Кранэлектропривод, ООО

Возможности регулирования скорости в данной схеме существенно ограничены. При подъеме номинального груза действительно возможно регулировать скорость. При пуске электродвигателя в направлении подъема с полностью включенным в цепь ротора резисторами электропривод работает на характеристике 2 в точке «а». Частота вращения электродвигателя и пропорциональная ей скорость подъема груза при этом равна n1_п. При последовательном закорачивании ступеней резисторов электропривод последовательно переходит на характеристики 3, 4, 5, 6, 7, 8 (в данном случае контроллер имеет 6 позиций). Скорость будет последовательно увеличиваться до n_2п, n_3п, n_4п, n_5п, n_6п, n_7п. На позиции 6 резисторы в цепи ротора закорачиваются полностью, и, электродвигатель выходит на естественную механическую характеристику при скорости n_7п (при отсутствии добавочных сопротивлений).
Если же груз на крюке отсутствует, то отсутствует и регулирование скорости, т.е. подъем пустого крюка или легкого груза на всех позициях будет производится примерно с одинаковой скоростью.
Для работы в направлении опускания груза электродвигатель реверсируется (изменяется чередование фаз, скорость отрицательна). Пуск электродвигателя также производится с полностью включенными в цепь ротора резисторами. Поскольку область нагрузок электропривода механизма подъема находится в I и IV квадрантах (см. рис.2), то если запустить электродвигатель с номинальным моментом на валу (номинальный груз на крюке), то при полностью включенном в цепь ротора резисторе электродвигатель будет работать в точке a’ при скорости n_1c. Нетрудно заметить, что при одном и том же значении сопротивления резистора в цепи ротора, скорость подъема номинального груза (для приведенных значений сопротивления) составляет примерно 10% от номинальной скорости, а скорость опускания примерно 180% от номинальной скорости. Такая скорость опасна как с точки зрения сохранности груза («жесткая» посадка, так и с точки зрения сохранности электродвигателя (чрезмерное увеличение скорости).
Поэтому в инструкциях для крановщиков было отмечено, что при включении электродвигателя на опускание груза во избежание чрезмерного увеличения скорости необходимо быстро перемещать рукоятку контроллера на последнюю позицию.
Таким образом, регулировать скорость опускания груза включением сопротивления в цепь ротора – невозможно!
Еще раз напомним, что по данной схеме выполнены электроприводы механизма подъема как минимум 50% мостовых и козловых кранов, эксплуатирующихся в России. Данная схема позволяет производить лишь плавный разгон электродвигателя с ограничением пусковых токов (что тоже немаловажно, особенно при небольшой мощности питающей сети), и не более того. Регулировать скорость в самом необходимом режиме – при опускании груза невозможно.
Каким же образом производилась посадка груза в этом случае? Пониженная скорость в таких электроприводах получается путем кратковременных, многократных т.н. «толчковых» включений электродвигателя в направлении спуска.
Несмотря на низкие регулировочные свойства, такой электропривод по прежнему востребован в России из-за низкой стоимости и простоты устройства. Для неинтенсивно работающих кранов, перегружающих грузы, не требующие бережного обращения, он до-настоящего времени конкурентоспособен.
При переводе кранов на управление по радиоканалу или с подвесного пульта чаще всего кулачковый контроллер «тупо» дублируется контактами магнитных пускателей. Ну и добавляется автоматический разгон в функции времени. То есть появляется дополнительная аппаратура, а регулирования скорости как не было, так и нет.

Получение посадочной скорости в электроприводе на базе АД с фазным ротором, особенно если в схеме применяется кулачковый контроллер, всегда было сложной задачей.
Способов этих достаточно много, все они в той или иной степени паллиативные (идеальное регулирование скорости можно получить только в частотно-регулируемом электроприводе) в большинстве случаев они требуют значительного усложнения схемы.
Если не рассматривать не прижившиеся на нашей земле способы, широко применявшиеся за рубежом, то наиболее распространенным является динамическое торможение. Особенно динамическое торможение самовозбуждением. Особенности данного способа были описаны автором в одной из предыдущих статей. Схема электропривода усложняется существенно, количество аппаратуры достаточно велико. Тем не менее, до появления доступных преобразователей частоты такой электропривод не имел альтернативы.
Наиболее простым и древним способом является торможение противовключением. Данный способ является наиболее простым, но и наименее удобным с точки зрения управления краном. В цепь ротора двигателя включается дополнительное сопротивление. Электродвигатель подключается к сети в направлении подъема. Если масса груза на крюке достаточно велика, то груз опускается с малой скоростью (точка g на рис/ 2).
Сразу следует сказать ритуальную фразу о низких энергетических показателях данного способа регулирования скорости. Впрочем, для того, кому в первую очередь важна изначально низкая цена и простота электропривода, а интенсивность работы крана невысока, энергетические показатели не важны. Да и в общем цикле крана данный режим используется небольшое время.
Гораздо неприятнее другое свойство: чем меньше масса груза, тем меньше скорость опускания. При некоторой массе груза, вместо ожидаемого опускания он будет подниматься.
Это лишает управление краном мнемоничности, затрудняет работу крановщика и замедляет выполнение операций, возникает опасность для стропальщиков, ожидающих движение груза в другом направлении.
Тем не менее, в крановом электроприводе торможение противовключением применяется до настоящего времени, например в панелях ТСА.
Таким образом, динамическое торможение самовозбуждение требует значительного усложнения и удорожания схемы, торможение противовключением затрудняет управление краном.
Поэтому существует потребность в простом и недорогом способе получения посадочной скорости в простейшем электроприводе на базе АД с фазным ротором. Постараемся сформулировать требования к такому способу:

• Схема для получения посадочной скорости должна выполняться в качестве дополнительного оборудования к базовому электроприводу с кулачковым контроллером;
• Объем монтажных работ при модернизации существующих кранов должен быть минимален;
• Управление краном, особенно по радиоканалу или с подвесного пульта должно быть мнемоничным;
• Дополнительное оборудование, в случае неисправности должно легко исключаться из схемы электропривода, без нарушения работы в базовом варианте.

Торможение противовключением, отвечает указанным требованиям в части минимума аппаратуры, и небольшого объема электромонтажных работ. Для исключения подъема легких грузов в режиме противовключения предлагается использовать режим импульсно-ключевого управления. На схеме рис. 3 показана схема электропривода в варианте управления по радиоканалу или от подвесного пульта.
В рассечку звезды роторных резисторов включаются импульсно-ключевой коммутатор из двух тиристорных ключей, каждый из которых содержит по два тиристора VS1, VS2 и VS3, VS4 соответственно. На блок управления А1 (клеммы 1, 2, 3) с выводов ротора Р1, Р2, Р3 подается ЭДС ротора.
Управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 и VS3, VS4 подключены к выводам блока управления А1 (клеммы 4, 5 и 6, 7).
Для получения посадочной скорости статор АД подключается к сети контактором КМ1 в направлении подъема груза. Уставка открытия тиристоров больше номинальной ЭДС ротора. Тиристоры закрыты, цепь ротора разомкнута. Несмотря на то, что статор подключен к сети, двигатель не развивает момента, так отсутствует ток ротора.
Если на крюке подвешен груз, то по действием силы тяжести он начнет опускаться. ЭДС ротора при этом будет увеличиваться. Как только ЭДС ротора достигнет уставки, с блока А1 поступит сигнал на открытие тиристоров. Тиристоры откроются, по цепи ротора потечет ток, двигатель получит вращающий момент, направленный в направлении подъема. Частота вращения начнет увеличиваться, при этом будет уменьшатся ЭДС ротора. Как только значение ЭДС ротора снизится до значения уставки, тиристоры закроются, исчезнет вращающий момент, частота вращения начнет увеличиваться, одновременно начнет увеличиваться ЭДС ротора. Процесс повторяется. ЭДС ротора колеблется в весьма небольшом диапазоне, при этом частоту вращения можно принять практически постоянной.
Формируется жесткая механическая характеристика  g – h в 4 квадранте для спуска «протягивающих» грузов.
При работе в направлении подъема и направлении спуска с номинальной скоростью импульсно-ключевой коммутатор зашунтирован контактами магнитного пускателя КПк.
В электроприводе управляемом кулачковым контроллером из кабины машиниста, во избежание переделки диаграммы включение режима посадочной скорости целесообразно производить нажатием специально устанавливаемой педали. Нажатие педали приводит к отключению контактора КПК, после чего рукоятку контроллера необходимо установить на первую позицию подъема. Данный способ управления (разумеется, без импульсно-ключевого коммутатора) давным-давно использовался на отечественных башенных кранах серии БКСМ.
В варианте управления по радиоканалу или подвесному пульту схема кулачкового контроллера дублируется контактами магнитных пускателей. В этом случае представляется целесообразным использовать пульт управления с двухходовыми кнопками.
При нажатии на кнопку «Подъем» статор АД подключается к сети контактором КМ1 с полностью включенным в цепь ротора резистором. Контактор КПк включен, импульсно-ключевой коммутатор закорочен. Производится обтягивание стропов и подъем груза со скоростью меньше номинальной. При дальнейшем нажатии на кнопку «Подъем» производится автоматический разгон двигателя до номинальной скорости путем закорачивания секций резисторов под контролем реле времени.
При нажатии на кнопку «Спуск» статор АД подключается к сети контактором КМ1 с полностью включенным в цепь ротора резистором с чередованием фаз соответствующим направлению подъема. Контактор КПк выключен, импульсно-ключевой коммутатор работает, как описано выше. Производится опускание груза в режиме противовключения с малой скоростью. При дальнейшем нажатии на кнопку «Спуск» отключается контактор КМ1, включается контактор КМ2, КПК, статор АД подключается к сети с чередованием фаз соответствующим спуску и производится автоматический разгон двигателя в направлении спуска до номинальной скорости путем закорачивания секций резисторов под контролем реле времени.
Импульсно-ключевой коммутатор (рис. 4) по конструкции и составу оборудования максимально унифицирован с серийно выпускаемым блоком БРС-2 и содержит два тиристорных модуля типа МТТ и простейшую систему управления на основе блока управления типа БУК.