Характеристика существующего основного силового оборудования

Электропривод главного подъёма выполняется по схеме ТП-Д. Каждый из двух двигателей питается от индивидуального преобразователя. Преобразователи устанавливаются в отдельном цеховом электропомещении в закрытых шкафах. При этом силовое питание двигателей осуществляется по четырем троллеям (440В постоянного тока). Имеется также резервный преобразователь. Переключение на резерв осуществляется вручную с помощью разъединителей.

Преобразователи обеспечивают разгон и торможение двигателей, а также произвольную настройку фиксированных скоростей, задаваемых положением командоконтроллера в кабине управления. Для передачи задания скорости из кабины в электропомещение в системе питания крана предусматриваются контрольные троллеи (2 шт., –220…+220 В постоянного тока). Различные уровни напряжения на контрольных троллеях соответствуют различным фиксированным скоростям. При включении первой ступени формируется напряжение 70 В (знак зависит от направления), фиксируется наличие тока двигателей, включаются катушки тормозов ТКП–700, проверяется их срабатывание, после этого на контрольных троллеях формируется напряжение 120 В. Далее, при включении второй и третей ступеней на троллеях формируется напряжение 170 В и 220 В соответственно.

Двигатели главного подъёма имеют принудительную внешнюю вентиляцию. Причём при отключении двигателей механизма главного подъёма, вентиляция выключается с выдержкой времени, что обеспечивает лучшую охлаждаемость электродвигателей.

При работе в аварийном режиме, допускается довершение технологической операции на одном приводном электродвигателе.

Для двигателя мощностью Р_н = 300 кВт, напряжением U_н = 440 В, током I_н = 725 А, перегрузочной способностью по току l_i=2,5 наиболее целесообразной схемой выпрямления является мостовая трёхфазная с питанием от сети переменного тока 380 В.

При определении номинальных значений выпрямленного напряжения и тока тиристорного преобразователя необходимо обеспечить:

где λ_тп - перегрузочная способность тиристорного преобразователя в течение 10с.

Для питания якоря одного двигателя в настоящее время используются два параллельно соединённых тиристорных преобразователя типа ТПЕ–630/630–460–У2.1 на номинальный выпрямленный ток одного преобразователя 630А, напряжение 440В. Таким образом, эквивалентный выпрямленный ток пары параллельно соединённых преобразователей составляет I_dнэ = 1260А., а напряжение U_dнэ = 460В. Преобразователь реверсивный и состоит из двух симметричных трёхфазных мостов на тиристорах с естественным воздушным охлаждением, включённых по встречно-параллельной схеме. В преобразователях применяются тиристоры типа ТЛ171–320–10 включенных параллельно по три штуки в плечо одного выпрямительного моста. Таким образом, в одном выпрямительном шкафу применяется 36 тиристоров. Преобразователи серии ТПЕ (Запорожский электроаппаратурный завод, Украина) разработаны специально для использования на крановом оборудовании.

Силовая схема питания двух двигателей приведена на рис. 1.5.

Двигатель М1 получает питание от пары преобразователей А1, А2, а М2 – от пары А3, А4. Для резервирования питания двигателей предусмотрена пара преобразователей А5, А6.

Каждый тиристорный преобразователь получает питание от сети 10 кВ через трансформатор типа ТСЗЛ–1600/10–УХЛ3 с техническими данными, приведёнными в табл. 1.5 [3]. Рабочие преобразователи А1–А4 питаются от трансформатора Т1, а через трансформатор Т2 получают питание резервные преобразователи А5, А6 двух соседних кранов (34, 39 или 43, 47).

Таблица 1.5 – Технические данные трансформатора ТСЗЛ–1600/10–УХЛ3

Максимальное значение выпрямленной ЭДС

Полное сопротивление фазы трансформатора для обмотки, соединённой в “звезду” находится по выражению:

,

где е_к% – напряжение короткого замыкания трансформатора;

Рис. 1.5 – Силовая принципиальная схема питания электродвигателей механизма 500-тонного подъёма разливочного крана ККЦ

U_2ф – фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

I_2ф = I_2л – фазный ток вторичной обмотки трансформатора, при соединении “звезду”.

Активное сопротивление обмоток трансформатора:

где _ΔР_кз – потери короткого замыкания трансформатора, Вт;

m – число фаз обмотки трансформатора.

Индуктивное сопротивление вторичных обмоток трансформатора:

Индуктивность фазы трансформатора:

где f_с – частота питающей сети, Гц.

Эквивалентное сопротивление цепи выпрямления:

где а_в – вентильный коэффициент для мостовой схемы выпрямления.

Критическая индуктивность силовой цепи из условия сглаживания пульсаций выпрямленного тока:

где P_1% – принятая величина действующего значения основной гармоники переменной составляющей выпрямленного тока;

Е_dnm ─ амплитуда основной гармонической выпрямленной ЭДС n-го порядка:

где (Е_dmn/E_d0) ─ амплитуда основной гармонической ЭДС для угла α = 90° для шестипульсной схемы выпрямления.

Критическая индуктивность силовой цепи из условий ликвидации прерывистого режима на холостом ходу двигателя (I_яхх = 0,1·I_н =72,5 А) находится по формуле:

где α – угол регулирования при работе двигателя с током холостого хода:

Из двух значений критической индуктивности выбирается большее, и определяется требуемая индуктивность сглаживающего дросселя:

где L_я – индуктивность якорной цепи двигателя:

здесь β– эмпирический коэффициент, для компенсированных машин (0,1–0,25);

р – число пар полюсов;

Так как L_сд < 0, то нет необходимости в установке сглаживающего дросселя.

В комплект каждого преобразователя входит токоограничивающий реактор L1…L3 типа РТСТ–660–0,064У3 на номинальный фазный ток 660А, напряжение 380В. Номинальная индуктивность фазы реактора L_ф составляет 0,064 мГн, активное сопротивление обмотки R_ф = 0,0021 Ом [3].

Обмотки возбуждения двух двигателей питаются источника постоянного тока 220В, напряжение которого подводится к крану по троллеям. На сопротивлениях R39, R40 создаётся такое падение напряжения, что к обмоткам возбуждения двигателей подводится напряжение равное 110В. Этими же сопротивлениями регулируются токи возбуждения электродвигателей.

Также в состав каждого преобразователя входят автоматические выключатели на сторонах постоянного и переменного тока.

На стороне переменного тока каждого тиристорного преобразователя устанавливается автоматический трёхполюсный выключатель Q1 (рис. 1.5) типа А3792Б У3 на номинальный ток 630А, напряжение 380 В. Уставка по току электромагнитного расцепителя составляет 2500А.

На стороне постоянного тока устанавливаются автоматический выключатель Q2 типа А3795Н У3 двухполюсного исполнения на номинальное напряжение 440В, номинальный выпрямленный ток 630 А. Выключатель токоограничивающий. Имеется тепловой расцепитель с уставкой срабатывания по току 725А; Уставка срабатывания по току короткого 3800 А.

В преобразователях серии ТПЕ в СИФУ применяется линейное опорное напряжение. Расчет фазовых характеристик СИФУ реверсивного тиристорного преобразователя с линейным опорным напряжением производится по формуле (знак «-» ставится для группы «Врерёд», «+» – «Назад»):

где α_нач – начальный угол согласования характеристик, принимается равным 95˚;

U_{оп. м} – максимальное значение опорного напряжения, равное 8 В.

Номинальный угол регулирования:

Угол коммутации тиристоров при I_max = λ_i·I_н:

Максимальное значение угла регулирования:

где Da=3˚ – допустимая асимметрия импульсов;

d - угол восстановления запирающих свойств тиристора.

По приведенному уравнению рассчитаны фазовые характеристики α = f(U_у) выпрямительных мостов групп “Вперёд” и “Назад”, данные расчета приведены в табл. 4.1. Фазовые характеристики эквивалентного реверсивного тиристорного преобразователя приведены на рис. 4.1.

Таблица 4.1– Фазовые и регулировочные характеристики СИФУ и реверсивного ТП

Регулировочные характеристики преобразователя находятся по зависимости

Данные расчета представлены в таблице 4.1, а на рис. 4.2 – регулировочные характеристики E_d=¦(U_у). Верхние знаки принимается для группы «Вперёд».

Максимальная ЭДС тиристорного преобразователя с точки зре­ния безопасного инвертирования при a_max =170˚ составляет:

Рис. 4.1 – Фазовые характеристики ТП

Рис. 4.2 – Регулировочные характеристики ТП