Для чего нужен крановый электропривод?
Основное назначение электропривода крана - регулирование скорости механизмов подъема и передвижения в некотором диапазоне. В первую очередь, тип электропривода зависит от физических принципов регулирования скорости конкретных видов двигателей.
На практике чаще всего применяются следующие двигатели:
- электродвигатели постоянного тока
- асинхронные электродвигатели с фазным ротором
- асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором
Двигатели постоянного тока получили широкое распространение на тяжелых металлургических производствах, в т.ч. на литейных кранах, из-за простоты устройства и принципов управления, практически линейных механических и регулировочных характеристик и, что наиболее важно, большого пускового момента. К недостаткам такого двигателя следует отнести дороговизну изготовления, опасность постоянного тока для человека, износ и необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов.
Для питания крана постоянным током необходимо дополнительно устанавливать в цеху выпрямители трехфазного напряжения.
В настоящее время, новые краны с двигателями постоянного тока практически не изготавливаются.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором получили наибольшее распространение на кранах в советское время и популярны в наши дни. Двигатели данного типа применяются как для реконструкции, так и для новых грузоподъемных кранов. Двигатели с фазным ротором характеризуются большим начальным вращающим моментом, приблизительно постоянной скоростью при различных перегрузках и меньшим пусковым током по сравнению с электродвигателями с короткозамкнутым ротором. К недостаткам данных двигателей стоит отнести их большие габариты и дороговизну изготовления и, аналогично двигателям постоянного тока, износ и необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов.
Способы управления скоростью вращения электродвигателей с фазным ротором
Существует множество разновидностей систем управления для двигателей с фазным ротором. Изменение скорости и момента таких двигателей достигается путем включения в цепь ротора дополнительных электрических устройств. В зависимости от требований к диапазону регулирования скорости могут применяться:
- реостатные системы (по-другому: резистивные, с активными сопротивлениями)
- дроссельные системы без регулирования скорости (мягкий пуск, по-другому: с реактивными сопротивлениями)
- дроссельные системы с тиристорными регуляторами
- и др.
В качестве коммутационного оборудования в цепях статора и ротора могут применяться:
- силовые контакторы, пускатели, реверсоры (и другие механические устройства коммутации)
- тиристоры (тиристорные ключи)
- IGBT-транзисторы
- гибридные системы
Сравнение систем управления для двигателей с фазным ротором
При сравнении различных систем управления важно правильно выделить количественные и качественные факторы и критерии их оценки. При выборе оборудования для кранов важно сравнить следующие факторы рассматриваемых систем:
- стоимость оборудования, монтажа и ввода в эксплуатацию - первоначальные затраты на внедрение;
- энергоэффективность оборудования - показатель, позволяющий в сумме с первоначальными затратами сравнить непосредственно деньги, т.е. окупаемость системы по отношению к конкурентным решениям в процессе эксплуатации;
- заявленные и реальные допустимые условия эксплуатации (температура, запыленность, защищенность от проникновения пыли, периодичность обслуживания и т.п.);
- заявленные характеристики управления механизмом крана и их реальная достижимость и др.
Помимо сравнения технических характеристик конкретного оборудования различных производителей, важно принять во внимание циклограмму работы в будущем проекте. Каждый способ регулирования скорости может оказаться наиболее выгоден экономически в некоторых применениях и должен быть оценен индивидуально в разрезе экономическая эффективность/качество управления. От правильного выбора способа регулирования скорости и необходимого оборудования на первых этапах проектирования зависит как первоначальная стоимость проекта, так и его полная стоимость владения за полное время эксплуатации крана.
Мы разрабатываем и производим современные системы управления для двигателей с фазным ротором под маркой ТЭДФ.
Ознакомиться с основными возможностями и техническими характеристиками можно в Каталоге тиристорных панелей.
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором мало применялись на кранах в советское время в силу технологической сложности регулирования скорости. Использование ограничивалось легкими тельферными подъемниками, кран-балками и прочими одно-, двухскоростными тихоходными механизмами. В остальных случаях заменить двигатели постоянного тока либо двигатели с фазным ротором в то время они не могли. Ситуация изменилась лишь с широким распространением и удешевлением преобразователей частоты. К достоинствам асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором следует в первую очередь отнести отсутствие коллекторно-щёточных узлов, легкость конструкции и простоту ее изготовления, высокий КПД и cos φ по сравнению с двигателями с фазным ротором. Основные недостатки заключаются в большом пусковом токе (до 5-7 In) и сложном техническом оборудовании для регулирования скорости вращения.
Способы управления скоростью вращения электродвигателей с короткозамкнутым ротором
Снижение цен на полупроводниковые приборы в конце 90-ых годов подтолкнуло краностроителей к переходу к современным системам управления. Начиная с 2000 года в СНГ на новых кранах стали всё чаще применяться системы на базе преобразователей частоты. Преобразователи частоты позволяют плавно изменять величину напряжения и частоту на клеммах двигателя, благодаря чему становится возможным управлять скоростью вращения двигателя, сохраняя номинальный момент во всем диапазоне регулирования. В качестве основных преимуществ систем на базе преобразователей частоты отмечаются следующие:
- Глубина и плавность регулирования скорости (до 1:100)
- Энергоэффективность по сравнению с СУ предыдущих поколений
- Возможность работы в зоне ослабления поля двигателя
- Простое изменение характеристик механизма крана через параметры привода
- Удешевление двигателей, за счет применения короткозамкнутого ротора
- Надежность, простота замены узлов привода и др.
При этом системы с преобразователями частоты обладают дополнительными ограничениями, которые необходимо принимать во внимание:
- узкий температурный диапазон эксплуатации
- высокая стоимость для больших мощностей
- низкая степень защиты от пыли
- слабая перегрузочная способность
- высокий уровень квалификации наладчиков и эксплуатационного персонала
- для диагностики во многих случаях требуется ноутбук
- длительные сроки изготовления (наиболее актуально в случае выходов из строя)
Изготовление систем управления с применением преобразователей частоты - это всегда индивидуальный подход и проект для каждого отдельного крана.
Компания Двеста специализируется на производстве крановых систем управления с преобразователями частоты:
Нами реализовано более 100 различных проектов для новых кранов и реконструкций вводной мощностью до 800кВт.
Более детально с нашими знаниями, опытом и компетенциями можно ознакомиться в разделе Технические решения.
