к.т.н. Бабоченко Н.В.

Волгоградский государственный аграрный университет, Россия

РАЗРАБОТАННАЯ СХЕМА ТИРИСТОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ СРЕДСТВ

Грузоподъемные средства работают в режиме переменных нагрузок. Возникает необходимость в регулировании скорости перемещения грузов, не допускающих ударов и рывков, на ограниченных пространствах.

Лучше всего подойдёт тиристорное регулирование, т. к. оно имеет высокий КПД-99% и позволяет изменять плавно тон якоря, а, следовательно, и скорость вращения. Имеет место и ступенчатое регулирование посредством включения в цепь питания двигателя балластных реостатов. В этом случае мощность двигателя гасится реостатами и выделяется в виде тепла КПД низкий около 50%, низкая регулировочная способность, нет плавности настройки, громоздкость ящиков с реостатами и т.д.

Суть тиристорного регулирования состоит в том, что тиристор имеет два состояния, он открыт или закрыт, т.е. он работает в режиме ключа, особенного потребления мощности у него нет. Открывается и закрывается он лавинообразно, мгновенно. Переменный ток или напряжение изменяет свой знак 100 раз в секунду. После выпрямления напряжение приобретает форму изображённую полуволны. Ток двигателя регулируется отпиранием и запиранием тиристора 100 раз в секунду (каждой полуволны). Наблюдается уменьшение тока до минимального значения со временем, таким образом, форма тока при тиристорном регулировании отличается от синусоиды, что делает невозможным применение других машин постоянного и переменного тока.

Экспериментально доказано, что тиристорная схема регулирования хорошо работает при взаимодействии с коллекторным двигателем.

Якорная обмотка двигателя последовательно соединяется с катушкой (обмоткой возбуждения). К барабану токосъёмника якоря (щёточному) прилегают щётки угольной формы. Барабан токосъёмника латунный разделённый диэлектриком.

Рассмотрим связь электродвигателя с рабочим органом грузоподъемного средства. При работе грузоподъемного средства электродвигатель наименее всего нагружен, когда рабочий орган грузоподъемного средства поднят вертикально и наиболее нагружен, когда рабочий орган грузоподъемного средства поднимается вверх из горизонтального положения.

Рассмотрим схему тиристорного управления (рис.1):

VD1- стабилитрон; VT1,VT2- транзисторы для увеличения мощности; C1- конденсатор; R1, R3, R4, R5- резисторы; R6-балластный резистор; R2- переменный резистор; VS1- тиристор; VD2-диодный мост.

Тиристор – диод, имеющий управляющий электрод. Диодный мост- это 4 диода. Тиристор влияет на падение напряжения на двигателе. Увеличивая фронт импульса, увеличивается напряжение. Фронт импульса зависит от системы тиристорного управления.

Схема работает следующим образом: подаётся ток 220В через двигатель последовательно на диодный мост, к его полярным полюсам «+ -» подключён тиристор, когда тиристор открыт, диодный мост является проводником и ток течёт через двигатель. Балластное сопротивление 4кОм мощное-2Вт, чтобы тепло рассеивалось, понижается напряжение для питания составного транзистора. Происходит падение напряжения в пределах 10В, где установлен стабилитрон. Стабилитрон стабилизирует неизменное напряжение на полюсах при наличии тока в цепи, также имеется анод и катод.

R1, R2, C1- времязадающая цепочка, т.е. через какой период откроется составной транзистор; R3, R4- цепь из двух резисторов, служит для создания необходимого режима для составного транзистора; R5- для режима работы, для питания составного транзистора; VT1,VT2- два транзистора, которые либо открыты, либо закрыты , чем больше сопротивление, тем позже открывается транзистор. При открытом составном транзисторе проходит ток, тем самым, создавая падение напряжения на сопротивлении R5.

Положительный потенциал на управляющем электроде тиристора относительно анода тиристора создаёт условие для его открытия, тиристор открывается, ток идёт по силовой цепи через двигатель и тиристор.

Напряжение не изменяется-220В. Меняется сила тока: при поднятии груз увеличивается, при опускании – уменьшается и не меняется при работе без груза.

Известно, что для приведения, например, крана в действие используется асинхронный двигатель, который находится постоянно в рабочем состоянии. Регулировка работы двигателя в этом случае осуществляется за счет включения балластных сопротивлений. Предлагаемое тиристорное регулирование более экономично, так как тиристор не потребляет мощности, не выделяет тепла. Экспериментально доказана эффективность использования предлагаемой схемы тиристорного регулирования в сочетании с коллекторным электродвигателем для грузоподъемных средств.

Рис.1 - Схема тиристорного управления