При модернизации оборудования действующих грузоподъемных кранов неизбежно возникают вопросы о целесообразности применения того или иного способа управления асинхронным электродвигателем. При безусловной распространенности в настоящее время частотного электропривода он не лишен существенных недостатков. В то же время существуют другие способы управления которые позволяют реализовывать многие функции предоставляемые частотным электроприводом и имеют ряд преимуществ по сравнению с ним. К несомненным лидерам здесь стоит отнести дроссельный регулируемый электропривод. Данный электропривод особенно хорошо зарекомендовал себя при модернизации грузоподъемных кранов различного типа, где успешно заменяет существующие системы управления на магнитных контроллерах с сопротивлениями в цепи ротора.
Ниже приведен сравнительный анализ перевода действующих кранов на частотный либо дроссельный тип управления для различных механизмов.
Механизм передвижения
Таблица 1. Сравниние частотного и дроссельного электропривода на механизме передвижения:
| Частотный электропривод |
Дроссельный регулируемый электропривод |
|
| Состав основного оборудования | Преобразователь частоты, тормозной модуль, блок тормозных сопротивлений. |
Тиристорный реверсивный контактор ТРК, пусковой дроссель ДПД, регулятор скорости РСТ20-ПЕ |
| Тип электродвигателя | Асинхронный с короткозамкнутым ротором | Асинхронный с фазным ротором |
| Управление осуществляется | В статоре | В роторе |
| Способ управления | Частотное, скалярное | Током в роторе |
| Диапазон регулирования* | 1:40 | 1:20 |
| Точность поддержания скорости* | ± 3% | ± 10% |
| Перегрузочная способность по току* | 150% в течении 60 секунд | более 200% в течении длительного времени |
| Температурный диапазон* | -10...+50 °С (без ухудшения характеристик) |
-40...+60 °С (без ухудшения характеристик) |
| Синхронизация приводов | Требуется схемное решение и точная настройка привода | Автоматически |
| Режим торможения противовключением | Отсутствует | Присутствует. Безопасен для привода |
| Система климат-контроля | требуется | не требуется |
| Стоимость системы управления | Высокая | Средняя |
*Указаны типовые значения.
Механизм подъема
Таблица 2. Сравниние частотного и дроссельного электропривода на механизме подъема:
| Частотный электропривод |
Дроссельный регулируемый электропривод |
|
| Состав основного оборудования | Преобразователь частоты, тормозной модуль, блок тормозных сопротивлений или инвертор, энкодер. |
Тиристорный реверсивный контактор ТРК, пусковой дроссель ДПД, регулятор скорости РСТ20-ПО, регулятор скорости РСТ20-В |
| Тип электродвигателя | Асинхронный с короткозамкнутым ротором | Асинхронный с фазным ротором |
| Управление осуществляется | В статоре | В роторе |
| Способ управления | Частотное, векторное | Током в роторе |
| Диапазон регулирования* | 1:1000 | 1:20 |
| Точность поддержания скорости* | ± 0,01% | ± 10% |
| Перегрузочная способность по току* | 150% в течении 60 секунд | более 200% в течении длительного времени |
| Температурный диапазон* | -10...+50 °С (без ухудшения характеристик) |
-40...+60 °С (без ухудшения характеристик) |
| Система климат-контроля | требуется | не требуется |
| Стоимость системы управления | Очень высокая | Средняя |
*Указаны типовые значения.
Общие моменты
Таблица 3. Перечень работ и основных затрат при переводе грузоподъемных кранов на указанные типы управления:
| Наименование | Частотный электропривод |
Дроссельный регулируемый электропривод |
| Проектирование, изменение электрических схем | Требуется согласование с изготовителем крана Технических Условий на реконструкцию, в связи со сменой двигателя. Проект должен содержать также и механическую часть. Стоимость проектирования может быть достаточно высокой. | Так как в этом случае замены двигателя не происходит, достаточно утверждения изменений электрических схем. Работы могут проводиться силами ПТО самих предприятий. |
| Замена электродвигателя | Требуется замена на асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором специального исполнения предназначенный для работы с преобразователем частоты. Это влечет за собой таже изменение места установки двигателя и возможно замену муфт. Простое решение в виде закорачивания колец ротора имеющегося двигателя приводит к неизбежному ухудшению его характеристик, перегреву и последующему выходу из строя. | Замены электродвигателя не требуется. |
| Стоимость элементов управления | Стоимоть необходимого набора оборудования высока. Кроме стоимости самого оборудования необходимо учитывать стоимость системы кондиционирования и фильтрации воздуха, сетевые фильтры помех, использование экранированного кабеля и .т.д. | Стоимоть оборудования средняя. Дополнительных затрат нет. |
| Проведение монтажа, наладки и запуска оборудования | Для сохранения гарантий на оборудование, монтаж и наладка должны производится специализированными организациями или фирменными центрами. Требуется достаточно долгий период времени с остановкой работ. Работы достаточно сложны и дороги. | Монтаж и наладка могут быть произведены силами грамотных электромонтажников своего предприятия в достаточно короткий срок (2-3 дня на один механизм). |
| Обслуживание и эксплуатация | Обслуживание должно осуществляться квалифицированным персоналом, прошедшим обучение по частотному электроприводу. Ремонт производится специализированными организациями. Крановщикам необходимо проити обучение для работы на новом приводе ввиду существенных отличий в управлении. | Для обслуживания достаточно персонала с базовым уровнем знаний. Переобучение крановщиков не требуется. |
| Условия окружающей среды | Оборудование требовательно к условиям окружающей среды. Необходимо применять систему кондиционирования и фильтрации воздуха. Частотный электропривод является сильным источником помех для окружающего оборудования что требует установки дополнительных сетевых фильтров. | Оборудование в стандартном исполнении имееет промышленный температурный диапазон, может работать в условиях высокой запыленности. Система кондиционирования и фильтрации воздуха не требуется. Оборудование не чувствительно к сетевым помехам и само не является источником помех. |
Итог
Частотный электропривод несомненно обладает преимуществами перед другими типами электропривода асинхронных электродвигателей по энергоэффективности, точности и глубине регулирования скорости. Однако в абсолютном большинстве случаев возможности данного типа привода на грузоподъемных кранах избыточны и не используются в полной мере. А затраты на приобретение оборудования, обучение персонала, обслуживание и ремонт могут растянуть срок его окупаемости на 8-10 лет. Поэтому для модернизации действующих грузоподъемных кранов можно рекомендовать применение дроссельного регулируемого электропривода. Он обладает всеми необходимыми возможностями современного электропривода и имеет достаточные для данного применения характеристики регулирования и поддержания скорости во всем диапазоне рабочих наргрузок. Отличается неприхотливостью к параметрам окружающей среды и питающего напряжения. Обслуживание дроссельного регулируемого электропривода вполне по силам электротехническому персоналу с базовым уровнем знаний, а монтаж и наладка производятся в достаточно короткий срок. Необходимо отметить что стоимость оборудования и сопутствующих затрат для дроссельного регулируемого электропривода существенно ниже аналогичных затрат для частотного электропривода.