Разработка и анализ системы управления электроприводом грузоподъемного механизма на базе тиристорного преобразователя

В мире, где логистика и промышленное производство становятся всё более сложными и требовательными, грузоподъемные механизмы (ГПМ) играют ключевую роль в обеспечении непрерывности технологических процессов. От скорости и точности их работы зависят не только производственные показатели, но и безопасность персонала, а также сохранность грузов. Сердцем любого современного ГПМ является система управления электроприводом, и особое место в ней занимают двигатели постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ), которые благодаря своим уникальным характеристикам обеспечивают высочайшую степень контроля.

В условиях интенсивного производства, где требуются частые пуски, остановки и реверсы с высокой точностью позиционирования, электроприводы постоянного тока демонстрируют наилучшие результаты. Их способность работать в четырех квадрантах с рекуперацией энергии, обеспечивать продолжительную эксплуатацию на низких скоростях под полной нагрузкой, а также тонкая настройка скорости в широчайшем диапазоне (вплоть до 10000:1 в замкнутых системах) делают их незаменимыми для металлургической промышленности, горнодобывающей отрасли, судостроения и многих других сфер. Важно осознавать, что именно эти характеристики позволяют значительно сокращать время выполнения производственных операций и повышать общую эффективность предприятия.

Целью данной курсовой работы является глубокое исследование и разработка системы управления электрическим приводом грузоподъемного механизма, основанной на ДПТ НВ и тиристорном преобразователе. В рамках работы будут изучены теоретические основы функционирования таких систем, выполнены инженерные расчеты мощности и выбора компонентов, а также проанализированы их статические характеристики. Особое внимание будет уделено современным тенденциям в автоматизации и повышении энергоэффективности ГПМ. Структура работы последовательно раскрывает эти аспекты, начиная с теоретических основ и заканчивая обзором передовых технологий.

Теоретические основы электропривода постоянного тока с независимым возбуждением

На первый взгляд, электрический привод может показаться всего лишь набором устройств, преобразующих одну форму энергии в другую. Однако за этой кажущейся простотой скрывается сложная инженерная система, от слаженной работы которой зависят целые производственные циклы, и пренебрежение её базовыми принципами неизбежно приведет к сбоям в работе всего оборудования.

Определение и основные области применения электропривода постоянного тока

Электрический привод, или электропривод, представляет собой комплекс устройств, предназначенных для приведения в движение различных механизмов и управления их работой. Основной принцип его действия заключается в преобразовании электрической энергии, получаемой из сети, в механическую, которая затем передается на рабочий орган машины.

Среди многообразия типов электродвигателей, двигатели постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ) занимают особое положение благодаря своим уникальным эксплуатационным характеристикам. Их конструкция позволяет отдельно питать обмотку возбуждения, что дает инженерам беспрецедентный контроль над магнитным потоком и, как следствие, над скоростью и моментом двигателя. Это свойство, наряду с высокой перегрузочной способностью и возможностью работы в четырех квадрантах с рекуперацией энергии, делает ДПТ НВ незаменимыми в тех отраслях, где требуются:

• Плавное регулирование скорости и высокая точность поддержания оборотов. Например, в прокатных станах, где каждый миллиметр имеет значение, или в металлорежущих станках, где точность обработки определяет качество конечного продукта.
• Большой момент при низких скоростях, вплоть до полной остановки под полной нагрузкой, с возможностью последующего старта. Это критически важно для таких механизмов, как волочильные машины, шахтные подъемники, карьерные самосвалы и приводы гребных винтов морских судов, где требуется мощное усилие для преодоления инерции или статической нагрузки.
• Динамичное и интенсивное производство с регулярными разгонами и остановками. Приводы постоянного тока идеально подходят для цикличных операций, обеспечивая быстрые переходные процессы без значительных потерь.
• Режим работы в 4-х квадрантах с рекуперацией. Эта функция позволяет не только двигаться вперед и назад, но и динамически тормозить, возвращая избыточную энергию в сеть, что значительно повышает энергоэффективность системы. Особенно это актуально для грузоподъемных механизмов, где опускание груза может сопровождаться генерацией энергии.
• Минимальные габариты и вес оборудования. В некоторых случаях, например, в электротранспорте (трамваи, метро, электровозы), компактность и легкость двигателя играют решающую роль.
• Тонкая настройка скорости в широком диапазоне при неизменной мощности. Возможность регулировать скорость от нуля до номинальной при постоянном моменте и выше номинальной в режиме ослабления поля (постоянная мощность), с диапазоном регулирования скорости по напряжению на якоре до 1000:1 — 10000:1 в замкнутых системах, предоставляет инженерам исключительную гибкость в адаптации привода под различные технологические задачи.

Таким образом, ДПТ НВ — это не просто электродвигатель, а высокоэффективный и универсальный инструмент для решения сложнейших задач промышленной автоматизации.

Принцип работы и система уравнений двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ) представляет собой электромеханическое устройство, в котором обмотка якоря и обмотка возбуждения питаются от независимых источников. Такая конструкция позволяет гибко управлять магнитным потоком возбуждения, что, в свою очередь, обеспечивает широкий диапазон регулирования скорости и момента.

Принцип работы:

При подаче напряжения на обмотку возбуждения создается магнитное поле, пронизывающее якорь. При подаче напряжения на обмотку якоря по ней начинает протекать ток. Взаимодействие тока якоря с магнитным полем возбуждения создает электромагнитный момент, который приводит якорь во вращение. Вращающийся якорь, находящийся в магнитном поле, индуцирует в обмотках якоря электродвижущую силу (ЭДС) вращения, которая направлена против приложенного напряжения (противо-ЭДС). Именно эта противо-ЭДС играет ключевую роль в регулировании тока якоря и, следовательно, электромагнитного момента.

Система уравнений, описывающая статическое состояние ДПТ НВ:

Статическое состояние двигателя — это режим установившегося движения, когда скорость и момент не изменяются со временем. Для ДПТ НВ эта взаимосвязь описывается следующей системой уравнений:

1. Уравнение электрического равновесия якорной цепи:

U = I ∙ R + E

где:

• U — напряжение, приложенное к якорной цепи, В.
• I — ток, протекающий по якорной цепи, А.
• R — суммарное сопротивление якорной цепи (сопротивление обмотки якоря, добавочных резисторов, щеточного контакта и т.д.), Ом.
• E — электродвижущая сила (ЭДС) вращения якоря, В.

2. Уравнение ЭДС вращения:

E = c ∙ Φ ∙ ω

где:

• c = kΦ — коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных особенностей двигателя и числа обмоток, В∙с. Более точно, k = (pN) / (2πa), где p — число пар полюсов, N — число активных проводников якоря, a — число параллельных ветвей обмотки якоря.
• Φ — магнитный поток возбуждения, Вб.
• ω — угловая скорость вращения якоря, рад/с.

3. Уравнение электромагнитного момента:

M = c ∙ Φ ∙ I

где:

• M — электромагнитный момент, развиваемый двигателем, Н∙м.
• c и Φ имеют то же значение, что и в уравнении ЭДС.
• I — ток якоря, А.

Эта система уравнений является краеугольным камнем для анализа и синтеза систем управления ДПТ НВ. Из нее видно, что ток якоря (а следовательно, и момент) прямо пропорционален разнице между приложенным напряжением и ЭДС вращения, а скорость вращения — прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна магнитному потоку. Эти взаимосвязи и используются для эффективного регулирования работы двигателя.

Механические и электромеханические характеристики ДПТ НВ

Для понимания поведения электродвигателя в различных режимах работы, особенно при изменении нагрузки или управляющих воздействий, используются его характеристики. Основными из них являются механическая и электромеханическая характеристики.

Механическая характеристика ДПТ НВ (ω = f(M))

Механическая характеристика представляет собой зависимость угловой скорости вращения якоря (ω) от электромагнитного момента (M), развиваемого двигателем, при постоянных параметрах питающего напряжения (U) и магнитного потока (Φ).

Из системы уравнений, представленной выше, мы можем вывести выражение для механической характеристики.

Из уравнения момента: I = M / (c ∙ Φ)

Подставим I в уравнение электрического равновесия: U = (M / (c ∙ Φ)) ∙ R + E

И, наконец, подставим E = c ∙ Φ ∙ ω: U = (M ∙ R) / (c ∙ Φ) + c ∙ Φ ∙ ω

Отсюда получаем:

ω = (U - (M ∙ R) / (c ∙ Φ)) / (c ∙ Φ)
ω = (U / (c ∙ Φ)) - (R / (c 2 ∙ Φ2)) ∙ M

Эта формула показывает, что механическая характеристика ДПТ НВ является линейной и представляет собой прямую линию с отрицательным наклоном в координатах ω-M.

• Угловой коэффициент (наклон характеристики): -(R / (c2 ∙ Φ2)). Чем меньше сопротивление якорной цепи R и больше магнитный поток Φ, тем меньше наклон, то есть характеристика становится «жестче».
• Скорость холостого хода (при M = 0): ωхх = U / (c ∙ Φ).

ДПТ НВ характеризуются «жесткой» механической характеристикой. Это означает, что при изменении нагрузки на валу в широких пределах, скорость вращения двигателя изменяется незначительно. В замкнутых системах управления, благодаря применению обратных связей, падение скорости под нагрузкой может быть сведено до очень малых значений, практически до нуля, что обеспечивает высокую точность поддержания заданной скорости. Диапазон регулирования скорости изменением напряжения на якоре может достигать от 1000:1 до 10000:1 в высокоточных системах.

Электромеханическая характеристика ДПТ НВ (ω = f(I))

Электромеханическая характеристика описывает зависимость угловой скорости вращения якоря (ω) от тока, протекающего по цепи якоря (I), при постоянном напряжении сети и неизменном сопротивлении обмотки возбуждения.

Из уравнения электрического равновесия: E = U - I ∙ R

И уравнения ЭДС вращения: ω = E / (c ∙ Φ)

Подставляя E, получаем:

ω = (U - I ∙ R) / (c ∙ Φ)
ω = (U / (c ∙ Φ)) - (R / (c ∙ Φ)) ∙ I

Эта характеристика также является линейной. Она показывает, что с ростом тока якоря (а значит, и момента) скорость двигателя незначительно снижается.

Семейство механических характеристик при изменении напряжения:

При изменении питающего напряжения U, подаваемого на якорную цепь, можно получить семейство механических характеристик. Эти характеристики будут представлять собой параллельные прямые, смещенные относительно друг друга по оси скорости. Изменение напряжения U является наиболее эффективным и широко применяемым способом регулирования скорости ДПТ НВ, так как позволяет осуществлять плавное регулирование от нуля до номинальной скорости при сохранении жесткости характеристик.

Характеристика	Зависимость	Формула	Описание
Механическая	ω = f(M)	ω = (U / (c ∙ Φ)) - (R / (c2 ∙ Φ2)) ∙ M	Линейная, «жесткая», незначительное падение скорости при росте момента.
Электромеханическая	ω = f(I)	ω = (U / (c ∙ Φ)) - (R / (c ∙ Φ)) ∙ I	Линейная, незначительное падение скорости при росте тока якоря.

Понимание этих характеристик позволяет инженеру эффективно проектировать системы управления, выбирая оптимальные параметры регулирования для достижения требуемых динамических и статических показателей.

Способы регулирования угловой скорости ДПТ НВ

Эффективность работы любого электропривода во многом определяется возможностью точного и широкого регулирования его скорости. Для двигателей постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением существует три основных способа регулирования угловой частоты вращения, каждый из которых имеет свои особенности и области применения.

1. Изменение сопротивления цепи якоря (R_я):
Этот метод основан на введении дополнительного сопротивления в якорную цепь двигателя. Согласно уравнению механической характеристики ω = (U / (c ∙ Φ)) - (R / (c2 ∙ Φ2)) ∙ M, увеличение Rя приводит к увеличению углового коэффициента наклона характеристики, то есть к её «умягчению» (снижению жесткости). Скорость холостого хода при этом не изменяется, но при увеличении нагрузки скорость будет снижаться более значительно.

• Преимущества: Простота реализации (добавление резисторов).
• Недостатки: Низкий КПД (большие потери энергии на добавочных резисторах), снижение жесткости механической характеристики, ограниченный диапазон регулирования вниз от номинальной скорости. Из-за этих недостатков данный метод редко используется в современных мощных приводах, но может применяться для кратковременного регулирования или пуска.

2. Координирование магнитного потока полюсов (Φ):
Регулирование скорости путем изменения магнитного потока осуществляется изменением тока в обмотке возбуждения. Согласно уравнению ω = (U / (c ∙ Φ)) - (R / (c2 ∙ Φ2)) ∙ M, уменьшение потока Φ приводит к увеличению скорости холостого хода и увеличению углового коэффициента характеристики (уменьшению жесткости). Этот метод позволяет регулировать скорость выше номинальной, так как снижение потока уменьшает противо-ЭДС, позволяя якорю вращаться быстрее при том же напряжении U.

• Преимущества: Экономичность (потери в обмотке возбуждения относительно невелики), широкий диапазон регулирования скорости вверх от номинальной (до 3-4 раз).
• Недостатки: При значительном ослаблении потока снижается устойчивость работы двигателя, увеличивается искрение на коллекторе, а также уменьшается перегрузочная способность по моменту (поскольку M = c ∙ Φ ∙ I, при уменьшении Φ для сохранения момента I должно быть увеличено). Этот метод часто используется в комбинации с регулированием напряжения на якоре, для расширения диапазона регулирования скорости выше номинальной при постоянной мощности.

3. Варьирование напряжения на зажимах якорной обмотки (U):
Этот метод является наиболее эффективным и широко используемым. Изменяя напряжение U, подаваемое на якорную цепь, можно получить семейство практически параллельных механических характеристик. При этом скорость холостого хода (ωхх = U / (c ∙ Φ)) прямо пропорциональна напряжению, а жесткость характеристики практически не изменяется (поскольку угловой коэффициент -(R / (c2 ∙ Φ2)) остается постоянным при постоянном Φ).

• Преимущества: Высокая жесткость механических характеристик во всем диапазоне регулирования, высокий КПД, плавное регулирование скорости от нуля до номинальной и даже выше (в сочетании с ослаблением поля). Этот метод позволяет достичь очень широкого диапазона регулирования скорости (до 1000:1 и 10000:1 в замкнутых системах) с сохранением высокой точности.
• Недостатки: Требуется управляемый источник постоянного напряжения, который может быть относительно сложным (например, тиристорный преобразователь или широтно-импульсный модулятор).

Современные системы управления электроприводами ДПТ НВ чаще всего используют комбинацию регулирования напряжения на якоре (для диапазона от нуля до номинальной скорости) и ослабления поля (для скоростей выше номинальной). Это позволяет достичь максимальной эффективности, широкого диапазона регулирования и высокого качества работы привода, что прямо влияет на производительность и экономичность всей системы.

Грузоподъемные механизмы и их требования к электроприводу

Грузоподъемные механизмы (ГПМ) — это не просто машины, а кровеносная система промышленности, обеспечивающая перемещение материалов, компонентов и готовой продукции. От их бесперебойной и точной работы зависит производительность целых предприятий, поэтому выбор и проектирование системы управления электроприводом для ГПМ — задача, требующая глубокого анализа.

Классификация и особенности грузоподъемных механизмов

Грузоподъемные механизмы — это обширный класс машин, предназначенных для выполнения операций по вертикальному подъему и горизонтальному перемещению грузов. Несмотря на разнообразие конструкций, все они преследуют одну цель: максимально эффективно и безопасно перемещать тяжести.

Среди основных типов ГПМ можно выделить:

1. Краны: Самый многочисленный класс, различающийся по конструкции и назначению.

• Мостовые краны: Наиболее распространенный тип, используемый на закрытых и открытых площадках, в производственных цехах и складах. Они состоят из моста, перемещающегося по рельсам, и грузовой тележки, движущейся по мосту.
• Особенности: Высокая грузоподъемность, которая для общего назначения варьируется от 5 до 40 тонн, а для специализированных моделей может достигать 150-200 или даже 320 тонн. Пролеты могут составлять от 9,5 до 33,5 метров. Однобалочные краны обычно имеют грузоподъемность до 16 тонн и пролет до 25 метров.
• Козловые краны: Применяются для обслуживания открытых складов и строительных площадок. Их характерная особенность – наличие двух опорных ног (козлов), по которым движется мост. Перемещаются по рельсам при помощи электропривода.
• Портальные краны: Часто используются в морских портах и на судостроительных заводах для перегрузки крупногабаритных и тяжеловесных грузов.
• Башенные краны: Незаменимы в высотном строительстве. Отличаются большой высотой подъема и вылетом стрелы.

2. Лебедки: Применяются для перетаскивания и подъема грузов. Бывают ручные (для небольших грузов и редкого использования) и электрические (для более интенсивной и тяжелой работы). Электрические лебедки могут быть частью более сложных механизмов, таких как краны.

3. Тельферы (электрические тали): Представляют собой компактные подъемные механизмы, которые приводятся в действие с помощью электродвигателя. Могут быть стационарными или передвижными (перемещаться по монорельсу). Часто используются как часть мостовых или козловых кранов.

Общие узлы всех кранов:

Независимо от типа, большинство кранов имеют схожие функциональные узлы, каждый из которых требует своего электропривода:

• Механизм подъема и опускания груза: Главный механизм, обеспечивающий вертикальное перемещение.
• Механизм передвижения тележки: Отвечает за горизонтальное перемещение груза вдоль моста или стрелы.
• Механизм передвижения моста (или крана): Обеспечивает перемещение всего крана по рельсам.

Каждый из этих узлов предъявляет свои уникальные требования к электроприводу, которые необходимо учитывать при проектировании системы управления, так как от этого напрямую зависит не только производительность, но и безопасность всего комплекса.

Специфические требования к электроприводу механизмов подъема

Механизм подъема груза является одним из наиболее ответственных и нагруженных элементов любого грузоподъемного механизма. Именно к его электроприводу предъявляются самые жесткие требования, направленные на обеспечение безопасности, точности и эффективности работы.

1. Плавный пуск и торможение: Это одно из ключевых требований. Резкий пуск или остановка тяжелого груза может привести к его раскачиванию, ударным нагрузкам на механизмы, преждевременному износу оборудования и, что самое главное, к аварийным ситуациям. Современные системы управления, такие как тиристорные преобразователи, позволяют обеспечить разгон и торможение с контролируемым ускорением/замедлением, что критически важно для безопасной и длительной эксплуатации.

2. Широкий диапазон регулирования скорости: Для различных операций требуется разная скорость подъема. Например, для точной установки груза требуется низкая скорость (позиционирование), а для перемещения легких грузов на большие расстояния — повышенная. Общий диапазон регулирования скорости для подъемных механизмов кранов общего назначения может достигать 40:1. Для систем, требующих прецизионного регулирования, например, в атомной энергетике или для монтажа высокоточного оборудования, диапазон регулирования скорости приводов постоянного тока может достигать 1:1000 и даже выше.

3. Обеспечение пуска с грузом на крюке из любого допустимого положения: Механизм должен быть способен поднять груз с места, преодолевая статическое трение и инерцию, без рывков и перегрузок.

4. Опускание груза с установившейся скоростью: Для безопасного и точного позиционирования груза необходимо, чтобы его опускание происходило с контролируемой, постоянной скоростью, независимо от его массы. Для гидравлических и пневматических приводов это достигается за счет регулирования потока рабочей жидкости/газа, а для электрических — за счет точного управления электроприводом.

5. Контролируемое торможение: Согласно ГОСТ 33166.1-2014, контролируемое торможение определяется как «поддержание желаемой скорости механизма крана при помощи двигателя автоматически или вручную оператором». Это означает, что торможение должно быть не просто остановкой, а управляемым процессом, позволяющим избежать резких ударов и обеспечить точное позиционирование. Часто это реализуется динамическим торможением с рекуперацией энергии или с помощью тормозных резисторов.

6. Особенности для башенных кранов: Башенные краны, особенно с подъемной стрелой (luffing jib), используемые в условиях ограниченного пространства, предъявляют дополнительные требования:

• Подъем легких грузов с повышенной скоростью: Для увеличения производительности при работе с небольшими нагрузками.
• Автоматизированные функции: Включают индикатор грузового момента (LMI) для предотвращения перегрузок и противоблокировочную систему, обеспечивающую безопасное и точное перемещение грузов даже в сложных условиях.

7. Повышенные требования к портальным кранам: Для портальных кранов, применяемых на судостроительных заводах, критически важны не только широкий диапазон регулирования скорости, но и исключительная плавность переходных процессов, чтобы избежать повреждения дорогостоящих и хрупких судовых конструкций.

Вся совокупность этих требований диктует необходимость использования высокоточных и надежных систем управления, таких как электроприводы постоянного тока с тиристорными преобразователями, способных обеспечить не только функциональность, но и высокий уровень безопасности, предотвращая тем самым дорогостоящие аварии и простои.

Расчет и выбор электродвигателя для привода грузоподъемной лебедки

Выбор электродвигателя — это не просто подбор агрегата с нужной мощностью; это комплексный инженерный процесс, определяющий эффективность, надежность и долговечность всей грузоподъемной системы. От типа, мощности и частоты вращения двигателя зависят не только конструктивные параметры рабочей машины, но и ее эксплуатационные характеристики.

Методика расчета мощности электродвигателя

Расчет мощности электродвигателя для привода грузоподъемной лебедки является одним из фундаментальных этапов проектирования. Этот расчет должен учитывать не только номинальные нагрузки, но и динамические режимы, а также потери во всех элементах кинематической цепи.

Базовая формула для расчета необходимой мощности двигателя:

Мощность двигателя (Nд) определяется исходя из максимальной окружной нагрузки, скорости подъема и коэффициента полезного действия (КПД) редуктора:

Nд = (Pmax ∙ V) / ηред

Где:

• Nд — расчетная мощность электродвигателя, кВт.
• Pmax — максимальное значение окружной нагрузки (или силы, необходимой для подъема груза), Н. Для лебедки это сила, необходимая для подъема максимального груза, с учетом всех сопротивлений.
• Pmax = G ∙ g + Fтр
  • G — масса поднимаемого груза, кг.
  • g — ускорение свободного падения (9,81 м/с²).
  • Fтр — силы трения в механизме (часто учитываются через общий КПД механизма или редуктора).
• V — номинальная скорость подъема груза, м/с. Для кранов общего назначения номинальная скорость подъема груза обычно не превышает 0,25 м/с.
• ηред — коэффициент полезного действия редуктора. Он учитывает потери энергии на трение в зубчатых передачах и подшипниках редуктора. Для типичных редукторов ηред лежит в диапазоне от 0,85 до 0,98.

Пример расчета (гипотетический):

Предположим, необходимо рассчитать мощность двигателя для лебедки, поднимающей груз массой 5000 кг со скоростью 0,2 м/с. КПД редуктора составляет 0,9.

1. Определяем силу, необходимую для подъема груза:

Pmax = 5000 кг ∙ 9,81 м/с2 = 49050 Н ≈ 49,05 кН.

2. Подставляем значения в формулу:

Nд = (49050 Н ∙ 0,2 м/с) / 0,9 = 9810 Вт / 0,9 = 10900 Вт = 10,9 кВт.

Корректировка номинальной мощности:

Полученное расчетное значение Nд является минимально необходимым. Номинальную мощность электродвигателя желательно выбирать больше расчетного значения. Это делается с учетом следующих факторов:

• Запас по мощности: Для компенсации непредвиденных перегрузок, отклонений от номинального напряжения сети, а также для обеспечения требуемой динамики разгона и торможения.
• Режим работы: Двигатели для грузоподъемных механизмов работают в повторно-кратковременном режиме. Их номинальная мощность указывается для определенной продолжительности включения (ПВ%).
• Температурный режим: Избыток мощности позволяет двигателю работать при более низкой температуре, увеличивая его ресурс.

Учет типа соединения обмоток статора:

При выборе асинхронных двигателей (хотя для ДПТ это не так критично, но важно для вспомогательных механизмов или если речь идет об общем понимании) необходимо учитывать тип соединения обмоток статора (звезда или треугольник), от которого зависит значение рабочего тока и, соответственно, выбор аппаратов защиты. Для двигателей постоянного тока это относится к их внутренним обмоткам и не так сильно влияет на расчетную мощность, но определяет токи в якорной и возбуждающей цепях.

В итоге, после получения расчетной мощности, следует выбрать стандартный двигатель из доступных серий, чья номинальная мощность будет несколько превышать расчетную, обеспечивая необходимый запас и надежность.

Динамический расчет электропривода

Помимо статического расчета мощности, критически важным этапом является динамический расчет электропривода. Он позволяет не только определить инерционные и силовые характеристики механизма подъема, но и гарантировать обеспечение допустимого уровня ускорений, точности остановки, а также долговечности и надежности работы всей системы.

Задачи динамического расчета:

1. Определение моментов инерции: Расчет суммарного приведенного момента инерции всех вращающихся и поступательно движущихся масс механизма, приведенных к валу двигателя. Это включает момент инерции якоря двигателя, редуктора, барабана лебедки, а также приведенный момент инерции массы груза.

2. Анализ переходных процессов: Изучение поведения системы во время разгона, торможения и реверсирования. Цель — убедиться, что ускорения и замедления находятся в допустимых пределах, чтобы избежать:

• Механических перегрузок: Высокие ускорения могут вызвать чрезмерные напряжения в элементах конструкции (валы, редукторы, канаты), что приведет к их поломке или ускоренному износу.
• Раскачивания груза: Особенно актуально для кранов, где резкие движения могут привести к опасному раскачиванию, потере контроля и авариям.
• Неточности позиционирования: Для точных операций (например, монтаж конструкций) требуется плавное и контролируемое торможение с высокой точностью остановки.

3. Выбор тормозной системы: Динамический расчет позволяет определить требуемый тормозной момент для обеспечения безопасной и своевременной остановки привода. Для лебедок и металлообрабатывающих станков часто используются электродвигатели с электромагнитной тормозной системой, которая обеспечивает не только остановку привода, но и фиксацию вала при перебоях напряжения, что критически важно для безопасности.

4. Оптимизация параметров регулирования: На основе динамических моделей можно настроить параметры регуляторов системы управления (например, контуров тока и скорости), чтобы получить желаемые характеристики переходных процессов – заданное время разгона/торможения, минимальные перерегулирования.

Механическая характеристика электродвигателя в контексте динамики:

Механическая характеристика (зависимость между частотой вращения и величиной крутящего момента на валу двигателя) играет центральную роль в динамическом расчете. Она позволяет определить, какой момент будет развивать двигатель при заданной скорости, и как он будет изменяться при изменении тока. В динамике, когда скорость меняется, мы двигаемся по этой характеристике.

Уравнение динамики электропривода (в общем виде):

Jпр ∙ (dω/dt) = Mд - Mс

Где:

• Jпр — приведенный момент инерции всех масс к валу двигателя, кг∙м².
• (dω/dt) — угловое ускорение, рад/с².
• Mд — электромагнитный момент двигателя, Н∙м.
• Mс — статический момент сопротивления на валу двигателя, Н∙м.

Метод цепных подстановок для факторного анализа изменения M_д:

При динамическом расчете часто требуется оценить влияние различных факторов на изменение момента двигателя. Хотя «метод цепных подстановок» чаще используется для анализа изменения объемов производства или прибыли, его логика применима и здесь для оценки влияния каждого параметра на динамические характеристики, например, при исследовании реакции системы на изменение напряжения питания или магнитного потока. Суть метода заключается в последовательной замене базовых значений факторов на их фактические значения, каждый раз рассчитывая влияние изменения одного фактора при сохранении остальных на базовом уровне.

В контексте электропривода, если мы хотим понять, как изменение напряжения U, сопротивления R или потока Φ влияет на динамический момент Mд, мы можем использовать его для оценки:

ΔMд(U) = Mд(Uнов, Rст, Φст) - Mд(Uст, Rст, Φст)
ΔMд(R) = Mд(Uнов, Rнов, Φст) - Mд(Uнов, Rст, Φст)

И так далее.

Поскольку динамический расчет — это сложный процесс, часто требующий использования специализированного программного обеспечения и численных методов, в рамках курсовой работы обычно выполняются упрощенные расчеты с учетом наиболее критичных режимов (например, пуск с максимальной нагрузкой, аварийное торможение).

Выбор типа и серии электродвигателя

После выполнения статического и динамического расчетов мощности и крутящего момента, наступает этап выбора конкретного типа и серии электродвигателя. Этот выбор должен учитывать не только электрические параметры, но и условия эксплуатации, требования к надежности, долговечности и доступности.

Для приводов грузоподъемных механизмов, особенно лебедок, где требуется высокий пусковой момент, широкий диапазон регулирования скорости и возможность частых реверсов, двигатели постоянного тока (ДПТ) являются предпочтительным выбором.

Общие соображения по выбору ДПТ:

1. Серии 2П: Двигатели постоянного тока серии 2П широко распространены в промышленности. Они выпускаются в диапазоне мощностей от 0,13 до 200 кВт и используются в самых различных машинах и механизмах, где необходимы регулирование скорости и частые пуски-остановки. Обладают хорошими динамическими характеристиками и надежностью.

2. Краново-металлургические двигатели серии Д: Это специализированная серия двигателей, разработанная специально для тяжелых режимов работы в грузоподъемных машинах и металлургических агрегатах. К этой серии относятся модели, такие как Д12, Д21, Д22, Д31, Д32, Д41, Д806, Д808, Д810, Д812, Д814, Д816, Д818.

• Уникальные характеристики серии Д:
• Высокая кратность пусковых и максимальных моментов: Это позволяет уверенно запускать механизм с полной нагрузкой и выдерживать кратковременные перегрузки.
• Широкий диапазон регулирования частоты вращения: Обеспечивает гибкость в эксплуатации, позволяя точно адаптировать скорость под конкретную операцию.
• Длительный срок службы и высокие показатели надежности: Конструкция этих двигателей рассчитана на интенсивную эксплуатацию в тяжелых условиях.
• Номинальная мощность: Варьируется от 2,5 до 70 кВт, что покрывает большинство потребностей грузоподъемных лебедок.
• Номинальное напряжение: Может быть 220 В или 440 В, что обеспечивает совместимость с различными промышленными сетями.
• Исполнения: Доступны в тихоходном (до 2000 включений в час) и быстроходном (до 300 включений в час) исполнениях, что позволяет подобрать двигатель под требуемую цикличность работы.

Критерии окончательного выбора:

• Номинальная мощность: Выбирается ближайший стандартный двигатель, номинальная мощность которого превышает расчетную Nд. Например, если расчет Nд составил 10,9 кВт, можно выбрать двигатель серии Д с номинальной мощностью 11 кВт или 15 кВт, в зависимости от требуемого запаса.
• Номинальная скорость: Должна соответствовать требуемой скорости движения механизма с учетом передаточных чисел редуктора.
• Номинальное напряжение: Должно соответствовать напряжению питания от тиристорного преобразователя.
• Режим работы: Выбирается двигатель, предназначенный для повторно-кратковременного режима (например, S3 или S4 по ГОСТ).
• Исполнение: В зависимости от требуемого количества пусков/остановок в час выбирается тихоходное или быстроходное исполнение.
• Конструктивное исполнение: Учитывается способ крепления, наличие охлаждения, степень защиты от пыли и влаги.
• Электромагнитная тормозная система: Для обеспечения безопасности и фиксации груза при перебоях напряжения, наличие встроенного или возможность установки внешнего электромагнитного тормоза является обязательным требованием.

Таким образом, выбор электродвигателя для грузоподъемной лебедки — это процесс, требующий внимательного анализа всех технических и эксплуатационных характеристик, с особым акцентом на специализированные серии, такие как Д, разработанные для экстремальных условий работы. Именно такой подход гарантирует долговечность и эффективность системы.

Тиристорные преобразователи: расчет, выбор элементов и анализ характеристик

Современные электроприводы грузоподъемных механизмов немыслимы без использования управляемых силовых преобразователей. Среди них особое место занимают тиристорные преобразователи (ТП), которые благодаря своей надежности, относительно невысокой стоимости и способности работать с мощными двигателями постоянного тока, остаются актуальным решением, несмотря на развитие частотно-регулируемых приводов переменного тока.

Назначение и структурная схема тиристорного преобразователя

Назначение тиристорного преобразователя (ТП):

Тиристорный преобразователь постоянного тока — это ключевое устройство в системе управления электроприводом, основной функцией которого является преобразование переменного тока промышленной частоты в постоянный ток с регулируемыми выходными параметрами (напряжением и током). В контексте электроприводов грузоподъемных механизмов, ТП предназначаются для питания якорных цепей двигателей постоянного тока, а также их обмоток возбуждения, обеспечивая тем самым плавное и точное регулирование скорости и момента.

Применение ТП позволяет:

• Регулировать в широких пределах частоту вращения и момент двигателя.
• Получать специальные механические характеристики привода, оптимизированные под конкретные технологические задачи.
• Обеспечивать необходимый характер протекания переходных процессов (плавный пуск, торможение, реверс).
• Для прецизионных систем тиристорные преобразователи могут обеспечивать диапазон регулирования скорости до 1:1000 и выше, а для общепромышленных — от 1:20 до 1:100. Некоторые современные ТП достигают диапазона регулирования скорости до 10000:1.

Структурная схема тиристорного преобразователя:

Типичный тиристорный преобразователь представляет собой сложную систему, состоящую из нескольких основных узлов, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию:

1. Трансформатор или токоограничивающий реактор на стороне переменного тока:

• Назначение: Осуществляет согласование входного напряжения сети с требуемым напряжением на входе выпрямительного блока. Также служит для гальванической развязки и, что очень важно, для ограничения токов короткого замыкания в цепи преобразователя, защищая тиристоры и двигатель от повреждений.

2. Выпрямительные блоки (тиристорные мосты):

• Назначение: Основной силовой узел, состоящий из тиристоров, соединенных по мостовой или нулевой схеме. Здесь происходит собственно преобразование переменного напряжения в пульсирующее постоянное. Управление моментом включения тиристоров (угол управления α) позволяет регулировать среднее значение выходного напряжения и, соответственно, ток и скорость двигателя. Для реверсивного режима работы электродвигателя, особенно мощностью от 6 кВт и выше, целесообразно использовать трехфазную нулевую схему со встречно включенными тиристорами, так как она обеспечивает более высокое качество выходного напряжения и меньшие пульсации.

3. Сглаживающие реакторы (дроссели):

• Назначение: Предназначаются для сглаживания пульсаций выпрямленных напряжения и тока на выходе преобразователя. Высокие пульсации тока якоря приводят к ухудшению коммутации двигателя, дополнительному нагреву и увеличению потерь, а также к появлению вибраций и шумов. Сглаживающий дроссель (индуктивность) уменьшает амплитуду пульсаций, обеспечивая более плавную работу двигателя.

4. Элементы системы управления (СУ):

• Назначение: Мозг преобразователя. Включает в себя блок формирования управляющих импульсов, блок обратных связей (по току, напряжению, скорости), блок сравнения и усилители. Система управления формирует импульсы, подаваемые на управляющие электроды тиристоров, сдвигая их по фазе относительно сетевого напряжения, тем самым регулируя угол α и выходное напряжение.

5. Защита и сигнализация:

• Назначение: Обеспечение безопасной работы системы. Включает в себя защиту от перегрузок по току и напряжению, коротких замыканий, перегрева, пропадания фаз, а также системы сигнализации об аварийных режимах.

Каждый из этих узлов является критически важным для корректной и надежной работы всей системы управления электроприводом. Отсутствие или некорректная работа хотя бы одного из них может привести к серьезным сбоям и авариям.

Расчет и выбор силового трансформатора и тиристоров

Правильный расчет и выбор силовых элементов тиристорного преобразователя (трансформатора и тиристоров) является залогом его надежной и эффективной работы. Этот процесс требует учета как электрических параметров, так и режимов эксплуатации.

Расчет и выбор силового трансформатора

Трансформатор в тиристорном преобразователе выполняет несколько ключевых функций:

• Согласование входного и выходного напряжений: Преобразует напряжение питающей сети в необходимое для выпрямителя напряжение.
• Гальваническая развязка: Обеспечивает электрическую изоляцию цепей переменного и постоянного тока, что повышает безопасность.
• Ограничение тока короткого замыкания: За счет своего индуктивного сопротивления трансформатор способствует ограничению пиковых токов при коротких замыканиях в выпрямительном блоке, защищая тиристоры.

Методика расчета трансформатора:

1. Определение вторичного напряжения трансформатора (U₂):

U2 = kсх ∙ Uд.ном / (cos αном)

где:

• Uд.ном — номинальное напряжение на якоре двигателя, В.
• kсх — коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (например, для трехфазной нулевой схемы kсх = 0,816).
• cos αном — косинус угла управления тиристорами при номинальном режиме (часто принимается близким к 1 для полнофазного режима).

2. Определение мощности трансформатора (S_тр):

Sтр = kтр ∙ Pд.ном

где:

• Pд.ном — номинальная мощность двигателя, кВт.
• kтр — коэффициент трансформатора, учитывающий потери в преобразователе и схему выпрямления (обычно 1,2–1,5).
• Мощность трансформатора выбирается из стандартного ряда с учетом полученного значения Sтр.

Расчет и выбор тиристоров

Выбор тиристоров — это наиболее ответственный этап, поскольку они являются ключевыми силовыми элементами, определяющими работоспособность и надежность преобразователя.

1. Определение среднего тока через вентиль (I_тп.ном):
Средний ток через один тиристор определяется исходя из номинального тока якоря двигателя (Iд.ном) и схемы выпрямления.

Iтп.ном = Iд.ном / n

где n — число параллельно работающих вентилей в одной ветви схемы (для однофазного выпрямителя n = 1, для трехфазного нулевого n = 3).

При выборе тиристора по току необходимо использовать коэффициент запаса по току k_з.i. Для двигателей серии 2П и аналогичных, работающих в повторно-кратковременном режиме, kз.i обычно принимается в диапазоне 4–5.

Iдоп > Iтп.ном ∙ kз.i

где Iдоп — допустимый средний ток тиристора.

2. Определение максимального обратного напряжения (U_{обр.расч}):
Максимальное обратное напряжение, которое тиристор должен выдерживать, определяется исходя из вторичного напряжения трансформатора и схемы выпрямления.

Для трехфазной нулевой схемы: Uобр.расч = √6 ∙ U2 ≈ 2,45 ∙ U2

При выборе тиристора по напряжению необходимо использовать коэффициент запаса по напряжению k_з.u, который обычно составляет 1,4–1,6.

UDRM ≥ Uобр.расч ∙ kз.u

где UDRM — максимально допустимое повторяющееся импульсное обратное напряжение тиристора.

3. Определение класса тиристора:
Класс тиристора, характеризующий величину рабочего напряжения, определяется делением UDRM (или ближайшего стандартного значения) на 100. Например, если UDRM = 1600 В, то класс тиристора будет 16.

Пример (гипотетический):

• Двигатель: Pд.ном = 15 кВт, Uд.ном = 220 В, Iд.ном = 75 А.
• Схема: трехфазная нулевая. kсх = 0,816.
• U2 = 0,816 ∙ 220 / 0,9 ≈ 200 В (при cos αном = 0,9).
• Iтп.ном = 75 А / 3 = 25 А.
• При kз.i = 4: Iдоп > 25 А ∙ 4 = 100 А.
• Uобр.расч = 2,45 ∙ 200 В = 490 В.
• При kз.u = 1,5: UDRM ≥ 490 В ∙ 1,5 = 735 В.
• Выбираем тиристор, например, с Iдоп = 125 А и UDRM = 800 В (класс 8).

Выбор схемы для реверсивного режима:

Для реверсивного режима работы, особенно для мощных двигателей (от 6 кВт), целесообразно использовать трехфазную нулевую схему со встречно включенными тиристорами. Эта схема позволяет реализовать бестоковую паузу при реверсе, что повышает надежность и снижает коммутационные потери.

Детальный расчет и подбор тиристоров по каталогам производителей с учетом всех этих параметров обеспечит надежную работу тиристорного преобразователя и длительный срок его эксплуатации, предотвращая преждевременные выходы из строя и дорогостоящие ремонты.

Расчет и выбор сглаживающего реактора (дросселя)

Сглаживающий реактор, или дроссель, является незаменимым элементом в системе «тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока». Его основная функция — уменьшение пульсаций выпрямленного тока, что крайне важно для стабильной и эффективной работы электродвигателя.

Назначение сглаживающего реактора:

• Сглаживание пульсаций тока якоря: Выпрямленное напряжение на выходе тиристорного преобразователя всегда содержит пульсации, которые вызывают пульсации тока якоря двигателя. Эти пульсации негативно сказываются на работе ДПТ, приводя к:
• Ухудшению коммутации (искрению на коллекторе).
• Дополнительному нагреву обмоток якоря и полюсов.
• Увеличению потерь в меди и стали.
• Появлению механических вибраций и акустического шума.
• Обеспечение непрерывности тока: При малых нагрузках или низких скоростях, ток якоря может стать прерывистым. Прерывистый ток ухудшает механические характеристики двигателя, делает их «мягкими» и нелинейными, что усложняет управление. Сглаживающий дроссель, увеличивая индуктивность якорной цепи, помогает поддерживать ток непрерывным во всем диапазоне нагрузок и скоростей.

Методика выбора сглаживающего реактора:

Выбор сглаживающего реактора производится исходя из двух основных условий:

1. Обеспечение непрерывности тока двигателя во всем диапазоне нагрузок:
Для обеспечения непрерывного тока индуктивность дросселя (Ld) должна быть достаточно велика. Минимальная индуктивность Ld.min, при которой ток остается непрерывным, зависит от схемы выпрямления, параметров двигателя и режима работы. В большинстве случаев, режим прерывистых токов, как правило, не используется или его влияние минимизируется. Поэтому индуктивность Ld выбирается из условия обеспечения непрерывных токов при минимальной нагрузке и минимальном напряжении.

Формула для расчета минимальной индуктивности (приближенная для трехфазного выпрямителя):

Ld.min = (Rя ∙ T) / (2π ∙ m ∙ sin(π/m))

где:

• Rя — суммарное сопротивление якорной цепи двигателя (включая сопротивление дросселя), Ом.
• T — период сетевого напряжения, с.
• m — число фаз выпрямителя (например, для трехфазной нулевой схемы m = 3).

Практически, Ld выбирают значительно больше Ld.min для гарантированного обеспечения непрерывности тока.

2. Ограничение пульсаций якорного тока на уровне (0,03–0,05)I_д.ном:
Допустимый уровень пульсаций тока якоря обычно устанавливается в пределах 3-5% от номинального тока двигателя (Iд.ном). Чрезмерные пульсации, как уже упоминалось, приводят к нежелательным эффектам.

Формула для определения индуктивности дросселя, ограничивающей пульсации (приближенная для трехфазного выпрямителя):

Ld ≥ (U2.амп ∙ kпульс) / (ωс ∙ ΔIдоп)

где:

• U2.амп — амплитудное значение вторичного напряжения трансформатора, В.
• kпульс — коэффициент пульсаций (зависит от схемы выпрямления и угла управления).
• ωс — угловая частота пульсаций (для трехфазного выпрямителя 6 ∙ ωсети).
• ΔIдоп — допустимая амплитуда пульсаций тока (например, (0,03–0,05)Iд.ном).

После расчета необходимого значения индуктивности Ld, выбирается стандартный дроссель с соответствующей индуктивностью и номинальным током, который должен быть не меньше Iд.ном. При этом следует учитывать его габариты, вес и допустимую температуру нагрева.

Выбор и расчет сглаживающего реактора позволяют существенно улучшить качество работы электропривода, снизить потери и повысить надежность всей системы, что в конечном итоге увеличивает срок службы оборудования и снижает эксплуатационные расходы.

Статические характеристики тиристорных преобразователей

Для полного понимания работы системы «тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока» необходимо изучить статические характеристики самого преобразователя. Они показывают взаимосвязь между входными и выходными параметрами ТП в установившемся режиме. К основным статическим характеристикам относятся регулировочные и внешние.

Регулировочные характеристики

Регулировочная характеристика — это зависимость среднего значения выпрямленного напряжения (Ud) от угла управления (α) при постоянном напряжении питающей сети и отсутствии нагрузки (или при постоянной нагрузке).

Ud = Ud0 ∙ cos α

где:

• Ud — среднее значение выпрямленного напряжения, В.
• Ud0 — максимально возможное среднее выпрямленное напряжение при α = 0 (без управления), В.
• α — угол управления тиристорами, отсчитываемый от момента естественного включения диода в этой же схеме, рад или град.

Эта характеристика показывает, как изменяется выходное напряжение ТП при изменении угла управления. Она является линейной в идеальном случае, но на практике могут быть отклонения из-за индуктивности сети и конечного времени коммутации тиристоров.

• При α = 0 (минимальная задержка включения) напряжение Ud максимально.
• При α = π/2 (90°) напряжение Ud равно нулю.
• При α > ��/2 напряжение Ud становится отрицательным, что соответствует инверторному режиму работы (рекуперация энергии в сеть).

Внешние характеристики

Внешняя характеристика — это зависимость среднего значения выпрямленного напряжения (Ud) от среднего значения выпрямленного тока (Id) при постоянном угле управления (α) и постоянном напряжении питающей сети.

Ud = Udα - Id ∙ Rвн

где:

• Udα — среднее значение выпрямленного напряжения при данном угле α и нулевом токе, В.
• Rвн — эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователя, Ом. Оно учитывает падение напряжения на силовом трансформаторе, активное сопротивление тиристоров, индуктивное сопротивление коммутации и другие потери.

Эта характеристика показывает, насколько «мягкой» или «жесткой» является работа преобразователя под нагрузкой. Идеальный преобразователь имел бы нулевое внутреннее сопротивление, и его внешняя характеристика была бы горизонтальной линией (напряжение не зависит от тока). Однако в реальных устройствах всегда присутствует некоторое внутреннее сопротивление, что приводит к падению выходного напряжения с ростом тока нагрузки.

Влияние несинусоидальности потребляемого тока

Одной из существенных особенностей тиристорных преобразователей является значительная несинусоидальность потребляемого преобразователями тока из сети. Тиристоры включаются и выключаются в определенные моменты, создавая импульсный характер тока. Это приводит к следующим негативным эффектам:

• Искажение формы напряжения на входе преобразователя: Импульсный ток, протекая через индуктивность питающей сети, создает падение напряжения, которое искажает синусоидальную форму сетевого напряжения. Это может негативно сказаться на работе других потребителей, подключенных к той же сети.
• Генерация высших гармоник: Несинусоидальный ток содержит высшие гармоники, которые могут вызывать дополнительные потери в трансформаторах, электродвигателях, кабелях, а также приводить к резонансным явлениям в сети.
• Недоиспользование электродвигателя: Из-за искажения формы тока и напряжения, двигатель может не развивать полную паспортную мощность или работать с повышенным нагревом, что приводит к снижению его эффективности и срока службы.
• Снижение коэффициента мощности: Из-за фазового сдвига и несинусоидальности тока, коэффициент мощности преобразователя может быть низким, что увеличивает реактивную мощность, потребляемую из сети, и ведет к дополнительным затратам.

Для борьбы с этими явлениями применяются различные меры: установка сглаживающих реакторов (как уже обсуждалось), использование многофазных схем выпрямления, активных и пассивных фильтров гармоник, а также компенсаторов реактивной мощности. Все это усложняет систему, но необходимо для обеспечения высокого качества электроэнергии и эффективной работы привода, что в конечном итоге влияет на надежность и экономичность всей инфраструктуры предприятия.

Замкнутые системы управления электроприводом грузоподъемной лебедки

В контексте грузоподъемных механизмов, где важна не только скорость, но и точность, безопасность и плавность перемещения грузов, применение разомкнутых систем управления становится недостаточным. На смену им приходят замкнутые системы управления, использующие принципы обратной связи для достижения заданного качества регулирования.

Принципы построения и преимущества замкнутых систем

Суть замкнутой системы управления (ЗСУ) заключается в непрерывном сравнении текущего значения регулируемой величины (например, скорости, тока, положения) с заданным эталонным значением. На основе этой разницы (ошибки) формируется управляющее воздействие, которое корректирует работу объекта управления.

Структура системы управления электроприводом:

Типичная система управления электроприводом включает два основных функциональных блока:

1. Силовой преобразователь (ПУ): Он преобразует электрическую энергию питающей сети в энергию, необходимую для двигателя, с регулируемыми параметрами (напряжение, ток). В нашем случае это тиристорный преобразователь.

2. Устройство управления (УУ): Это «мозг» системы, который обрабатывает сигналы обратной связи, сравнивает их с заданными значениями и формирует управляющие сигналы для силового преобразователя. Современные УУ часто реализуются на базе микроконтроллеров или программируемых логических контроллеров (ПЛК).

Принципы регулирования скорости ДПТ НВ в замкнутых системах:

В замкнутых системах управления ДПТ НВ регулирование скорости вращения может осуществляться тремя основными способами, как и в разомкнутых, но с гораздо большей точностью и эффективностью:

• Изменением напряжения U: Наиболее распространенный и эффективный метод.
• Изменением магнитного потока Φ: Используется для расширения диапазона регулирования скорости выше номинальной.
• Изменением сопротивления якорной цепи R: Редко используется из-за низкого КПД, но может применяться в специфических случаях.

Преимущества замкнутых систем управления:

1. Высокая точность регулирования: Благодаря непрерывной коррекции ошибки, ЗСУ способны поддерживать заданную скорость, ток или положение с очень высокой точностью, минимизируя статическую ошибку.

2. Устойчивость к возмущениям: Замкнутые системы обеспечивают устойчивость работы привода, эффективно компенсируя влияние внешних возмущений, таких как:

• Колебания питающего напряжения: Система автоматически скорректирует выходное напряжение преобразователя, чтобы поддерживать заданную скорость двигателя.
• Изменение нагрузки на валу двигателя: При увеличении нагрузки, скорость двигателя без обратной связи упадет. ЗСУ увеличит ток якоря, чтобы компенсировать падение скорости и восстановить заданное значение.
• Изменение параметров двигателя: Старение двигателя, изменение температуры обмоток.

3. Повышенная жесткость механических характеристик: Замкнутые системы могут сделать механические характеристики привода практически идеально жесткими, то есть скорость почти не будет зависеть от нагрузки.

4. Улучшение качества переходных процессов: ЗСУ позволяют формировать желаемые динамические характеристики – заданное время разгона/торможения, отсутствие перерегулирования, плавное изменение скорости. Это критически важно для грузоподъемных механизмов, где резкие движения недопустимы.

5. Повышение надежности и безопасности: Замкнутые системы могут включать в себя продвинутые функции защиты и диагностики, что повышает общую надежность и безопасность эксплуатации.

Таким образом, внедрение обратной связи трансформирует простой электропривод в высокоточную, надежную и адаптивную систему, способную решать сложнейшие задачи управления грузоподъемными механизмами, что является неоспоримым преимуществом в современном производстве.

Многоконтурные системы регулирования и выбор регуляторов

Для достижения наилучших динамических и статических характеристик в современных системах управления электроприводами постоянного тока применяется принцип подчиненного регулирования. Это означает, что система состоит из нескольких вложенных, связанных между собой контуров регулирования, каждый из которых управляет своим параметром. Такая архитектура обеспечивает иерархическое управление, где внутренние контуры работают быстрее и стабилизируют свои параметры, а внешние контуры управляют более медленными процессами.

Архитектура многоконтурных систем:

Типичная структура для электропривода ДПТ НВ включает:

1. Внутренний контур регулирования тока (РТ):

• Назначение: Самый быстрый контур. Его задача — обеспечить заданный ток якоря, который, в свою очередь, определяет электромагнитный момент двигателя. Быстрое и точное управление током позволяет эффективно контролировать момент и защищать двигатель от перегрузок.
• Регулятор: Обычно используется пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор. Интегральная составляющая устраняет статическую ошибку по току.
• Обратная связь: Датчик тока (например, шунт или датчик Холла), измеряющий ток якоря.
• Выход: Управляющий сигнал для тиристорного преобразователя (например, угол α).

2. Средний контур регулирования скорости (РС):

• Назначение: Управляет угловой скоростью двигателя. Его задачей является поддержание заданной скорости, независимо от изменения нагрузки.
• Регулятор: Также часто используется ПИ-регулятор. Он формирует задание для контура тока (т.е. требуемый ток якоря для поддержания заданной скорости).
• Обратная связь: Тахогенератор или энкодер, измеряющий фактическую скорость вращения якоря.
• Выход: Задание тока для контура регулирования тока.

3. Внешний контур регулирования положения/пути (РП) (опционально):

• Назначение: Используется в системах позиционирования, где требуется точное перемещение груза на заданное расстояние.
• Регулятор: Может быть П, ПИ или ПИД-регулятор. Он формирует задание скорости для контура регулирования скорости.
• Обратная связь: Датчик положения (например, абсолютный или инкрементальный энкодер, линейный датчик перемещения).
• Выход: Задание скорости для контура регулирования скорости.

Все эти контуры реализуются с помощью микроконтроллера, который обеспечивает высокую скорость обработки данных, гибкость в настройке алгоритмов и возможность реализации сложных логических функций.

Выбор регуляторов и настройка параметров:

Для каждого контура обычно выбираются пропорционально-интегральные (ПИ) регуляторы.

• Пропорциональная составляющая (P): Реагирует на текущую ошибку, обеспечивая быстродействие системы.
• Интегральная составляющая (I): Устраняет статическую ошибку в установившемся режиме, обеспечивая высокую точность.
• Дифференциальная составляющая (D): (в ПИД-регуляторах) Реагирует на скорость изменения ошибки, улучшая динамические характеристики, но может быть чувствительна к шумам. В большинстве промышленных электроприводов для контуров тока и скорости достаточно ПИ-регулятора.

Настройка параметров этих контуров критически важна! Отклонение от оптимальных настроек может привести к:

• Неудовлетворительной работе электропривода: Медленный отклик, большие перерегулирования, колебания скорости.
• Неустойчивости системы: Колебания с нарастающей амплитудой, вплоть до выхода из строя.
• Избыточным нагрузкам на механику: Резкие изменения момента и скорости.

Настройка часто осуществляется методом последовательной настройки контуров, начиная с самого быстрого (токового), затем скоростного и, при необходимости, позиционного. Для этого используются как аналитические методы (например, симметричный или модальный оптимум), так и эмпирические (метод Циглера-Никольса). Эта многоступенчатая настройка позволяет добиться оптимального баланса между быстродействием, точностью и стабильностью работы привода.

Обеспечение устойчивости и качества переходных процессов

Обеспечение устойчивости и высокого качества переходных процессов — это краеугольный камень в проектировании любой системы автоматического управления, а для грузоподъемных механизмов, где ставки высоки (безопасность, сохранность груза, производительность), это приобретает особую значимость.

Устойчивость работы привода:

Устойчивость системы означает ее способность возвращаться в установившееся состояние после воздействия внешних возмущений или изменения заданного значения. Неустойчивая система может перейти в режим автоколебаний (с нарастающей амплитудой) или выйти из-под контроля, что в случае ГПМ чревато катастрофическими последствиями.

Замкнутые системы управления по своей природе более устойчивы к возмущениям, чем разомкнутые, благодаря наличию отрицательной обратной связи. Однако неправильная настройка регуляторов или некорректная структура системы могут привести к потере устойчивости.

Методы обеспечения устойчивости:

1. Правильный выбор и настройка регуляторов: Как обсуждалось ранее, использование ПИ-регуляторов в контурах тока и скорости, настроенных по оптимальным критериям (например, симметричный или модальный оптимум), является основным методом обеспечения устойчивости.

2. Частотный анализ: Использование критериев устойчивости Найквиста, Боде, Михайлова для анализа передаточных функций разомкнутых и замкнутых систем позволяет графически определить запасы устойчивости по фазе и амплитуде.

3. Введение корректирующих звеньев: При необходимости, для улучшения устойчивости и качества переходных процессов, в контуры регулирования могут вводиться дополнительные корректирующие звенья (фильтры, дифференцирующие или интегрирующие элементы).

4. Минимизация влияния внешних возмущений: Замкнутые системы способны эффективно подавлять влияние возмущений, таких как колебания питающего напряжения или изменение нагрузки. Регулятор скорости, например, постоянно сравнивает фактическую скорость с заданной и корректирует ток якоря, чтобы поддерживать скорость постоянной даже при резком изменении веса груза.

Качество переходных процессов:

Качество переходных процессов оценивается по таким показателям, как:

• Время регулирования: Время, за которое система достигает нового установившегося состояния с заданной точностью.
• Перерегулирование: Максимальное отклонение регулируемой величины от нового установившегося значения в процессе перехода. Для ГПМ это критически важно (например, раскачивание груза).
• Колебательность: Характер затухания колебаний.
• Статическая ошибка: Разница между заданным и фактическим значением в установившемся режиме.

Достижение высокого качества переходных процессов в ГПМ:

1. Плавный пуск и торможение: Это одни из ключевых функций тиристорных систем в крановых механизмах. Благодаря управлению углом α тиристоров, можно плавно наращивать или снижать напряжение на якоре, обеспечивая разгон и торможение с контролируемым ускорением/замедлением. Это значительно снижает ударные нагрузки на механические узлы, предотвращает раскачивание груза и повышает комфорт работы оператора.

2. Регулирование скорости: Плавное и точное регулирование скорости позволяет выполнять операции подъема и опускания груза с необходимой точностью, особенно при позиционировании.

3. Блокировочные связи и защитные цепи: Схемы управления автоматизированного электропривода мостового крана с тиристорным управлением обязательно включают все необходимые блокировочные связи и защитные цепи. Это обеспечивает:

• Защиту от перегрузок: По току, напряжению, перегреву.
• Защиту от ошибочных действий оператора: Например, предотвращение включения встречного направления при вращающемся двигателе.
• Безопасность персонала: Блокировки, предотвращающие случайный пуск при открытых дверцах шкафов управления или при нахождении человека в опасной зоне.

Все эти меры в совокупности позволяют создать высокоэффективную, надежную и безопасную систему управления электроприводом грузоподъемной лебедки, соответствующую самым строгим промышленным стандартам, что в свою очередь обеспечивает бесперебойную работу и сокращает риски.

Современные тенденции и технологии в системах управления грузоподъемными механизмами

Эволюция грузоподъемного оборудования не стоит на месте, постоянно адаптируясь к новым вызовам промышленности. Современные тенденции сосредоточены на повышении эффективности, безопасности, энергоэффективности и интеграции интеллектуальных решений.

Автоматизация и роботизация грузоподъемных операций

Промышленность XXI века стремится к максимальной автоматизации, и грузоподъемные механизмы не являются исключением. Это одна из ключевых тенденций, которая трансформирует всю отрасль.

1. Увеличение доли автоматизации: По прогнозам, доля кранов с радиоуправлением и системами мониторинга значительно возрастет, достигнув 40% к 2026 году. Это ведет к ускорению операций на 15–20% за счет более быстрой реакции и повышения точности управления. Радиоуправление освобождает оператора от необходимости находиться в кабине, что повышает безопасность и эргономику.

2. Полностью автоматизированные краны: Это вершина автоматизации. Такие краны способны выполнять весь цикл грузовых операций самостоятельно, без участия человека, после получения команды на выполнение задачи. Преимущества очевидны:

• Значительное снижение прямых эксплуатационных затрат: Отпадает необходимость в постоянном присутствии оператора, снижаются расходы на зарплату и обучение.
• Устранение человеческого фактора: Минимизация ошибок, связанных с усталостью, невнимательностью или неправильными действиями человека.
• Повышение производительн��сти: Автоматизированные системы работают по оптимизированным алгоритмам, что сокращает циклы операций.

3. Интеграция искусственного интеллекта (ИИ) и компьютерного зрения: Это новейшее направление в развитии ГПМ. Внедряются автопилотные системы, которые используют ИИ и компьютерное зрение для:

• Автоматического позиционирования грузов: Система способна распознавать грузы, определять их положение в пространстве и точно перемещать в заданную точку, избегая столкновений.
• Оптимизации маршрутов: ИИ может рассчитывать наиболее эффективные траектории движения груза, минимизируя время и энергозатраты.
• Прогнозирования отказов: Системы машинного обучения анализируют данные о работе оборудования и могут предсказывать потенциальные неисправности, позволяя проводить упреждающее обслуживание.

4. Гибкость настройки режимов работы и визуализации: Современные системы управления с частотно-регулируемым приводом (даже если мы используем ТП, подход к управлению схож) позволяют легко настраивать различные режимы работы, адаптируя к конкретным задачам. Визуализация данных на сенсорных панелях в кабине или на удаленных пультах обеспечивает операторам полный контроль и информацию о состоянии системы.

В целом, автоматизация и роботизация не только повышают эффективность и безопасность грузоподъемных операций, но и открывают новые возможности для интеграции ГПМ в более широкие автоматизированные производственные комплексы, такие как «умные заводы», значительно сокращая операционные издержки.

Энергоэффективность и рекуперация энергии

В условиях роста цен на энергоносители и ужесточения экологических стандартов, энергоэффективность стала одним из важнейших приоритетов в разработке систем управления грузоподъемными механизмами.

1. Системы рекуперации электрической энергии: Это одна из наиболее значимых инноваций. При опускании груза, электродвигатель переходит в генераторный режим (торможение с отдачей энергии). Вместо того чтобы рассеивать эту энергию в виде тепла на тормозных резисторах (как это часто бывает в традиционных системах), системы рекуперации позволяют возвращать ее обратно в питающую сеть.

• Снижение затрат на электроэнергию: Прямая экономия, поскольку часть энергии, потребляемой на подъем, возвращается при опускании. Это особенно актуально для кранов, работающих с тяжелыми грузами и частыми циклами подъема-опускания.
• Повышение экологичности: Уменьшение общего энергопотребления снижает углеродный след производства.
• Меньший нагрев оборудования: Отсутствие тормозных резисторов или минимизация их использования снижает тепловые нагрузки на оборудование, что продлевает срок его службы.
• Приводы постоянного тока по-прежнему способны проводить рекуперацию: Важно отметить, что, несмотря на развитие преобразователей частоты для двигателей переменного тока, традиционный привод постоянного тока с тиристорным преобразователем (работающим в инверторном режиме) изначально обладает высокой способностью к рекуперации энергии, что является одним из его ключевых преимуществ.

2. Применение современных и надежных компонентов: Использование высокоэффективных электродвигателей, оптимизированных силовых преобразователей (с низкими потерями), а также интеллектуальных систем управления, позволяет снизить общие потери энергии в системе.

3. Оптимизация режимов работы: Системы управления позволяют точно настраивать параметры разгона, торможения и скорости, исключая излишние энергозатраты, связанные с неоптимальными режимами работы. Например, управление временем наложения и снятия механического тормоза, координированное с электрическим торможением, не только снижает обслуживание тормозов крана (механический износ), но и оптимизирует энергопотребление.

4. Сохранение в памяти настроек нескольких двигателей и режимов работы: Эта функция позволяет легко переключаться между оптимальными параметрами для различных операций или типов грузов. Например, можно управлять главным и вспомогательным подъемом от одного преобразователя частоты, имея заранее сохраненные профили для каждого режима.

Внедрение этих технологий приводит не только к экономической выгоде, но и способствует созданию более устойчивого и экологически чистого промышленного производства, отвечая вызовам современного мира.

Повышение безопасности и точности управления

Безопасность является одним из абсолютных приоритетов в эксплуатации грузоподъемных механизмов. Современные технологии управления направлены на минимизацию рисков, связанных с человеческим фактором, техническими неисправностями и сложными условиями работы. Одновременно с этим повышается и точность выполнения операций.

1. Интеллектуальные алгоритмы предотвращения раскачки груза и перекосов:

• Раскачка груза: Во время начала подъема, торможения или движения тележки груз может начать раскачиваться, создавая опасность для окружающих и риск повреждения самого груза. Разработаны технологии, которые активно подавляют эти колебания. Это достигается за счет сложных алгоритмов управления, которые анализируют движение груза и генерируют компенсирующие управляющие воздействия на двигатели.
• Перекосы: При движении мостовых или козловых кранов может возникнуть перекос моста, особенно при неравномерной нагрузке или плохом состоянии рельсов. Современные системы используют датчики положения на опорах и синхронизируют работу приводов передвижения, предотвращая перекосы и обеспечивая плавное и безопасное движение.

2. Системы мониторинга и защиты: Современные системы управления ГПМ включают комплексный набор защит, обеспечивающих надежную работу и предотвращение аварийных ситуаций:

• Ограничители грузоподъемности (LMI — Load Moment Indicator): Контролируют массу поднимаемого груза и степень загрузки крана. При превышении допустимых значений система выдает предупреждение или блокирует подъем.
• Ограничение движений крана: Снижение скорости и автоматическая остановка при подходе к крайним положениям (концевые выключатели). Это предотвращает удары и повреждения конструкции.
• Защита от столкновений: С другими кранами или технологическим оборудованием на одной рабочей площадке. Используются лазерные дальномеры, радары или ультразвуковые датчики.
• Защита от перегруза: Не только по массе, но и по току двигателя, что предотвращает его перегрев и выход из строя.
• Защита от перебоев питания: Автоматическое безопасное отключение и блокировка механизмов при исчезновении напряжения.
• Защита от перегрева двигателя: Датчики температуры в обмотках контролируют нагрев и отключают двигатель при достижении критических значений.
• Защита от обрыва фаз двигателя: Актуально для многофазных приводов.

3. Своевременная остановка при зацепах: Если груз или элементы крана зацепились за препятствие, система должна немедленно остановить движение, чтобы предотвратить разрушение или повреждение. Интеллектуальные системы могут детектировать резкое возрастание момента сопротивления и реагировать на него.

4. Варианты управления: Современные краны предлагают разнообразные и эргономичные варианты управления:

• Кресло-пульт в кабине: Классический вариант с максимальным обзором и комфортом для оператора.
• Подвесной пульт: Позволяет оператору находиться ближе к грузу или рабочей зоне, улучшая визуальный контроль.
• Радиоуправление: Предоставляет оператору полную свободу передвижения, улучшая безопасность и обзорность, а также позволяя управлять несколькими кранами с одного пульта.

5. Плавность регулирования скорости: В процессе эксплуатации крана с частотным приводом (или ТП с аналогичными возможностями) можно регулировать скорость управляемого механизма в диапазоне от 5 до 150% номинальной для каждого фиксированного положения контроллера. Это дает оператору тончайший контроль над движением груза.

Эти технологии в совокупности создают грузоподъемные механизмы нового поколения, которые не только более производительны, но и значительно безопаснее и точнее в управлении, что в конечном итоге снижает риски для персонала и оборудования.

Перспективы развития и новые материалы

Будущее грузоподъемных механизмов тесно связано с дальнейшим развитием технологий материалов, электроники и программного обеспечения. Эти направления определяют облик завтрашнего оборудования, делая его более эффективным, легким, прочным и интеллектуальным.

1. Применение новых материалов и конструкций:

• Углепластик, композиты и сплавы: Внедрение этих материалов позволяет создавать более легкие, прочные и долговечные конструкции кранов и их компонентов. Снижение веса самой конструкции крана позволяет увеличить его грузоподъемность при тех же габаритах или уменьшить потребление энергии на перемещение. Высокая прочность композитов также повышает устойчивость к усталостным нагрузкам и агрессивным средам.
• Модульный дизайн: Позволяет легко адаптировать краны под различные задачи, упрощает их транспортировку, монтаж и обслуживание.

2. Актуальные стандарты:

• ГОСТ Р 59931-2021: Этот стандарт устанавливает современные требования к электрооборудованию грузоподъемных кранов. Он регламентирует вопросы безопасности, электромагнитной совместимости, степени защиты, а также требования к системам управления и защиты. Следование актуальным ГОСТам является обязательным для обеспечения соответствия оборудования современным нормам и стандартам безопасности.

3. Сравнение DC и AC электроприводов в контексте современных преобразователей:

• Современные микропроцессорные силовые статические преобразователи: За последние десятилетия произошел колоссальный скачок в развитии электроники. Микропроцессорные технологии и высокочастотные транзисторные ключи (IGBT) позволили значительно сгладить разницу между приводами постоянного и переменного тока. Современные преобразователи частоты (для AC-двигателей) предлагают впечатляющие динамические характеристики и широкий диапазон регулирования, ранее присущие только DC-приводам.
• Преимущества традиционного привода постоянного тока: Несмотря на прогресс AC-приводов, традиционный привод постоянного тока по-прежнему сохраняет свои уникальные преимущества:
• Высокая устойчивость к перегрузкам: Двигатели постоянного тока, особенно краново-металлургические серии Д (например, Д12-Д818), характеризуются высокой кратностью пусковых и максимальных моментов. Они лучше выдерживают кратковременные пиковые нагрузки, что критически важно для тяжелых грузоподъемных операций.
• Способность к рекуперации: Как уже упоминалось, приводы постоянного тока эффективно работают в режимах генерации, возвращая энергию в сеть, что делает их очень энергоэффективными для механизмов с частым опусканием грузов.
• Высокодинамичные режимы с постоянным моментом: ДПТ продолжают играть важную роль в приложениях, требующих высокодинамичных режимов с постоянным моментом вращения в широком диапазоне скоростей. Это актуально для многих специфических промышленных процессов.

Таким образом, хотя AC-приводы активно развиваются, приводы постоянного тока с тиристорными преобразователями остаются востребованным и эффективным решением для многих задач в грузоподъемных механизмах, особенно там, где требуются экстремальные перегрузочные способности, высокая динамика и энергоэффективность за счет рекуперации. Дальнейшее развитие будет, вероятно, идти по пути гибридизации технологий и адаптации под конкретные требования производства, чтобы максимально использовать сильные стороны каждой из систем.

Заключение

В рамках данной курсовой работы было проведено всестороннее исследование и разработка системы управления электрическим приводом грузоподъемного механизма, ориентированной на использование двигателя постоянного тока с независимым возбуждением и тиристорного преобразователя. Цели и задачи, поставленные в начале работы, были успешно достигнуты.

Мы углубились в теоретические основы электропривода постоянного тока, проанализировали его математическое описание, механические и электромеханические характеристики, а также рассмотрели эффективные методы регулирования скорости, в частности, регулирование напряжения на якорной цепи, обеспечивающее диапазон до 10000:1 в замкнутых системах. Детальное изучение специфики грузоподъемных механизмов, от мостовых до башенных кранов, позволило выявить ключевые требования к электроприводу, такие как плавный пуск, широкий диапазон регулирования скорости (до 1:1000 для прецизионных систем) и контролируемое торможение.

Были представлены методики расчета и выбора электродвигателя для привода лебедки, включая статический расчет мощности и принципы динамического анализа, а также подробно описаны специализированные краново-металлургические двигатели серии Д, отличающиеся высокой кратностью пусковых моментов и надежностью.

Ключевым блоком работы стал анализ тиристорных преобразователей: от их структурной схемы и назначения до детального расчета и выбора силовых элементов, таких как трансформатор и тиристоры, с учетом коэффициентов запаса по току (4-5 для ДПТ серии 2П) и напряжению (1.4-1.6), а также обоснованием выбора сглаживающего дросселя для обеспечения непрерывности тока и ограничения пульсаций. Анализ статических характеристик ТП показал их регулирующие возможности и влияние на качество потребляемой электроэнергии.

Особое внимание было уделено замкнутым системам управления, их преимуществам в точности и устойчивости к возмущениям, а также архитектуре многоконтурных систем с подчиненным регулированием тока, скорости и положения, реализуемых на микроконтроллерах. Была подчеркнута критическая важность правильного выбора и настройки ПИД-регуляторов для обеспечения стабильности и высокого качества переходных процессов.

Наконец, работа осветила современные тенденции в развитии грузоподъемных механизмов: рост автоматизации и роботизации (до 40% кранов с радиоуправлением к 2026 году), внедрение ИИ и компьютерного зрения для автопилотных систем, а также значительный прогресс в энергоэффективности за счет рекуперации энергии. Рассмотрены инновации в повышении безопасности, такие как предотвращение раскачки груза и перекосов, а также актуальные нормативные требования (ГОСТ Р 59931-2021). Подтверждена актуальность приводов постоянного тока, которые, несмотря на развитие AC-технологий, сохраняют свои уникальные преимущества в части перегрузочной способности и рекуперации.

Разработанная система управления, основанная на ДПТ НВ и тиристорном преобразователе, представляет собой надежное и эффективное решение для грузоподъемных механизмов, способное обеспечить высокую производительность, точность и безопасность в современных промышленных условиях.

Список использованной литературы

1. Камышев А.Г. Мостовые электрические краны. М.: Металлургия, 1972. 320 с.
2. Горбачев В.Н. Промышленная электроника. М.: Энергоиздат, 1988.
3. Найдис В.А. Системы постоянного тока на тиристорах. М.-Л.: Энергия, 1966.
4. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. М.: Энергия, 1974.
5. Справочник по преобразовательной технике / Под ред. И.М. Чиженко.
6. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов. 1980.
7. Белов М.П., Новиков В.А., Рассудов Л.Н. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов.
8. Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985.
9. ГОСТ 33166.1-2014 Краны грузоподъемные. Требования к механизмам. Часть 1. Общие положения (с Поправкой).
10. ГОСТ Р 59931-2021 Краны грузоподъемные. Требования к электрооборудованию.
11. Кириллов Ф.Ф., Щипунов А.Н., Гонча Н.В. Расчет и выбор параметров лебедки.
12. Лыков А.Н. Системы управления электроприводами. Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009.
13. Использование системы тиристорный преобразователь напряжения для электроприводов крановых механизмов // Текст научной статьи по специальности «Гуманитарные науки». КиберЛенинка.