Steuerungssysteme für elektrische Antriebe von Kränen

Verschiedene Kransteuerungssysteme können nach Zweck, Steuerungsmethode und Regelungsbedingungen klassifiziert werden.

Je nach Zweck werden die Steuerungssysteme von Hubmechanismen, Bewegungsmechanismen und Rotationsmechanismen unterschieden.

Je nach Managementmethode gibt es Managementsysteme mit Zufuhrkammersteuerungen, mit Button-Beiträge, mit kompletten Geräten (z. B. mit oder ohne Magnetregler und Energiewandler).

Entsprechend den Regelungsbedingungen kann es Steuerungssysteme geben: mit Regelung der Geschwindigkeit unter der Nenngeschwindigkeit, mit Regelung der Geschwindigkeit über und unter der Nenngeschwindigkeit, mit Regelung der Beschleunigung und Verzögerung.

In Kranantriebssystemen kommen vier Arten von Elektromotoren zum Einsatz:

• Gleichstrommotoren mit Reihen- oder Einzelerregung mit Regelung von Geschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung durch Änderung der dem Anker zugeführten Spannung und des Erregerstroms,

• Asynchronläufermotoren durch Anpassen der oben genannten Parameter durch Ändern der an die Statorwicklung des Elektromotors angelegten Spannung, des Widerstands der Widerstände im Rotorwicklungskreis und unter Verwendung anderer Methoden,

• Asynchrone Käfigläufermotoren mit konstanter (bei Netznennfrequenz) oder einstellbarer (bei Wechselrichter-Ausgangsfrequenzanpassung) Drehzahl,

• Käfigläufer-Induktionsmotoren, mehrtourig (polumgeschaltet).

In jüngster Zeit nimmt die Zahl der Wechselstrom-Wasserhähne aufgrund der Verbesserung der Systeme zu Antrieb mit variabler Frequenz.

Power Cam-Steuerungssystem – einfach und am gebräuchlichsten für Kran-Elektroantriebe.

Für Gleichstrommotoren von Hebemechanismen werden Steuerungen mit asymmetrischer Schaltung und potentiometrischer Ansteuerung des Ankers in den Absenkpositionen verwendet, für Fahrmechanismen - Steuerungen mit symmetrischer Schaltung und in Reihe geschalteten Widerständen.

Bei asynchronen Elektromotoren mit Käfigläufer werden Steuerungen verwendet, die lediglich die Funktion des Ein- und Ausschaltens des Elektromotors übernehmen; Bei Induktionsmotoren mit Phasenwicklungsrotor schalten Steuerungen die Statorwicklungen und Widerstandsstufen im Rotorwicklungskreis.

Die Hauptnachteile elektrischer Antriebssysteme mit Nockenschaltwerken: gering Energieindikatoren, geringe Verschleißfestigkeit des Kontaktsystems, unzureichende Glätte der Geschwindigkeitsregelung.

Durch den Einsatz selbsterregter elektrodynamischer Bremsen bei diesen Hubwerkssystemen (beim Absenken der Last) werden die Energie- und Regeleigenschaften der Systeme verbessert, insbesondere kann ein Geschwindigkeitsregelbereich von bis zu 8:1 (beim Absenken der Last) erreicht werden erreicht.

Steuerungssysteme mit Leistungsreglern werden im Allgemeinen für Krane mit niedriger Geschwindigkeit verwendet, bei denen geringe Anforderungen an den Geschwindigkeitsregelbereich und die Bremsgenauigkeit gestellt werden. Unter den Bedingungen metallurgischer Werkstätten handelt es sich um Allzweck-Brückenkrane.

Steuerungssysteme mit magnetischen Steuerungen werden für elektrische Krananlagen verwendet, die mit Gleich- und Wechselstrom mit relativ hoher Leistung (für Gleichstrom bis 180 kW) betrieben werden. Bei Wechselstrom werden diese Systeme zur Steuerung von ein- und zweistufigen asynchronen Elektromotoren verwendet mit einem Rotor-Kurzschlussläufer und asynchronen Elektromotoren mit gewickeltem Rotor.

Diese magnetischen Steuerungssysteme zur Steuerung von Asynchron-Käfigläufermotoren werden typischerweise bei Kränen mit einer Motorleistung von bis zu 40 kW und bei Asynchronmotoren mit gewickeltem Rotor im Leistungsbereich von 11–200 kW (für Hubwerke) und 3,5–100 kW ( für Bewegungsmechanismen).

Steuerungssysteme für Kran-Wechselstromantriebe mit Thyristor-Spannungswandler finden Anwendung für asynchrone Phasenrotor-Elektromotoren an Kranmechanismen für verschiedene Zwecke. Im Statorwicklungskreis ist ein Thyristor-Spannungswandler enthalten, der zur Regelung der dieser Wicklung zugeführten Spannung dient.Die Hauptvorteile dieses Steuerungssystems sind: die Möglichkeit, stabile niedrige Landegeschwindigkeiten mit einem Regelbereich von bis zu 10:1 zu erreichen und ein stromloses Schalten der Statorkreise des Elektromotors zu ermöglichen, was die Haltbarkeit und Lebensdauer erhöht elektrische Ausrüstung.

Der Einsatz dieser Steuerungssysteme ist bei Kranmechanismen sinnvoll, bei denen strenge Anforderungen an die Geschwindigkeitsregelung eingehalten werden müssen, beispielsweise bei Portalkränen, Brückenkränen mit Manipulatoren.

Das Steuersystem für elektrische Kranantriebe DC G-D (Generator-Motor) wurde bis in die 1960er und 1970er Jahre aufgrund der folgenden Hauptvorteile häufig in elektrischen Kranantrieben eingesetzt: ein erheblicher Geschwindigkeitsregelbereich (20:1 oder mehr), gleichmäßige und wirtschaftliche Geschwindigkeit und Bremskontrolle, lange Lebensdauer, relativ niedrige Kosten.

Dieses System wurde effektiv für große und kritische Krane eingesetzt, darunter auch für metallurgische Anlagen. Seine Anwendung wurde jedoch durch eine Reihe von Nachteilen eingeschränkt: das Vorhandensein rotierender Teile und die Sperrigkeit, relativ geringer Wirkungsgrad, beträchtliches Gewicht und Größe, hohe Betriebskosten.

Steuerungssysteme mit Thyristor-Spannungswandlern und Gleichstrommotoren (TP — DP) ermöglichen den Einsatz ThyristorgerätPassen Sie durch Ändern des Öffnungswinkels der Thyristoren die Spannung an, die dem Elektromotor zugeführt wird.

TP-DP-Systeme werden für elektrische Antriebe mit Leistungen bis 300 kW, teilweise auch mehr, eingesetzt.Sie verfügen über hohe Regeleigenschaften und erfordern mit einem Regelbereich von 10:1 – 15:1 den Einsatz von Tachogeneratoren zur Drehzahlregelung. Durch die Verwendung einer tachometrischen Geschwindigkeitsrückmeldung in diesen Systemen kann ein Geschwindigkeitsregelbereich von bis zu 30:1 erreicht werden.

Die Nachteile der TP-DP-Systeme sind: die relative Komplexität der Thyristorblöcke des Geräts, relativ hohe Kapital- und Betriebskosten, Verschlechterung der Stromqualität im Netz (Auswirkungen auf das Netz).

Steuerungssysteme mit Frequenzumrichtern (FC – AD) ermöglichen bei Kranelektroantrieben bei Einsatz von Eichhörnchenläufer-Asynchronmotoren einen hohen Drehzahlregelbereich mit guten dynamischen Eigenschaften des Elektroantriebs.