Электропривод крана

Электропривод крана под управлением частотно-регулируемого преобразователя

Электрический привод грузоподъемных кранов отличается большим количеством особенностей, которые выгодно отличают его от электродвигателей общепромышленного назначения:

• Возможность плавного перехода работы электропривода из двигательного в генераторный режим.
• Большой диапазон регулирования скорости вращения.
• Жесткие требования к механическим характеристикам.
• Возможность работы в условиях запыленности и повышенного уровня влажности.
• Устойчивость к вибрациям и механическим ударам, которые вызваны перемещением груза.
• Жесткие требования в отношении надежности и длительного срока эксплуатации.

 

В стандартном исполнении в качестве электропривода для грузоподъемного крана применяют специальные серии электрических двигателей, которые могут работать от электрической сети с любым типом тока. Они имеют существенные отличия от электродвигателей общепромышленного назначения, которые выражаются в использовании более качественных электротехнических материалов и принципиально других конструктивных решениях.

Особенности работы кранового электропривода

Характер работы кранового электропривода существенно отличается от стандартного режима работы электрического двигателя:

• большой диапазон изменений величины нагрузки;
• изменение скорости относительно номинального значения в широком диапазоне значений;
• частые пуски и остановки.

Изначально крановый электропривод рассчитывается на работу в повторно-кратковременном режиме при продолжительности включения 60, 15, 25 или 40%. Для снижения потерь энергии и получения более высоких требований к динамике пуска и остановки кранового электрического двигателя он конструируется с минимальным моментом инерции ротора. При этом значительное снижение инерции достигается за счет снижения высоты осевого центра ротора. 

Конструктивные особенности кранового электропривода

Основную часть крановых электроприводов составляют асинхронные электрические двигатели с фазным ротором. Для регулирования момента на валу и их скорости вращения применяют метод включения пускорегулирующих резисторов в основную цепь питания ротора. Низкая скорость опускания груза при этом достигается за счет использования режима противовключения или динамического торможения путем самовозбуждения. Кроме этого в настоящее время выпускают асинхронные крановые электродвигатели с короткозамкнутым ротором для низкой номинальной скорости. Величина мощности подобных устройств ограничена 30 кВт, что определило сферу их использования в качестве электропривода небольших грузоподъемных кранов. Кроме этого, в настоящее время ведется разработка электродвигателей, которые будут оптимизированы для работы в системах с частотно-регулируемым электроприводом. При этом уже сейчас все крановые приводы условно можно подразделить на электрические двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором для пускорегулирующих резисторов и короткозамкнутые электрические двигатели для работы в составе частотно-регулируемого привода.

Недостатки релейно-контакторных систем управления

Главные проблемы, которые сопровождали эксплуатацию систем управления крановым электроприводом при помощи релейно-контакторных систем:

• броски пускового тока, которые оказывают негативное влияние на питающую электрическую сеть;
• высокое потребление реактивной мощности, что требовало тщательного контроля над работоспособностью конденсаторных устройств компенсации;
• необходимость иметь в запасе широкую номенклатуру запасных частей, которые регулярно выходили из строя вследствие напряженной эксплуатации;
• перегрузка элементов кинематической системы вследствие ударных динамических моментов, что является основной причиной быстрого износа механической части кранового оборудования.

 

Преимущества частотно-регулируемого привода

Частотно-регулируемый электропривод обеспечивает высокий уровень надежности, эффективности и точности, которые являются основными требованиями к современному грузоподъемному крану. Главные преимущества использования частотного регулирования кранового электропривода заключаются в следующем:

• возможность регулирования скорости электродвигателя в диапазоне от 0 до 100% без снижения момента на валу;
• дистанционное управление и мониторинг состояния электродвигателя;
• высокий уровень точности регулирования;
• возможность подключения нескольких электрических двигателей к одному частотному преобразователю;
• возможность кратковременного превышения номинальной мощности электродвигателя;
• автоматическая стабилизация скорости вращения электродвигателя при изменении нагрузки.

Современные преобразователи частоты оснащают специализированными функциями для грузоподъемных кранов, которые предотвращают раскачивание груза, контролируют натяжение троса, регулируют скорость привода в зависимости от нагрузки и др.

 

Частотно-регулируемый крановый электропривод

Работа асинхронного двигателя с системой частотного регулирования отличается наличием следующих особенностей:

1. Значительное сокращение потери энергии в режиме торможения, что позволяет осуществить переход на электродвигатели с более высоким значением номинальной скорости вращения. 
2. Электродвигатель получает надежную защиту от аварийных режимов работы.
3. Повышается уровень надежности эксплуатации кранового электропривода вследствие снижения сложности электрической схемы управления.
4. Исключается раскачивание груза, что является следствием плавного торможения и разгона.
5. Широкий диапазон регулирования скорости электродвигателей.
6. Исключение из электрической схемы управления устройств с силовой механической контактной системой.
7. Возможность использовать для кранового электропривода более простых в обслуживании и дешевых электродвигателей с короткозамкнутым ротором взамен электрических машин с фазным ротором.
8. Снижение эксплуатационных расходов, которые связаны с восстановлением и ремонтом электрического двигателя.
9. Сокращение потребления электрической энергии на величину порядка 25%.
10. Сокращение критических нагрузок, которые вызваны пусковым моментом.

 

Как выбрать частотный преобразователь

Для грамотного выбора частотного преобразователя необходимо обращать внимание на следующие характеристики:

• мощность электропривода;
• тип электрического двигателя;
• точность регулирования скорости вращения;
• диапазон регулирования скорости вращения;
• стабильность поддержания момента на валу двигателя.

При необходимости подобрать преобразователь частоты с большим пусковым моментом и коротким временем разгона и торможения следует подбирать модели с адаптацией параметров под работу с грузоподъемным приводом. В Российской Федерации актуален вопрос нестабильного напряжения, которое имеет отклонение в пределах 10%, что необходимо учитывать при выборе частотного преобразователя. Важное преимущество для частотно-регулируемого привода – это возможность мониторинга основных параметров электрического двигателя. Преобразователи частоты должны обладать простым монтажом, техническим обслуживанием и возможностью кратковременного превышения номинальной мощности. При этом устройства должны легко адаптироваться для работы с различными типами электродвигателей и нагрузок, что поможет снизить трудоемкость его наладки.

Варианты модернизации кранового электропривода

Для модернизации кранового оборудования и его перевода на частотно-регулируемый электропривод используют несколько основных вариантов реконструкции:

1. Перевод на частотно-регулируемое управление электрических двигателей тележки и механизма передвижения.
2. Использование частотного регулирования в электроприводе механизма подъема, что дает преимущество в виде широкого диапазона скорости регулирования и обеспечение посадочной скорости.
3. Комбинация первых двух вариантов модернизации оборудования с дополнительной комплектацией частотными преобразователями, которые могут управляться существующими командоконтроллерами.
4. Перевод на управление от частотного преобразователя всех имеющихся на кране электрических двигателей, что является своего рода наиболее глубокой модернизацией. При этом для управления частотными преобразователями используют специальный логический контроллер.

Компания КранЭлектроМаш предлагает услуги профессиональной модернизации и поставки комплектующих частей для оснащения кранового электропривода частотными преобразователями. Сертифицированное качество продукции, высокая квалификация персонала и демократичные цены всегда выгодно отличали нашу компанию.

Размещено компанией ЗАО, КранЭлектроМаш [15.02.2016]