Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В грузоподъемных машинах небольшой мощности (до 10 кРг), в состав которых входят подъемники, а тайге механизмы подъема и передвижения, широко применяется электропривод на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутьм ротором (АД) при релейно-контакторном управлении, который часто не обеспечивает требуемых технико-экономических показателей.
Повышение эксплуатационных характеристик рассматриваемых типов электроприводов рационально проводить с применением тиристорних преобразователей напряжения (ТПН), построенных на основе несложных силовых схем. Представляется привлекательным применение в системе ТПН-АД режима квазичастотного управления (КЧУ), который дает возможность получать пониженные стабильные скорости электропривода без использования вращающихся датчиков. Существует несколько алгоритмов (способов) квазичастотного управления. На кафедре АЭП МЭИ проведены исследования и выполнены разработки, основанные на способе КЧУ по принципу задания управляющих временных интервалов. Установлено, что существует потребность в дальнейших исследованиях этого способа КЧУ, направленных на ограничение колебаний момента и уватачение развиваемых тормозных моментов. Необходима разработка более совершенных схем преобразователей. Поскольку КЧУ реализуется на базе несложных и относительно недорогих вентильных структур и узлов системы управления, его целесообразно применять для тех массовых механизмов, где на первый план выдвигается требование использования возможно более простых и дешевых электроприводов. Такими механизмами являются прежде всего крановые механизмы передвижения и подъема.
В грузоподъемных машинах, к которым предъявляются повышенные требования по показателям работы (к примеру, в лифтовых установках), часто применяется двух скоростной АД. Однако релейно-контак-торному электроприводу с двухскоростным АД присущи существенные недостатки, в частности, в обеспечении требуемых динамических режимов. Представляется рациональным применять в асинхронном электроприводе с двухскоростным двигателем тиристорний преобразователь напряжения также без использования вращающихся датчиков.
В настоящее время отсутствует серийное, производство регулируемых электроприводов для грузоподъемных машин небольшой мощности. При этом разработанные системы управления шеют недостатки
(например, наличие тахогенератора), ограничивающие массовое внедрение. В связи с этим является актуальным исследование и разработка массовых грузоподъемных машин, в которых используются асинхронный двигатель небольшой мощности с короткозамкнутым ротором и тиристорные преобразователи напряжения.
Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка способов и устройств управления электроприводами грузоподъемных машин неОаяьшой мощности (до 10 кВт) по системе тиристорний преобразователь напряжения - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором бе? применения Ерзпц'ющихся датчиков.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:
- провести сравнительный количественной анализ способов
. -.' КЧУ при управлении по принципам временных интервалов и
модулирующих напряжений, определит^ области их практического использования;
- разработать способ КЧУ с улучшенными показателями: ог
раничением' колебаний момента и увеличением тормозных
моментов АД, составить программу расчета переменных
системы ТЇЇН-АД для разработанного способа КЧУ, провес
ти его исследование;
предложить способ управления электроприводом грузоподъемного механизма по системе ТПН-двухскоростной АД без применения вращающегося датчика и разработать устройство управления, реализующее предложенный способ;
разработать рациональные схемы преобразователей для электроприводов крановых механизмов передвижения и подъема с использованием способов КЧУ, выбрать параметры схем управления электроприводами, обеспечивающие надлежащие для указанных механизмов характеристики;
провести испытания разработанных электроприводов на действующих механизмах.
Методика проведения исследований. В работе использованы экспериментальные и теоретические, методы исследований. Теоретические исслєдоіул-ііііі бау>,ру.угся на применении дифференциальных уравнений асинхронного двигателя с известными допущениями. Расчеты проведены на ЭВМ. Теоретические положения подтверждаются резуль-
татами экспериментальных исследовании, полученных при лабораторных и заводских испытаниях.
Научная новизна диссертации состоит в следующем:
-
Предложен алгоритм квазичастстного управления по принципу временных интервалов, имеющий улучшенные, по сравнению с известным алгоритмом, показатели: сниженные колебания момента и увеличенный диапазон регулирования тормозного момента. Для предложенного алгоритма составлена программа расчета на ЭВМ переменных в системе ТПН-АД.
-
Для предложенного алгоритма квазичастотного управления разработано устройство управления электроприводом.
3. Разработан способ управления электроприводом по системе ТПН-двухскоростной АД, позволяющий без использования вращающихся датчиков направленно формировать переходные процессы пуска и торможения и осуществлять остановку электропривода с повышенной точностью.
-
На оснбве предложенного способа разработано устройство управления электроприводом грузоподъемной машины по системе ТПН-двузскоростной АД.
-
Проведен сравнительный анализ асинхронных электроприводов с тиристорними преобразователями, работающими в режимах квазичастотного управления по принципу модулирующих напряжения или по
'принципу временных интервалов, предложены области их рационального применения.
Практическая ценность и реализация работы. На основе результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны электроприводы с использованием квазичастотного управления: электропривод кранового механизма горизонтального.передвижения, который характеризуется формируемыми плавными процессами пуска и торможения и имеет пониженную установочную скорость; электропривод механизма подъема небольшой мощности с реверсивной тиристорной группой, обеспечивающий при использовании предложенного алгоритма квазичастотного управления плавный пуск и торможение, а такве пониженную скорость при опускании груза с плавным переходом из силового спуска в тормозной. Для разработанных электроприводов составлены полные тиристорно - кон-
такторные схемы управления.
Разработан электропривод грузоподъемной машины по системе ТГШ-двухскоростной АД, который позволяет направленно формировать переходные процессы пуска и торможения, дает возможность без использования вращающихся датчиков производить регулируемое торможение с заданным ускорением независимо от нагрузки, а также осуществлять остановку электропривода с повышенной точностью.
Заводские испытания на мостовом кране и электрических талях, а также лифтовой установке подтвердили положительные свойства разработанных электроприводов.
Предложенные устройства управления электроприводами различных типов грузоподъемных машин имеют унифицированные технические решения. Преобразователи легко перенастраиваются (заменой программ в ПЗУ} в соответствии с требованиями потребителей и параметрами применяемых двигателей и механизмов.
Апробация работы. Научные результаты диссертационной работы докладывались в обсуадались на XI Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам автоматизированного электропривода ъ г.Суздале в 1991 г., на 1-ой Международной конференции по электромеханике и электротехнологии в г. Суздале в 1994 г., на заседаниях научной" группы- и кафедры Автоматизированного электропривода МЭИ.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в статье, авторском свидетельстве, двух положительных решениях п>.-заявкам, тезисах докладов на двух научно-технических конференциях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов о работе. Ее содержание изложено'на 222 страницах машинописного текста, иллюстрировано 70 рисунками, имеет' библиографический, список литературы из 71 наименования.
