Многообразные системы управления крановыми механизмами могут быть классифицированы по назначению, способу управления, и условиям регулирования.
По назначению различают системы управления механизмами подъема, механизмами передвижения и вращения.
По способу управления бывают системы управления с силовыми кулачковыми контроллерами, с кнопочными постами, с комплектными устройствами (например, с магнитным контроллером и преобразователем энергии или без него).
По условиям регулирования могут быть системы управления: с регулированием скорости ниже номинальной, с регулированием скорости выше и ниже номинальной, с регулированием ускорения и замедления.
В системах крановых электроприводов применяют электродвигатели четырех видов:
-
двигатели постоянного тока с последовательным или независимым возбуждением с регулированием скорости, ускорения и замедления путем изменения подводимого к якорю напряжения и тока возбуждения,
-
асинхронные двигатели с фазным ротором с регулированием выше указанных параметров путем изменения подводимого к обмотке статора электродвигателя напряжения, сопротивления резисторов в цепи обмотки ротора и применения других способов,
-
асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с постоянной (при номинальной частоте сети) или регулируемой (при регулировании выходной частоты преобразователя) частотой вращения,
-
асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором многоскоростные (полюснопереключаемые).
В последнее время увеличивается число кранов с электроприводом на переменном токе в связи с совершенствованием систем частотно-регулируемого электропривода.
Система управления с силовыми кулачковыми контроллерами - простая и наиболее распространенная для крановых электроприводов.
Для электродвигателей постоянного тока механизмов подъема применяют контроллеры с несимметричной схемой и потенциометрическим включением якоря на положениях спуска, для механизмов передвижения - контроллеры с симметричной схемой и последовательно включенными резисторами.
Для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором применяют контроллеры, осуществляющие только функции включения и отключения электродвигателя, для асинхронных электродвигателей с фазным ротором контроллеры переключают обмотки статора и ступени резисторов в цепи обмотки ротора.
Основные недостатки систем электроприводов с кулачковыми контроллерами: низкие энергетические показатели, невысокий уровень износостойкости контактной системы, недостаточная плавность регулирования скорости.
Применение для этих систем электродинамического торможения с самовозбуждением для механизмов подъема (при спуске грузов) улучшает энергетические и регулировочные свойства систем, в частности, может быть достигнут диапазон регулирования скорости до 8 : 1 (при спуске грузов).
Системы управления с силовыми контроллерами обычно применяют для тихоходных кранов, работающих при невысоких требованиях к диапазону регулирования скорости и точности остановки. В условиях металлургических цехов - это мостовые крюковые краны общего назначения.
Системы управления с магнитными контроллерами применяют для кранового электрооборудования, работающего на постоянном и переменном токе относительно большой мощности (на постоянном до 180 кВт). На переменном токе эти система применяют для управления одно- и двухскоростными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором и асинхронными электродвигателями с фазным ротором.
Эти системы с магнитными контроллерами для управления асинхронными электродвигателями с коротко- замкнутым ротором применяют обычно на кранах при мощности электродвигателей до 40 кВт, а для асинхронных электродвигателей с фазным ротором - в диапазоне мощностей 11-200 кВт (для механизмов подъема) и 3,5-100 кВт (для механизмов передвижения).
Системы управления крановыми электроприводами переменного тока с тиристорным преобразователем напряжения находят применение для асинхронных электродвигателей с фазным ротором крановых механизмов различного назначения. Тиристорный преобразователь напряжения включается в цепь обмотки статора и служит для регулирования напряжения, подводимого к этой обмотке. Основные достоинства этой системы управления: возможность получения устойчивых малых посадочных скоростей при диапазоне регулирования до 10:1, обеспечение бестоковой коммутации статорных цепей электродвигателя, что увеличивает износостойкость и срок службы электрооборудования.
Применение этих систем управления эффективно для крановых механизмов при необходимости обеспечения жестких требований в части регулирования скорости, например для кранов-штабелеров, мостовых кранов с манипуляторами.
Система управления крановыми электроприводами постоянного тока Г-Д (генератор-двигатель) широко применялась в крановых электроприводах до 60-70-х годов из-за следующих основных ее достоинств: значительного диапазона регулирования скорости (20 : 1 и более), плавного и экономичного регулирования скорости и торможения, большого срока службы, относительно невысокой стоимости.
Эта система эффективно применялась для крупных и ответственных кранов, в том числе кранов металлургических предприятий. Однако применение ее ограничивалось рядом недостатков: наличием вращающихся частей и громоздкостью, сравнительно низким кпд, значительными массогабаритными показателями, высокими эксплуатационными затратами.
Системы управления с тиристорными преобразователями напряжения и электродвигателями постоянного тока (ТП - ДП) позволяют с помощью тиристорного устройства, изменяя угол открытия тиристоров, регулировать напряжение, подаваемое электродвигателю.
Системы ТП - ДП находят применение для электроприводов мощностью до 300 кВт, а в некоторых случаях - и более. Они обладают высокими регулировочными свойствами, причем при диапазоне регулирования 10:1 - 15:1 не требуют применения тахогенераторов для контроля скорости. При применении тахометрической обратной связи по скорости в этих системах может быть получен диапазон регулирования скорости до 30 : 1
Недостатками систем ТП - ДП являются: относительная сложность устройства тиристорных агрегатов, относительно высокие капитальные и эксплуатационные Затраты, ухудшение качества электроэнергии в сети (влияние на сеть).
Системы управления с преобразователями частоты (ПЧ - АД) позволяют в крановых электроприводах при применении асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором получить высокий диапазон регулирования скорости при хороших динамических показателях электропривода.