автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка асинхронных электроприводов для подъемных кранов крупносерийного производства с повышенным диапазоном регулирования скорости

Глава

I. Обоснование постановки задач для исследования , , ,

1.1, Требования, предъявляемые к крановым механизмам

1.2, Краткий обзор систем крановых электроприводов переменного тока I ^

1.3, Постановка задачи для исследований

Глава 2. Асинхронный электропривод с реостатным регулированием при наличии выпряглителя и источника встречного напряжения в роторной цепи . ,

2.1. Принцип действия схемы электропривода

2.2. Схема двухдвигательного электропривода с источником, встречного напряжения и динамическим торможением

2.3. Двухдвигательный электропривод с роторным выпрямителем у каждого двигателя

2.4. Методика расчета механических характеристик асинхронных электроприводов с выпрямителшж в роторных цепях двигателей гз '

Глава 3. Двухскоростной асинхронный электродвигатель с фазно-короткозамкнутым ротором ,. >. , , о о л

3.1. Принцип действия -9^

3.2. Схеьш включения двухскоростного фазно-короткозамкнутого двигателя И

Глава 4. Повышение допустимого по нагреву момента асинхронного двигателя при увеличении напряжения статора ^

4.1. Обоснование целесообразности повышения напряжения статора асинхронного двигателя \^iв

4.2. Вывод формул для расчета статических характеристик асинхронного двигателя с учетом насыщения магнитной цепи

4.3. Анализ возмолиости повышения допустимого по нагреву момента асинхронного двигателя при увеличении напряжения статора

Глава 5. Поверочный расчет мощности приводных электродвигателей крановых механизмов

5.1. Методика поверочного расчета мощности двигателей для повторно-кратковременного режима работы 18^ \H9 \55 т

5,2. Описание методики проведения тепловых испытаний крановых двигателей

В течение десятой и одршнадцатой пятилеток был принят ряд целевых комплексных програглм и постановлений Партии и Правительства, направленных на создание новых видов перегрузочных ког.шлексов, устройств и механизмов с высокими требованиями по производительности, механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ. Наряду с этшл проводилась модернизация: существующего парка большинства крановых механизмов и электрооборудования к ншл.Вак{не1шей задачей, которую приходится решать при создании грузоподъегшых г.1ашин, является разработка электропр1шодов для крановых механизмов. Технические napaivieTpn и масштабы производства грузоподъетлных машин определяют технико-экономические требования к их электроприводам.Для строительных башенных кранов, кранов-штабелеров, контейнерных наряду с требованиями высокопроизводительной работы однил! .из основных требований является точность остановки механизмов.Это требование обусловлено тем, что указанные краны обеспечивают монтшк, перегруз!^ и укладку грузов на стройках, складах и разгрузочных пдощадках. Учитывая также то, что краны, изготовляемые в больших количествах, эксплуатируются в различных сферах народного хозяйства, различных климатических зонах страны . / и имеют самые различные уровни обслуживания, к электрооборудованию их предъявляются высокие требования по надежности, простоте обслуживания и времени восстановления в эксплуатации.Обеспечение необходиьшх регулировочных характеристик с учетом повышенных требований, предъявляеьшх к крановым механизмам, может быть выполнено электроприводами постоянного и переменного тока. Из крановых электроприводов постоянного тока пршленяются систеглы релейно-контакторного типа, генератор-двигатель (Г-Д) и с тиристорным преобразователем (ТП-Д). Первая система наиболее проста и применяется дяя кранов с невысокими требованиями по регулированию скорости, шлеет сравнительно невысокую стошлость, однако она громоздка и имеет неудовлетворительные массо-габаритные показатели. Система Г-Д удовлетворяет большинству предъявляемых к крановыгл механизмагл требований, однако наличие нескольких вращающихся машин ограничивает ее применение для крановых механизмов. Наиболее совершенной является система с пршленением тиристорных преобразователей. Она в наибольшей степени из всех систем постоянного и переменного тока удовлетворяет требованиям крановых механизмов, однако она сло}ша, имеет высокую стошлость, требует высококвалиф^щированного обслуживания и поэтому находит пршленение в сло^шых уникальных крановых коьлплексах, как правило, большой мощности.Наибольшее применение на крановых механизглах налши электроприводы переменного тока [1,//,27,29J . Они составляют более 90% всех крановых электроприводов. Такое широкое i-ix прш^яенение объясняется прежде всего лучшими техшшо-экономическмш показателями двигателей переменного тока. Они проще, дешевле, требуют мецБших затрат на обслуживание по сравнению с двигателдаж постоянного тока. В настоящее время существует две группы систем -оэлектроцриводов переменного тока. Первая вьшолняется на основе релейно-контах^торной аппаратуры с различными принципами регулирования скорости: диншлическое торможение; динамическое торможение с самовозбуждением; реостатное регулирование с торможением противовключением и однофазныьл торможением; с кшогоскоростныШ'! короткозамкнутыми двигателями; хлногодвигательные, в том числе двухдвигательные электроприводы механизмов подъема башенных кранов 0,10,16,55,63,7(1 Вторая группа - это CHCTOIVIH С пршленением полупроводниковых регуляторов и преобразователей, с помощью которых возможно осуществлять регулирование напрялсения в статоре и роторе асинхронного двигателя, электроприводы с частотныгл регулированием, тлпульснытл регулированием и т.д. \\J5,59,6Q,b9,73] , Эти систе1ш по регулировочныгл свойствагд удовлетворяют больш1Шству требований, предъявляетлых к крановьм механизмам. Однако они слолшы, требуют квалифицированной наладки и обслуживания в эксплуатации и поэтоь^ используются для ограниченного количества крановых механизмов. Для механизмов, изготовляе^шх серийно, наХОДЯТ в основном прт1енение системы электроприводов первой группы, в которых отсутствуют полупроводниковые преобразователи.Однако они не всегда обеспечивают желаемые качества регулирования скорости крановых механизмов, напршлер, в строительных башенных кранах, кранах-штабелерах, контейнерных и др. Поэтоглу проблема создания для таких механизмов систем электроприводов переменного тока, позволяющих реализовать характеристики, удовлетворяющие большинству требований крановых механизмов, постоянно находится в центре вШ'Хмания организаций, занимающихся разработкой и проектированием крановых электропрхсводов и электрооборудования.В связи с этим значительный интерес представляет разработка для изготовляемых в больших количествах кранов, имеющих новы-ушенные требования по регулированию скорости и точности остановки, простых систем электропр1ШодоБ переменного тока на базе неуправляеьшх выпрямителей.В соответствии со сказанным настоящая работа посвящена созданию электроприводов переменного тока для современных кранов крупносерийного и глассового производства. Такие электроприводы разработаны недостаточно полно. Вместе с тем важно отметить, что их создание представляет значительным ^штерес для народного хозяйства, потому что они доллшы обеспечивать B03MOjmo более простыми средстваьш формирование требуелшх мехашгческих характеристик, необходимых для автоматизации работы крановых установок.

1. Крановое электрооборудование. Справочник под редакцией А.А.Рабиновича. - М.:Энергия, 1979. - 236 с.

2. М.Г.Чиликин, А.С.Сандлер. Общий курс электропривода.М.: Энергоиздат, I98I. - 579 с.

3. М.Г.Чиликин, М.М.Соколов, В.М.Терехов, А.В.Шинянский.Основы автоматизированного электропривода. - М.: Энергия, 1979. - 567 с.

4. М.Г.Чиликин, В.И.Ключев, А.С.Сандлер. Теория автоматизированного электропривода. - М.: Энергия, 1979г.-615 с.

5. Б.А.Филиппов, Н.Ф.Ильинский. Основые электропривода.М.: издательство МЭИ, 1977.

6. В.И.Ключев, В.М.Терехов, Электропривод и автоматизацияобщепромышленных механизмов, - М,: Энергия, 1980. - 360с.

7. М.М.Соколов. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. - М.: Энергия, 1976. - 488 с.

8. Н.М.Баталов, В.А.Белый, А.Б.Иоффе, А.А.Рабинович,М.М.Синайский. Краново-металлургические электродвигатели. • М.: Энергия, 1967. - 240 с.

9. Е,И.Беркович, В.Н.Ковалев, В,И.Ковалев и др. Полупроводниковые выпрямители. Под ред. Ф.И.Ковалева и Г.П.Мостковой. • М.: Энергия, 1978. - 448 с. 10, А,П,Богословский и др. Судовые электроприводы. Справочник. Л-д,: Судостроение, 1975. - т.1, т.2.

10. А.П,Богословский, Е,М.Певзнер, И.А.Гендлин. Перспективыразвития электроприводов крановых механизмов (на период до 1990 г.). М.: Информэлектро, 1973. - 47 с. -'Ci^U

11. А.А.Булгаков. Новая теория управляемых выпрягштелей.М.: Наука, 1970. - 320 с.

12. А.И.Зерцалов. Краны с жестким подвесом груза.М.: Машиностроение, 1979. - 190 с.

13. А.И.Зерцалов, Б.И.Певзнер. Краны-штабелеры.М.: Машиностроение, 1974. - 213 с.

14. Г.Б.Онищенко, Асьшхронный вентильный каскад.М.: Энергия, 1967. - 150 с.

15. И.И.Петров, А.П.Богословский и др. Электропривод и автоматизация управления строительными башенными кранами. М.: Машиностроение, 1979. - 215 с.

16. А.С.Сандлер, Л.Б.Тарасенко. Динамика каскадных асинхронных электроприводов. М.: Энергия, 1977. - 200 с.

17. М.М.Соколов, П.Е.Данилов. Асинхронный электропривод симпульсным управлением в цепи выпрямленного тока ротора. М.: Энергия, 1972. - 72 с.

18. Электротехнический справочник. Том Ш, книга вторая.М.: Энергоиздат, 1982. - 560 с.

19. М.М.Соколов, Л.П.Петров, Л.Б.Масандилов, В.А.Ладензон.Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе. М.: Энергия, 1967. - 200 с,

20. В.С.Барков, А.П.Богословский, Л.Б.Масандилов, А.Г.Яуре.Шогодвигательный крановый электропривод переменного тока. Электротехника В 1-82, Энергоиздат, 1982.

21. Л.Б.Масандилов, В.С.Барков, А.П.Богословский. Двухдвигательны11 электропривод. Заявлено 6.02.81, заявка Га 3243713, авторское свидетельство Га I0I24I4. В! В 14, 1983.

22. ГОСТ 16553-82. Краны-штабелеры, Типы и основные паршлетры.

23. ВГОйШМАШ. Краны грузоподъеглные. Расчет и выбор электрооборудования. Р Ш 24 090.47-79. Шнтяжглаш, М., 1979.

24. П.Е.Данилов. Расчет механических характеристик асинхронного двигателя с трехфазным мостовым выпршлителем в роторной цепи. Электротехническая промышленность, сер.Электропривод, выпуск 9 (80), 1979.

25. З.Е.Шафиров. Современные крановые приводы.М. гЦНИИТяшлаш, 1983.

26. А.И.Адаменко, А.А.Войтех, Э.В.Лир. А.И.Антоненко.Ротор асинхронного электродвигателя. Заявлено II.01.66, заявка Is 1048296/24-7, авторское сввдетельство В 237994, Бй }Ь 9, 1969. -'dZZ

27. Г.М.Киричек. Ротор асинхронного электродвигателя.Заявлено 24.03.72, заявка JS 1764349/24-7, авторское свидетельство № 470040, ЕЙ № 17, 1975.

28. Г.М.Киричек. Ротор трехфазного двухскоростного асинхронного электродвигателя. Заявлено 24.12.75, заявка Ш 2305143/07, авторское свидетельство J^ 570959, Е Й № 32, 1977.

29. Б.Г.Баутл. Двухскоростной асинхронный электродвигатель.Заявлено 9. II. 66, заявка J^ III2335/24-7, авторское свидетельство № 206702, БИ \k I, 1968.

30. В.Д.Лущин. Совмещенная m -фазно - m -фазная2pj/2p2 обмотка. Заявлено 05.06.80. Заявка W 2932928/24-07 авторское свидетельство № 904124, БИ Ъ 5, 1982.

31. Л.Б.Масандилов. Обмотка ротора двухскоростного асинхронного двигателя. Заявлено 12.12.78, заявка Ь 2695258/24-07, авторское свидетельство Ь 782047, Ш.Ш 43, 1980.

32. Semlirertez. "^as Umztditez - Sustem тГоп М/?-Ге&fm/cen fuz JndusizceantzceSe. Щс S^9Z-9Z ГПНТБ СССР

33. Основные направления экономического и социального развитияСССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года. Мос1ша. Политиздат, I98I, 94 с.

34. Александров М.П. Подъеглно-транспортные 1лашины. М,, Высшаяшкола, 1972, 504 с.

35. П.П.Артемьев, В.Р1.Брауде, Н.П.Гаранин. Грузоподъеьиыемашины на речном транспорте. М.: Транспорт, I98I. - 246 с.

36. А.П.Б0Г0СЛ0ВС1ШЙ, Е.М.Певзнер, Н.Ф.Семерня, З.Е.Шафиров,А.Г.Яуре. Электрооборудование кранов. М.: Машиностроение, 1983. - 310 с.

37. Б.В.Беглов, П.И.Кох, В.И.Онш^енко, Д.П.Окулов, Р.Д. Эбич,А.Я.Зискис. Мостовые перегру}?лтели. М. :Машиностроение, 1974. - 222 с.

38. Б.М.Ве11нблат, И.И.Елинсон, В.П.Каменев. Краны для строительства мостов. Справочник. М.: Транспорт, 1978. - 215 с.

39. Л.М.Вишневецкий, Л.Г.Левин, В.Б.Рабинович. J\втoглaтизиpoвaнный электропривод строительных i^ iamiiH. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1977. - 88 с.

40. Р.П.Герасшжк, Тиристорный электропривод для кранов.М.: Энергия, 1978. - 112 с.

41. Р.П.Герасшлшс, В.А.Параил. Электроприводы крановых меха. низмов. М.: Энергия, 1970. - 120 с.

42. Г.Н.Глушков, М.Й.Крайцберг. Электропривод и электроснабжение строительных машин и оборудования предприятий строительной ИНДУ стрии. М.: Стройиздат, 1972. - 288 с.

43. Л.Г.}швов, Привод и авток1атика самоходных кранов.М.: Машиностроение, 1973. - 152 с.

44. Л.А.Невзоров, А.А.Зарецкий, Л.М.Велик и др. Башенныекраны, М.: Машиностроение, 1979. - 292 с.

45. Л.А.Невзоров, Г.И.Позельский, В.А.Романюха. Башенные краны.М.: Высшая школа, 1980. - 326 с.

46. А.Э.Кравчик, М.М.Шлаф, В.И.Афонин, Е.А.Соболенская.Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. М.: Энергоиздат, 1982, - 504 с. -'аь

47. Справочник по кранш^^т!. Под ред.А.И.]укельского.Л.: Машиностроение, I97I, - 400 с.

48. Справочник по кранам, т.2. Под ред. А.И.Дукельского.Л.: Машиностроение, 1973. - 472 с.

49. Г.Паиер, М.Шеффлер, Х.Кильхорн, Г.Адам, Ф.Курт. Грузоподъеные краны: в 2-х кн. Кн.1 /сокр.пер. с нем. М.М.Рунова, В.Н.Федосеева; под ред. М.П.Александрова. М.:Машиностроение, 1.8I. - 216 с.

50. Д.Ю.Солодухо, А.П.Богословский, Н.Плеханов и др.Тиристорные электроприводы с реверсорами. М.: Энергия, 1977. - П О с.

51. М.Шеффлер, Х.Дресиг, Ф.Кзгрт. Грузоподъеглные краны. В 2-хкн. Кн.2. Сокр.пер. с нем. /Пер. М.М.Руднов, В.Н.Федосеев, под ред.М,П.Александрова. М.: Машиностроение, I98I. - 287 с.

52. Электрическое оборудование кранов. Под редакцией А.А.Рабиновича и М.М.Синайского. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 400 с.

53. А.П.Шабашов, А.Г.Лысяков. Мостовые краны общего назначения.М.: Маш1шостроение, 1980. - 304 с.

54. В.А.Шубенко, И.Я.Браславский, Ас1Шхронный электропривод сфазовыьл управлением. М.: Энергия, 1972. - 200 с.

55. ГОСТ 183-74. Машины электрические вращающиеся. Общиетехнические условия. Государственный коьлитет СССР по стандартизации.

56. ГОСТ 185-70. Двигатели трехфазные асинхронные крановые.Технические условия. Москва. Государственный комитет СССР по стандартам.

57. ГОСТ 13555-79. Краны башехшые строительные. Основные параметры. Москва. Государственный коьштет СССР по стандартшл. -C<iD

58. ГОСТ I700S-7I. Механизлш башенных строительных кранов.Технические требования. Москва. Государственный кохлжтет по стандартам.

59. ГОСТ 11828-75. Машины электрические вращающиеся. Общиеметоды испытаний. Москва. Государственный колштет СССР по стандартам. 7S. А.М.Харитонов. Многоскоростные электродвигатели. М.: ГЭИ, 1954, 220 с.