книги из ГПНТБ / Лебедев, Н. Н. Электротехника и электрооборудование учеб. пособие [для монтаж. и строит. спец. техникумов]

При необходимости улучшить регулирование и при большой час­ тоте включений применяются двигатели постоянного тока, более слож­ ные по устройству и в эксплуатации, а также более дорогие по срав­ нению с асинхронными двигателями.

В последние годы получили распространение электроприводы с ин­ дукторными муфтами скольжения. Такие электроприводы состоят из нерегулируемого электродвигателя (асинхронного с короткозамк­ нутым ротором или синхронного) и муфты скольжения, установлен­ ной между электродвигателем и механизмом. Регулирование (сниже­ ние) скорости вращения выходного вала муфты достигается изменением

Наиболее целесообразно применение муфт для механизмов с так называемым вентиляторным моментом (момент сопротивления которых изменяется пропорционально квадрату скорости вращения) и для механизмов с постоянным моментом сопротивления с кратковременным режимом работы.

Принцип работы электромагнитной муфты скольжения заключает­ ся в следующем. На индукторе муфты 1, помещенном на ведущем валу, укреплены полюсы и обмотки возбуждения. Концы обмотки возбужде­ ния соединены с кольцами 3, к которым через щетки 4 подведен по­ стоянный ток. На ведомом валу укреплен якорь муфты 2. При враще­ нии возбужденного индуктора в якоре наводится э. д. с. и возникают вихревые токи, взаимодействующие с магнитным потоком индуктора. В результате этого взаимодействия создается электромагнитный мо­ мент и ведомый вал начинает вращаться вслед за ведущим. Скорость вращения ведомого вала меньше скорости вращения ведущего. Регу­ лирование скорости вращения ведомого вала достигается изменением магнитного потока муфты, при котором изменяется электромагнит­ ный момент.

Выпускаемые промышленностью электродвигатели имеют различ­ ные конструктивные исполнения в зависимости от условий среды, в которой "им предназначено работать. За счет соответствующей конструкции электродвигателей обеспечивается их защита от пыли, грязи, дыма, сырости, паров кислот, взрывоопасных газов, высокой

230

температуры и т. п. Изоляция обмоток электродвигателей выполняется нормальной и противосыростной.

По роду защиты выпускают электродвигатели следующих типов: 1. Открытые, у которых все вращающиеся и токоведущие части не имеют специальных защитных приспособлений; для общего примене­

ния открытые электродвигатели не изготовляются.

2. Защищенные электродвигатели, у которых все вращающиеся и токоведущие части предохранены от случайных прикосновений, пойадания внутрь их посторонних предметов, капель воды, падающих отвесно, или брызг. Этот вид машин не защищен от пыли и вредных газов. Электродвигатели, имеющие защиту от капель, называются каплезащищенными, а от брызг — брызгозащищенными.

Защищенные электродвигатели нельзя устанавливать в пожаро­ опасных, взрывоопасных помещениях и в помещениях с едкими пара­ ми и газами.

3. Закрытые электродвигатели, у которых имеются отверстия лишь для ввода проводов и для болтов, скрепляющих детали машины. За­ крытые машины подразделяются на обычные, обдуваемые, продувае­ мые (с закрытой вентиляцией) и герметические. В обдуваемых элек­ тродвигателях охлаждающий воздух засасывается вентилятором и про­ гоняется через корпус машины. У машин с закрытой вентиляцией охлаждающий воздух подводится через трубы.

Закрытые электродвигатели могут быть установлены на открытом воздухе вне зданий, в пыльных и пожароопасных помещениях.

4. Электродвигатели взрывозащищенные; выпускаются в несколь­ ких исполнениях: взрывонепроницаемое В1А, В2Б, ВЗГ и повышен­ ной надежности Н1А, предназначенные для работы во взрывоопасных помещениях соответствующих классов.

Электродвигатели различной конструкции выполняют преимуще­ ственно с горизонтальным валом. Для уменьшения габаритов произ­ водственных машин удобно применять электродвигатели с вертикаль­ ным валом, имеющим упорные подшипники. Особенно удобно для ин­ дивидуального привода машин применять фланцевые электродвигате­ ли, имеющие вместо лап фланцы для крепления к машине.

Выбор мощности двигателя в основном зависит от режима его

231

о — скорость подъема груза, м/с; т]п — к. п. д. передачи.

Пример 13.1. Определить мощность электродвигателя для подъема грузов весом до 5 т при весе подъемного приспособления 0,25 т и скорости подъема

0,5 м/с, если к. п. д. механизма т) = 0,75.

Ре ше ние .

Пример 13.2. Определить мощность электродвигателя для поршневого компрессора производительностью 5м3/мин сжатого воздуха при давлении 7ати;

т]к = 0,55; Пи = 0,95.

5-192

= 30,3 кВт.

60-0,55-0,95

Требуемая мощность двигателя для переменной изменяющейся нагрузки сначала определяется ориентировочно по средней мощности или моменту с некоторым запасом, а затем после построения нагрузоч­ ной диаграммы привода проверяется расчетом, методом эквивалентного тока. Этот метод основан на том, что переменную нагрузку заменяют постоянной эквивалентной, при которой двигатель в течение длитель­ ного времени выделяет то же количество тепла, что и при действитель­ ной переменной нагрузке. Величину эквивалентного тока при графике ступенчатой формы (рис. 13.5) определяют по формуле

где / х, / 2-— величина тока по ступеням графика; tu /2 — время протекания тока;

Iт, tm — величина тормозного тока и время его протекания.

232

Р е ш е н и е .

Р* = Р‘ ] / f i t ! “ 20 V 1 1 = 20.0.79=15.8 кВт.

§ 13.3. Схемы управления электроприводами

Электропривод машин, применяемых на строительстве или на пред­ приятиях строительной индустрии, может быть ручным неавтоматизи­

управление которым при всех режимах работы производят аппарата­ ми ручного управления.

А в т о м а т и з и р о в а н н ы м электроприводом называют та­ кой., в котором управление переходными режимами — пуском, регу­ лированием скорости, торможением, остановкой и т. п. — производят автоматически, после того, как подан первый командный импульс.

В настоящее время на строительных машинах широко применяют релейно-контакторное управление электроприводами, осуществляемое электромагнитными контакторами, реле и командоаппаратами.

Электрической схемой называют чертеж, показывающий функ­ циональные, электрические, магнитные и другие связи между час­ тями электрической установки. Объем и характер сведений, содержа­ щихся в электрической-схеме, определяются ее назначением.

Схемы электрических устройств трехфа'зного тока могут быть трех­ линейными и однолинейными. На трехлинейных схемах каждый про­ вод вычерчивается отдельно, на однолинейных — три провода трех­

233

фазной проводки изображают одной линией. Иногда на проводах однолинейных схем делаются черточки, количество которых соответ­ ствует количеству проводов. Различают схемы первичной и вторичной коммутации. На схемах первичной коммутации показывают электри­ ческие машины и аппараты, шины и провода, т. е. элементы и электри­ ческие цепи электроустановки, по которым проходит поток передавае­ мой и распределяемой электроэнергии. На схемах вторичной коммута­ ции показывают вспомогательные цепи: управления, сигнализации, измерения, защиты и т. п. Электрические схемы подразделяются на принципиальные и монтажные. Принципиальные схемы обычно вы-

Рис. 13.6. Элементная схема управления электродвигателя с помощью магнитного пускателя

полняют однолинейными для указания основных принципиальных данных, характеризующих электроустановку: мощность электрома­ шин, принятые способы управления ими, применяемые при этом при­ боры измерения и т. п.

Существенные особенности имеют принципиальные схемы вторич­ ной коммутации, в частности схемы управления и сигнализации в уст­ ройствах автоматизированного электропривода машин и механизмов. Эти схемы выполняются в виде так называемых э л е м е н т н ы х или р а з в е р н у т ы х схем, в которых приборы и аппараты изображены не как едйное целое, а разобранными на составные элементы; катушки электромагнитов, главные контакты, вспомогательные блок-контакты, кнопки управления и т. п. Каждый элемент показывают отдельно и ставят в ту электрическую цепь, в которой он действует. На рис. 13.6 приведена элементная схема управления электродвигателем при помощи магнитного пускателя. Схема дана в двух вариантах: а — в сов­ мещенном биде с показом силовых цепей и цепей управления и сигна­ лизации; б — развернутая схема только цепей управления и сигнали­

234

зации. Сложные схемы вторичной коммутации, как правило, изобра­ жают именно таким образом: все элементы располагают между двумя параллельными линиями, изображающими источник питания вторич­ ных цепей, в данном случае две фазы трехфазной сети (могут быть также фаза и нуль четырехпроводной сети трехфазного тока или два полюса сети постоянного тока). В обозначениях на схеме все элементы одного аппарата имеют общую первую букву — на указанной схеме буква П — пускатель. На схеме рис. 13.6 кнопка «пуск» в положении «не включено», электродвигатель не работает, горит зеленая сигнальная лампа Лзел, питаемая через размыкающий в нормальном положении замкнутый контакт пускателя ПК2. При нажатии кнопки «пуск» замыкается цепь катушки электромагнита пускателя ПК, замыкаются главные контакты пускателя в цепи электродвигателя П — двигатель начинает работать, одновременно замыкается блок-контакт ПК1 и размыкается блок-контакт ПК2, в результате чего зеленая лампа гас­ нет, загорается красная, сигнализируя о том, что электродвигатель находится в работе. Кнопку «пуск» можно отпустить; она вернется в свое исходное положение, контакты ее разомкнутся, но ток в цепи управления будет по-прежнему проходить через катушку контактора, так как блок-контакт ПК1 теперь замкнут и создает обход цепи тока (принято говорить, что блок-контакт шунтирует кнопку «пуск»).

Для остановки электродвигателя достаточно нажать кнопку «стоп». Контакты ее разомкнутся, цепь тока, питающего катушку электро­ магнита контактора пускателя, разорвется, якорь электромагнита под действием пружины отойдет от сердечника, разрывая при этом глав­ ные контакты и блок-контакт. Электродвигатель останавливается. В случае перегрузки работающего электродвигателя тепловые реле 1РТ и 2РТ, нагреватели которых включены в силовую цепь электро­ двигателя, размыкают свои контакты 1РТК и 2РТК, включенные в цепь управления; контактор пускателя отключается, электродвига­ тель останавливается. В случае короткого замыкания в электродвига­ теле мгновенно сгорают плавкие вставки предохранителей, отключая двигатель от сети. Магнитный пускатель отключает также электро­ двигатель от сети при исчезновении напряжения или понижении его ниже 50—70% номинального (электромагнит контактора при этих условиях не может удержать якорь в притянутом к сердечнику поло­ жении). Так же читаются и более сложные развернутые схемы.

Монтажные электрические схемы предназначены для использова­

вают все электрические соединения между выводами отдельных аппа­ ратов данного устройства, а также марку, сечения, способ прокладки проводов, которыми выполняются соединения. Внутренние соединения аппаратов, составляющих устройство, показываются при необходи­ мости.

Основные положения правильного начертания полных принципи­ альных схем сводятся к следующему:

а) на схеме изображаются рабочие элементы всех аппаратов, вхо­ дящих в нее;

235

Т а б л и ц а 13.2

Некоторые условные обозначения в электрических схемах управления электроприводами

(выдержки из ГОСТ 2725—68, 2727—68, 2728—68, 2730—68, 2732—68)

1.Катушка индуктивности, дроссель без сердеч­ ника

2.Дроссель с ферромагнитным сердечником

8.Вентиль полупроводниковый

4.Сопротивление нерегулируемое

5.Сопротивление регулируемое

6.Сопротивление, регулируемое без разрыва цепи

8.Конденсатор регулируемый. Сопротивление ем­ костное регулируемое

9.Обмотка реле, контактора и магнитного пускате­ ля. Общее обозначение

236

Продолжение табл. 13Л

237

Продолжение табл, 13.2

Продолжение табл. 13.2

1

30.Предохранитель плавкий. Общее обозначение

31.Лампа сигнальная

б) отдельные элементы различных аппаратов размещаются не в со­ ответствии с их действительным (территориальным) размещением,

аисключительно с точки зрения последовательности действия, нагляд­ ности схемы и удобства общей обозреваемости;

в) все элементы одного и того же аппарата обозначаются одинако­ выми буквами и цифрами; для отличия разных элементов одного и того же аппарата вводятся различные графические символы;

г) все главные (силовые) цепи вычерчиваются толстыми линиями,

ацепи вспомогательные — тонкими;

д) все элементы аппаратов, входящих в схему, изображаются в нор­ мальном положении. Нормальным условно принято считать такое положение, при котором обмотки (катушки) аппаратов не обтекаются током.

В соответствии с этим, участвующие в схеме контакты делятся на замыкающие (з. к.), размыкающие (р. к.) и переключающие (п. к.). При разработке схемы следует учитывать, что при обтекании током обмотки какого-либо аппарата или реле все управляемые ими контак­ ты изменяют свое положение.

В табл. 13.2 приведены основные наиболее часто применяемые ус­ ловные обозначения элементов аппаратов. В обозначениях контактов условно принято, что при механическом и электрическом воздействии на аппарат (т. е. при переходе аппарата из нормального положения в рабочее) подвижные части контактов движутся сверху вниз или слева направо.

Дальше приводятся примеры схем неавтоматизированного и авто­ матизированного управления электроприводами строительных машин.

В с и с т е м а х н е а в т о м а т и з и р о в а н н о г о э л е к т ­ р о п р и в о д а переключения в цепях двигателей осуществляются с помощью аппаратуры ручного управления. Для этой цели исполь­

239