Электрические схемы подъемников

Общие сведения об электрических схемах и схемы управления электродвигателями

Общие сведения. Электрической схемой называется чертеж, на котором электрические машины, аппараты, приборы и связь между ними показаны условными графическими изображениями (см. приложение 4) и буквенными обозначениями.

Обязательные буквенные обозначения элементов, применяемых в схемах подъемников

А — устройство, усилитель.

С — конденсатор.

Е — разные элементы (нагревательный — ЕК, электролампа — EL).

F — предохранитель, защитное устройство (плавкий предохранитель — FV).

G — генератор, источник питания (батарея — GB).

Н — устройства индукционные и сигнальные (прибор звуковой сигнализации, например сирена, звонок — НА, прибор световой сигнализации, например световое табло — HL).

К — реле, контактор, пускатель (контактор или магнитный пускатель — КМ, реле токовое — КА, реле тепловое — К.К, реле напряжения — KV, реле времени — КТ).

М — электродвигатель.

Р — прибор, измерительное оборудование (амперметр — РА, вольтметр — PV, ваттметр — PW).

Q — выключатели и разъединители в силовых цепях (выключатель автоматический — QF).

R — резистор (потенциометр — RP).

S — устройства коммутационные в цепях управления, сигнализации и измерительных (выключатель или переключатель — SA, выключатель кнопочный — SB, автомат, не имеющий контактов в силовых цепях, — SF, выключатель, срабатывающий от различных воздействий, например от положения, конечный — SQ, от частоты вращения — SR).

Т — трансформатор, автотрансформатор (трансформатор тока — ТА, трансформатор напряжения — TV).

V — приборы электровакуумные и полупроводниковые (диод — УД, транзистор — VT, тиристор — VS).

X — соединения контактные (токосъемник, контакт скользящий — ХА, штырь — ХР, гнездо — XS).

Y — устройства механические с электромагнитным приводом (электромагнит — УА, тормоз с электромагнитным приводом — YB).

Электрические машины, аппараты, приборы, их зажимы, а также соединяющие их провода имеют на схемах условные буквенно-цифровые обозначения (коды), порядковый номер элемента в схеме указывается цифрой после буквенного обозначения (Kl, K2....); контакты, например универсальных переключателей, команде контроллеров, в схеме обозначаются цифрами (1, 2, 3 и т. д.), в тексте задействованные контакты указываются через дефис после буквенно-цифрового обозначения электрического аппарата (элемента), которому они принадлежат: S1-1, S1-2 и т. д. В зависимости от назначения электрические схемы подразделяют на структурные, функциональные, принципиальные и схемы соединений (монтажные). При обслуживании машин обычно используют принципиальные схемы, реже — схемы соединений.

Принципиальные схемы предназначены для пояснения принципа действия (работы) всей установки. Каждый электрический аппарат на этих схемах показывают разделенным на составные элементы (катушки, контакты, блок-контакты), эти элементы ставят в те цепи, в которых они действуют.

Электрические аппараты на схемах изображают в нормальном положении. Для электромагнитных аппаратов (контакторов, реле) нормальное положение соответствует положению элементов аппарата и особенно контактов при отсутствии тока во втягивающей катушке. Для других аппаратов (кнопок, конечных выключателей) нормальным положением считается то, которое они занимают при отсутствии внешнего воздействия. Рубильники и выключатели показывают на схемах с разомкнутыми контактами, ножами и губками. Контакты аппаратов, разомкнутые в нормальном положении, называются замыкающими, а контакты, замкнутые в нормальном положении, — размыкающими.

В принципиальных схемах выделяются силовые цепи, цепи управления и вспомогательные. В силовую цепь входят вводные рубильники, предохранители, катушки максимальных реле, главные контакты автоматов, контакторов или магнитных пускателей, статоры и роторы электродвигателей, катушки электромагнитов. В цепи управления, составной частью которых являются цепи электрической и механической зашиты, входят катушки контакторов, реле и магнитных пускателей, кнопки управления, контакты реле, блок-контакты контакторов и магнитных пускателей, конечные выключатели. Вспомогательные цепи — это цепи освещения, обогрева, звуковой сигнализации и связи, которые включают в себя соответствующие приборы, а также аппараты управления ими (выключатели, кнопки). Силовые цепи на принципиальных схемах обычно изображают толстыми линиями, все остальные — тонкими.

Принципиальными схемами пользуются как для изучения принципов работы электрической части маши, так и для их наладки, регулирования, контроля и ремонта.

Схемы соединений представляют собой рабочие чертежи, по которым монтируют электрооборудование. Все аппараты и присоединенные к ним провода в этих схемах показывают в том положении, в котором они действительно устанавливаются на машине. Внутреннее устройство аппаратов не показывают, а изображают только зажимы для присоединения проводов. Указывают тип и сечение жил проводов и кабелей, их длину, а иногда и способ их прокладки.

Управление электродвигателями. Механизмы приводятся в действие электродвигателями. Управление электродвигателями заключается в их пуске, остановке, реверсировании хода (изменении направления вращения) и изменении частоты вращения.

Пуск, остановку и реверсирование трехфазных асинхронных электродвигателей выполняют с помощью трехфазных магнитных пускателей. Для изменения направления вращения ротора двигателя достаточно поменять местами любые две фазы, питающие обмотку его статора. Это достигается применением двух магнитных пускателей, которые подключают определенным образом к питающей сети и обмотке статора двигателя. Для этой цели можно использовать два двухфазных пускателя.

Рассмотрим схемы управления асинхронными двигателями с короткозамкнутыми роторами.

При реверсировании односкоростного двигателя (рис. 75, а) с помощью двух трехполюсных магнитных пускателей и двух кнопок управления с самовозвратом этими кнопками обеспечиваются пуск, остановка и реверсирование электродвигателя. Буквами А, В, С на схеме обозначены три провода трехфазного переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц; буквой N — нулевой глухозаземленный провод. Между нулевым проводом и фазой напряжение составляет 220 В. Оно используется для цепи управления, в которую входят катушки магнитных пускателей К1 и К2 и кнопки управления S1 и S2. Знаками C₁, C₂ и Сз обозначены выводные концы обмотки статора двигателя. Толстыми линиями показана силовая цепь, тонкими — цепь управления. Силовые контакты первого пускателя — К1, второго — К2.

При нажатии на кнопку S1 напряжение подается в катушку К1, замыкаются контакты пускателя К1, провод фазы А соединяется с концом С\ обмотки двигателя, провод фазы В — с концом С₂, С — с концом С₃. Предположим, что двигатель при этом будет вращаться вправо. Когда кнопку S1 отпустят, ее контакты разомкнутся, снимается напряжение с катушки пускателя и разомкнутся контакты К1, выключив двигатель. Если нажать на кнопку S2, то ее нижние (на рисунке) контакты замкнутся и подадут напряжение в катушку пускателя К2 и его контакты К2 замкнутся. При этом провод фазы В по-прежнему соединится с концом обмотки Cz, провод фазы А — с концом Сз, а провод фазы С — с концом С₁. Двигатель при этом будет вращаться влево. При нажатии на любую из кнопок один ее контакт замыкается, а другой размыкается, следовательно, одновременное включение обоих пускателей невозможно, даже если случайно нажать на обе кнопки.

Рис. Схемы управления односкоростным (а) и двухскоростным (б) асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Схема управления двухскоростным электродвигателем (рис. 75, б) позволяет изменять не только направление вращения электродвигателя, но и его частоту вращения.

В первом положении рукоятки команде контроллера 5/ Подъем замыкаются контакты SI-2 и S1-3. Контакт S1 включает контактор К1, контакт S1-3 включает реле времени К5 и через замкнувшийся блок-контакт К1 — контактор малой скорости КЗ. Блок-контакт КЗ и контакт реле К5 в цепи катушки К4 размыкаются. К питающей сети оказывается подключенной статорная обмотка электродвигателя с большим числом пар полюсов и двигатель работает с малой частотой вращения. Во втором положении рукоятки команде контроллера 5/. Подъем размыкается контакт S1-3 и замыкается S1-4. Контактор КЗ и реле К5 отключаются, блок-контакт КЗ замыкает участок цепи катушки К4. По истечении времени выдержки реле КЗ его контакт замыкается и включает катушку К4. Контактор К4 присоединяет к питающей сети обмотку статора с малым числом пар полюсов (обмотка с большим числом пар полюсов отключена контактором КЗ). Двигатель начинает работать с большой частотой вращения. При переводе рукоятки командоконтроллера в первое положение Спуск схема работает аналогично, но вместо контактора К1 включается контактор К2, который изменяет направление вращения двигателя.

Рис. Схема управления двигателем путем изменения сопротивления резисторов в цепи ротора.

Рассмотрим работу двигателя по первой схеме (рис. 76). В первом положении командоконтроллера Подъем замыкается контакт S1-1 и включается катушка К1. Контактор К1 включает статор, силового двигателя М и электромагнит тормоза Y в сеть. В цепь ротора двигателя включено полное сопротивление резистора R и двигатель работает на минимальной частоте вращения. Во втором положении замыкается контакт S1-2 и включается контактор КЗ, который закорачивает часть резистора R, уменьшая сопротивление в цепи ротора. Двигатель при этом работает со средней частотой вращения. В третьем положении контроллера включается контактор К4, который закорачивает обмотку ротора двигателя и двигатель при этом работает на естественной характеристике с максимальной частотой вращения. Следовательно, при постоянной нагрузке на валу двигателя от поднимаемого груза частота его вращения будет возрастать при уменьшении сопротивления в цепи ротора и уменьшаться при увеличении сопротивления. Когда двигатель включен на спуск, груз стремится ускорить вращение двигателя в направлении спуска.

Частота вращения двигателя быстро достигает синхронной, после чего двигатель начинает работать как генератор, преодолевая момент (усилие) груза, т. е. тормозя механизм. Если сопротивление в цепи ротора двигателя даже полностью закорочено, то скорость опускания груза будет на 5... 10 % больше той, которая соответствовала бы работе двигателя на синхронных оборотах. При увеличении сопротивления в цепи ротора двигателя скорость опускаемого груза будет увеличиваться, так как двигатель при этом будет являться как бы менее мощным тормозом. Таким образом, частоту вращения барабана грузоподъемной лебедки можно регулировать изменением сопротивления в цепи ротора двигателя только при подъеме груза. При подъеме негруженого грузонесущего органа скорость этим способом практически не регулируется. При пуске как негруженого грузонесущего органа, так и груженого его скорость близка к синхронной при закороченном сопротивлении ротора и увеличивается при включении (увеличении) этого сопротивления. Для устранения этого дефекта используется схема с тормозным генератором.

Электрические схемы грузовых подъемников

Грузовые подъемники рассчитаны на питание от внешней электросети трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 380/220 В. Сеть должна иметь нулевой глухозаземленный провод. При междуфазовом напряжении 380 В двигатели подъемника соединяются звездой и подключаются на это напряжение. Цепи управления, освещения, сигнализации, а также катушки тормозных электромагнитов подключаются на напряжение 220 В между фазовым и нулевым проводами. При междуфазовом напряжении 220 В обмотки двигателей соединяются треугольником, а все электрические цепи подъемника подключаются на междуфазовое напряжение 220 В.

Подъемник ТП-16 (рис. 78) включается в сеть через трехполюсный автоматический выключатель F, который обеспечивает защиту электрооборудования подъемника от перегрузок, а также дает возможность дистанционного отключения подъемника от электросети в аварийной ситуации путем нажатия на кнопку S3, находящуюся на пульте машиниста.

Пуск, остановку и изменение направления движения грузонесущего органа выполняют с помощью самовозвратных кнопок управления S1 к S2. Через них поступает напряжение в соответствующие катушки магнитных пускателей К1 и К2. Чтобы предотвратить одновременное включение обоих магнитных пускателей, цепи их катушек включают через размыкающие блок-контакты К1 и К2.

При нажатии на кнопку S1 замыкаются силовые контакты пускателя К1 и одновременно размыкается блок-контакт К1 и этим предохраняется от включения катушка магнитного пускателя К2. При нажатии на кнопку S2 подается напряжение в катушку магнитного пускателя К2 и срабатывает его электромагнитная система. При этом замыкаются главные контакты К2 в силовой цепи двигателей и одновременно размыкается блок-контакт К2, находящийся в цепи катушки пускателя К1, что предохраняет ее от включения при случайном нажатии на кнопку S1.

В электрические цепи управления магнитными пускателями К1 и К2 введены соответствующие конечные выключатели S9 и S10, которые прерывают цепи катушек этих пускателей при подъеме или опускании грузонесущего органа подъемника до заданных крайних пределов. При достижении крайнего верхнего предела грузонесущий орган, механически воздействуя на конечный выключатель S9, размыкает его контакты и цепь катушки К1 прерывается. Главные контакты пускателя К1, размыкаясь, выключают двигатели. При достижении грузонесущим органом подъемника крайнего нижнего положения таким же образом срабатывает конечный выключатель SIO.

Рис. 78. Электрическая схема грузового подъемника ТП-16

Для дистанционного управления подъемником кнопки SI, S2, S3 и S4, включающая сирену Н, смонтированы на переносной кнопочной станции. Она соединена гибким многожильным кабелем с электрошкафом подъемника в котором установлены автоматический выключатель, магнитные пускатели и электрическая сирена.

В кожухе переносной кнопочной станции расположен блокировочный контакт S11, включающий цепь управления только с помощью ключа. Машинист подъемника вставляет ключ в соответствующую замочную скважину на время управления подъемником. Это сделано для того, чтобы посторонние лица не могли включить подъемник.

Подъемник ЖК-40М (рис. 79) имеет увеличенное количество конечных (путевых) выключателей и значительное число рабочих контактов в них. Это объясняется тем, что электродвигатель грузоподъемной лебедки на подъемнике используется и в качестве монтажного двигателя для приведения шарнирной мачты подъемника из транспортного положения в рабочее и обратно. Конечный выключатель S4 срабатывает в конце раскрытия (выпрямления) мачты и тем самым фиксирует ее рабочее положение. Конечные выключатели S3, S6, действуя совместно и в определенной последовательности, обеспечивают остановку грузовой платформы в крайнем верхнем положении при работе подъемника, предотвращают складывание мачты, если грузовая платформа не находится в крайнем нижнем положении, а также не позволяют включать грузоподъемную лебедку во время складывания и раскладывания мачты. Конечный выключатель S5 входит в конструкцию ограничителя грузоподъемности. Он выключает цепь управления, если на грузовой платформе подъемника находится груз, превышающий по массе номинальную грузоподъемность этого подъемника.

Рис. 79. Электрическая схема грузового подъемника ЖК-40М.

В качестве привода тормоза лебедки в этом подъемнике применен однофазный электромагнит переменного тока Y вместо электрогидравлических толкателей, применяемых в схемах ранее рассмотренных подъемников.

Подъемник ТП-17 (рис. 81) имеет четыре самостоятельных электропривода и может работать в трех режимах: монтажном М, рабочем с ручным управлением Р или полуавтоматическим управлением ПА и в рабочем режиме с автоматическим управлением А, обеспечивающем остановку грузовой каретки на заранее заданном этаже. Схемой предусмотрено подключение двусторонней телефонной связи машиниста подъемника с рабочими, выполняющими погрузочно-разгрузочные работы на этажах здания. Силовые электрические цепи защищены от коротких замыканий и перегрузок автоматическими выключателями QF₁ и QFs, а цепи управления, автоматики и связи — плавким предохранителем F. В состав силовых цепей входят электродвигатель Ml грузовой каретки и М2 гидротолкателя ее тормоза, электродвигатели МЗ и М4 горизонтального перемещения выкатной консоли и электродвигатель М5 вертикального перемещения бадьи с магнитным тормозом У. Эти двигатели управляются магнитными пускателями К1, КЗ, К4.

Аварийное отключение подъемника обеспечивается магнитным пускателем К2 через кнопки 1AS2, 2AS2, 3AS5 пульта и кнопочных постов, а также через контакты IAS1, 2AS2 и 3AS1 электрозамка.

В монтажном режиме подъемником управляют с кнопочного поста A3, с кнопками 3AS1 для подъема монтажной укосины, 3AS 2 для спуска ее, 3AS7 для подачи звукового сигнала и 3AS5, для остановки укосины.

В ручном или полуавтоматическом режиме оператор управляет подъемником с пульта 1А, имеющего следующие кнопки: 1AS3 — для подъема грузовой каретки, 1AS4 — для ее спуска, 1AS5 — для перемещения выкатной консоли в здание, 1AS6 — для перемещения из здания, 1AS7 — для подачи звукового сигнала и полуавтоматической остановки грузовой каретки и кнопки 1AS2 для остановки работы подъемника.

В наземном шкафу управления установлены следующие переключатели: S1 — для выбора нужного режима работы, S3 — для переключения схемы подъемника на работу с бадьей или без бадьи, С4 — для выбора режима адресова-теля, а также переключатели S5 и S6 для назначения этажа автоматической остановки грузовой каретки. Последние два переключателя на рисунке не показаны, так как они входят в схему автоматики адресователя, которая в данной книге не рассматривается.

Безопасность работы механизмов подъемника обеспечивается следующими путевыми и концевыми выключателями: SQ1 аварийное отключение двигателя Ml в крайнем верхнем положении грузовой каретки, SQ2 и SQ3 отключают двигатели МЗ и М4 в крайних положениях выкатной консоли, SQ4 ограничивает подъем грузовой каретки, SQ5 отключает двигатель Ml при переподъеме монтажной консоли, SQ6 отключает лебедку при обрыве или ослаблении грузового каната, SQ7 ограничивает опускание каретки с бадьей, SQ8 то же, но без бадьи, SQ11 ограничивает выдвижение консоли в оконный проем при управлении двигателями МЗ и М4 с пульта 1А, SQ12 отключает двигатель М5 при переподъеме бадьи.