Systèmes de contrôle pour entraînements électriques de grues

Divers systèmes de commande de grue peuvent être classés selon leur objectif, leur méthode de commande et leurs conditions de régulation.

Selon leur objectif, les systèmes de commande des mécanismes de levage, des mécanismes de mouvement et des mécanismes de rotation sont distingués.

Selon le mode de gestion, il existe des systèmes de gestion avec contrôleurs de chambre d'alimentation, avec postes de bouton, avec des appareils complets (par exemple avec ou sans contrôleur magnétique et convertisseur d'énergie).

Selon les conditions de régulation, il peut y avoir des systèmes de contrôle : avec régulation de vitesse inférieure à la nominale, avec régulation de vitesse supérieure et inférieure à la nominale, avec régulation d'accélération et de décélération.

Quatre types de moteurs électriques sont utilisés dans les systèmes d'entraînement des grues :

• Moteurs à courant continu à excitation série ou indépendante avec régulation de la vitesse, de l'accélération et de la décélération par variation de la tension et du courant d'excitation fournis à l'induit,

• moteurs asynchrones à rotor en ajustant les paramètres ci-dessus en modifiant la tension appliquée à l'enroulement du stator du moteur électrique, la résistance des résistances dans le circuit d'enroulement du rotor et en utilisant d'autres méthodes,

• moteurs asynchrones à cage d'écureuil à vitesse constante (à la fréquence nominale du réseau) ou réglable (au réglage de la fréquence de sortie de l'onduleur),

• moteurs à induction à rotor à cage d'écureuil, multi-vitesses (commutation des pôles).

Récemment, le nombre de robinets AC augmente en raison de l'amélioration des systèmes entraînement à fréquence variable.

Système de commande Power Cam - simple et le plus courant pour les entraînements électriques de grue.

Pour les moteurs à courant continu des mécanismes de levage, des contrôleurs avec un circuit asymétrique et une activation potentiométrique de l'induit dans les positions d'abaissement sont utilisés, pour les mécanismes de déplacement - des contrôleurs avec un circuit symétrique et des résistances connectées en série.

Pour les moteurs électriques asynchrones à rotor à cage d'écureuil, on utilise des contrôleurs qui n'exécutent que les fonctions d'allumage et d'extinction du moteur électrique; pour les moteurs à induction à rotor bobiné en phase, les contrôleurs commutent les enroulements du stator et les étages de résistance dans le circuit d'enroulement du rotor.

Les principaux inconvénients des systèmes d'entraînement électriques avec contrôleurs à cames : faible indicateurs énergétiques, faible niveau de résistance à l'usure du système de contact, régularité insuffisante de la régulation de la vitesse.

L'utilisation du freinage électrodynamique auto-excité pour ces systèmes de mécanisme de levage (lors de l'abaissement de la charge) améliore les propriétés énergétiques et de contrôle des systèmes, en particulier, une plage de régulation de vitesse allant jusqu'à 8:1 (lors de l'abaissement de la charge) peut être atteint.

Les systèmes de commande avec régulateurs de puissance sont généralement utilisés pour les grues à basse vitesse fonctionnant avec de faibles exigences en matière de plage de commande de vitesse et de précision de freinage. Dans les conditions des ateliers métallurgiques, ce sont des ponts roulants à usage général.

Les systèmes de contrôle avec contrôleurs magnétiques sont utilisés pour les équipements électriques de grue fonctionnant en courant continu et alternatif avec une puissance relativement élevée (pour le courant continu jusqu'à 180 kW) En courant alternatif, ces systèmes sont utilisés pour contrôler les moteurs électriques asynchrones à une et deux vitesses avec un rotor à cage d'écureuil et des moteurs électriques asynchrones à rotor bobiné.

Ces systèmes de contrôleurs magnétiques pour la commande de moteurs asynchrones à cage d'écureuil sont généralement utilisés sur des grues avec une puissance de moteur jusqu'à 40 kW, et pour des moteurs asynchrones à rotor bobiné dans la plage de puissance 11-200 kW (pour les mécanismes de levage) et 3,5-100 kW ( pour les mécanismes de mouvement).

Les systèmes de commande pour entraînements à courant alternatif de grue avec convertisseur de tension à thyristor trouvent une application pour les moteurs électriques asynchrones à rotor de phase sur les mécanismes de grue à diverses fins. Un convertisseur de tension à thyristor est inclus dans le circuit d'enroulement du stator et sert à réguler la tension fournie à cet enroulement.Les principaux avantages de ce système de contrôle sont les suivants: la possibilité d'atteindre des vitesses d'atterrissage basses stables avec une plage de contrôle allant jusqu'à 10: 1, assurant une commutation sans courant des circuits de stator du moteur électrique, ce qui augmente la durabilité et la durée de vie de équipement électrique.

L'utilisation de ces systèmes de contrôle est efficace pour les mécanismes de grue où il est nécessaire de répondre à des exigences strictes en termes de contrôle de vitesse, par exemple pour les grues portiques, les ponts roulants avec manipulateurs.

Le système de contrôle des entraînements électriques de grue DC G-D (générateur-moteur) a été largement utilisé dans les entraînements de grue électrique jusque dans les années 1960 et 1970 en raison des principaux avantages suivants : une plage de contrôle de vitesse importante (20:1 ou plus), une vitesse douce et économique et contrôle de freinage, longue durée de vie, coût relativement faible.

Ce système a été utilisé efficacement pour les grandes grues critiques, y compris celles des usines métallurgiques. Cependant, son application était limitée par un certain nombre d'inconvénients : présence de pièces tournantes et d'encombrement, rendement relativement faible, poids et encombrement considérables, coûts d'exploitation élevés.

Les systèmes de contrôle avec convertisseurs de tension à thyristors et moteurs à courant continu (TP — DP) permettent l'utilisation dispositif à thyristorsen modifiant l'angle d'ouverture des thyristors, régler la tension fournie au moteur électrique.

Les systèmes TP - DP sont utilisés pour les entraînements électriques d'une puissance allant jusqu'à 300 kW, voire plus dans certains cas.Ils ont des propriétés de contrôle élevées et avec une plage de contrôle de 10: 1 à 15: 1, ils ne nécessitent pas l'utilisation de génératrices tachymétriques pour le contrôle de la vitesse. En utilisant le retour de vitesse tachymétrique dans ces systèmes, une plage de contrôle de vitesse allant jusqu'à 30:1 peut être obtenue.

Les inconvénients des systèmes TP — DP sont : la complexité relative des blocs de thyristors de l'appareil, les coûts d'investissement et d'exploitation relativement élevés, la détérioration de la qualité de l'électricité dans le réseau (impact sur le réseau).

Les systèmes de contrôle avec convertisseurs de fréquence (FC — AD) permettent dans les entraînements électriques de grue, lorsque des moteurs électriques asynchrones à rotor d'écureuil sont utilisés, d'obtenir une plage de contrôle à grande vitesse avec de bonnes caractéristiques dynamiques de l'entraînement électrique.