софтстартери, частотного перетворювачі або реверсивних пристроїв БиСТАРТ-Р все електродвигуни групи також повинні бути підключені до одного пристрою.
5. Використання гальм при модернізації
У стандартній схемі живлення електромагнітного гальма або гідроштовхача здійснюється від клем електродвигуна. При модернізації з використанням пристроїв плавного пуску або частотних перетворювачів до гальм повинен бути прокладений окремий кабель і встановлено окремий пускач, керований від вбудованого реле пристрою плавного пуску або частотного перетворювача.
Зберегти схему гальма можна тільки в разі використання реверсивних пристроїв БиСТАРТ-Р в спеціальних модифікаціях для приводів підйому (БСТ-xxР / 380-x0В), де час наростання напруги можна налаштувати у вузькому діапазоні 0.1..0.5 сек.
В кран-балках з вбудованим конусним гальмом також можна використовувати модифікацію для приводів підйому (БСТ-xxР / 380-x0В) для вирішення проблеми розбивання шпонок і редуктора.
8. Висновок
Реверсивні пристрої плавного пуску / гальмування БиСТАРТ-Р можна вважати оптимальним рішенням серед софтстартери для реалізації функцій плавного пуску, гальмування і захисту на кранах і кран-балках.
При використанні на приводах пересування для позиціонування вантажу успішно застосовується пересування короткими плавними імпульсами. Завдяки плавному пуску та безконтактної комутації це не впливає на ресурс пускача або електродвигуна.
У приводах підйому пристрої БиСТАРТ-Р (спеціальні модифікації БСТ-xxР / 380-x0В) дозволяють усунути ударні навантаження на механізм за рахунок наростання напруги до 0.5 секунд, зберігши рекуперацію енергії в мережу при опусканні вантажу і мінімальне тепловиділення. З векторними частотними перетворювачі з гальмівними модулями і резисторами при використанні спеціальних перетворювачів (наприклад, Altivar 71), правильному налаштуванні і компонуванні схеми можна забезпечити плавне і повільне наростання швидкості при використанні. При цьому габарити, вартість рішення і тепловиділення через відсутність рекуперації будуть в кілька разів вище, ніж при заміні реверсивного контактора на пристрій БиСТАРТ-Р.
Перевагами реверсивних пристроїв плавного пуску БиСТАРТ-Р перед частотними перетворювачами можна вважати:
- Мінімальні роботи з модернізації (тільки заміна реверсивного контактора);
- Більш проста і відмовостійка схема (вище перевантаження тиристорів, немає силових конденсаторів, природне охолодження до 15 кВт);
- Компактні розміри і в 5-6 разів нижче тепловиділення (для електродвигуна 5.5 кВт втрати в перетворювачі Altivar 312 складають 292 Вт проти 47 Вт у БСТ-12Р);
- Відсутність високочастотних перешкод і необхідності ісползованія доп. фільтрів і дроселів;
- Збереження рекуперації в мережу при опусканні вантажу в приводах підйому;
- Збереження максимального пускового моменту електродвигуна;
- Вітчизняне виробництво, швидке гарантійне і післягарантійне обслуговування.
10 річний досвід застосування на кранах і кран-балках пристроїв БиСТАРТ-Р показав їх високу ефективність і надійність. Пристрої надійно працюють в вуличних виконаннях кранів, в схемах з тролейних харчуванням, у важких умовах. Більшість пристроїв купують кінцеві споживачі і встановлюють самостійно, а завдяки простим налаштуванням пристроїв лише в рідкісних випадках потрібна консультація по телефону.
>> ДО ОПИСУ реверсивних пристроїв БиСТАРТ-Р