книги из ГПНТБ / Кудактин, А. В. Электрооборудование подъемно-транспортных машин учебник для учащихся механизаторской специальности мореходных училищ

но от внимательности и опыта оператора, от его сообразительно­ сти, умения быстро оценить обстановку, вовремя привести в дей­ ствие тот или иной аппарат. Ручное управление электропривода­ ми подъемно-транспортных машин не только требует высокой квалификации оператора (например, крановщика), но и застав­ ляет его производить очень утомительные беспрерывные мани­ пуляции, требующие зачастую значительных физических усилий, что безусловно сказывается на производительности труда.

Таким образом, при ручном управлении все процессы произ­ водятся вручную, все аппараты управления включены в силовую цепь, используется только аппаратура ручного управления.

При п о л у а в т о м а т и ч е с к о м управлении оператор дает только первоначальный командный импульс (например, нажи­ мает на кнопку или переводит рукоятку командоконтроллера в нужное положение), а все остальные операции, связанные с пере­ ключением электрических цепей электродвигателей, осуществля­ ются автоматически специальной аппаратурой. Полуавтоматиче­ ское управление особенно часто применяется там, где по усло­ виям эксплуатации необходимо управление на расстоянии (горячие и химические цехи, работа с радиоактивными материа­ лами и т. п.). Очевидно, что дистанционное управление электро­ приводами подъемно-транспортных машин невозможно хотя бы без частичной автоматизации их работы. На современном пор­ тальном или мостовом кране крановщик не может одновременно быть у всех механизмов, часто он не может находиться и на са­ мом кране (в условиях вредного производства). Целесообразнее всего оператору-крановщику находиться непосредственно там, где совершаются грузовые операции. Несомненно, что в этих усло­ виях применимо только дистанционное управление, которое не­ возможно осуществить без использования средств автоматики.

При дистанционном полуавтоматическом управлении электри­ ческие сигналы, передаваемые оператором по проводам или даже по радио, поступают в цепи питания катушек реле и контакторов, которые и осуществляют необходимые переключения в силовых цепях электродвигателей, обеспечивая их управление. Даже при использовании обычных командоаппаратов (ручных и ножных кнопок, командоконтроллеров и т. п.) применение полуавтомати­ ческого управления дает значительные преимущества по сравне­ нию с ручным. Оператор избавляется от тяжелых физических усилий, ему нет необходимости задумываться над тем, как долго следует задерживать рукоятку командоконтроллера в том или ином положении, все его внимание может сосредоточиваться только на грузовой операции. Если в схеме управления исполь­ зуются надежные, хорошо отрегулированные аппараты, полуав­ томатическое управление исключает случаи неправильного сра­ батывания аппаратуры, обеспечивает высокую надежность дей­ ствия производственной машины, предотвращает частые случаи срабатывания защитных устройств, обеспечивает высокую произ­ водительность труда.

100

При полуавтоматическом управлении обычно автоматизиро­ ваны процессы пуска и торможения электродвигателей, к силовой цепи добавляется цепь управления и, наряду с аппаратами руч­ ного управления (рубильники, кнопки, пакетные выключатели), используется аппаратура автоматического управления (контакто­

импульс может задаваться определенным механическим или элек­ трическим устройством. Автоматизация сводит роль оператора к наблюдению за правильной работой машин, систем и схем управ­ ления, к их настройке, наладке, периодической проверке и под­ держанию в исправном состоянии. Для автоматизации работы подъемно-транспортных машин применяется релейно-контактор­ ная аппаратура, путевые и конечные выключатели и переключа­ тели, релейные и механические селекторы для лифтов, различные датчики (грузовые, давления, натяжения каната, скорости, натя­ жения конвейерной ленты и т. д.), электромашинные усилители, электрогидравлические толкатели, шаговые искатели, копир-ап­ параты, соленоиды и др.

При автоматическом управлении могут быть автоматизирова­ ны все без исключения процессы или не автоматизированы толь­ ко процессы пуска и остановки.

Безусловно, что степень автоматизации электроприводов подъемно-транспортных машин существенным образом зависит от степени автоматизации всего производственного процесса. Но и в тех случаях, когда весь производственный процесс полностью не автоматизирован, с успехом могут применяться отдельные авто­ матизированные подъемно-транспортные машины. Однако наи­ больший эффект дают автоматизированные электроприводы при полной автоматизации всего производственного процесса, стро­ гой цикличности производства, хорошей организации мест скла­ дирования транспортируемых грузов.

Беспрерывный рост производительности труда, изобилие про­ дукции, всемерное облегчение труда рабочих, сокращение количе­ ства обслуживающего персонала — все это находится в прямой зависимости от степени автоматизации. Не всегда эффективность применения полностью автоматизированных подъемно-транспорт­ ных машин может быть выражена точными количественными по­ казателями, еще труднее учесть их моральное воздействие, однако рост производительности труда невозможен без самой широкой автоматизации различных производственных процессов, и, кроме того, автоматизация их невозможна без использования высоко­ производительных автоматизированных подъемно-транспортных машин.

Одним из важнейших условий успешного внедрения автомати­ зированных электроприводов подъемно-транспортных машин яв­ ляется надежность действия средств автоматики. Условия экс­ плуатации подъемно-транспортного оборудования требуют безус­

101

ловной надежности всего электрооборудования и, в первую оче­ редь, тех аппаратов и приборов, которые находятся вне постоян­ ного контроля обслуживающего персонала. Если автоматизация проводится при помощи недостаточно надежных средств, правила техники безопасности не позволяют устранить необходимость в наблюдающем персонале, расходы на автоматизацию могут ока­ заться экономически неоправданными. Если наряду с автомати­ чески работающими машинами возникает необходимость в боль­ шом количестве диспетчеров, дежурных, лифтеров и т. д., то сама идея автоматизации дискредитируется.

§ 33. Выключатели и переключатели рубящего типа

В схемах управления электрическими приводами важная роль принадлежит коммутационным аппаратам, служа­ щим для замыкания и размыкания электрических цепей. Из них наиболее простыми являются выключатели и переключатели ру­ бящего типа (рубильники), обеспечивающие ручное включение, выключение и переключение электрических цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В и при силе тока от 25 до 1000 А и более.

В электроприводах подъемно-транспортных машин рубильни­ ки могут использоваться как для полного отключения всей установ­ ки при ремонте или длительной остановке, так и для отключения отдельных ее частей, например, при опробовании отдельно сило­ вых цепей, цепей управления, сигнализации и освещения. Рубиль­ ники могут применяться также для пуска и остановки некоторых маломощных неответственных электродвигателей постоянного и переменного тока.

В зависимости от количества проводов (фаз) в электриче­ ской цепи различают одно-, двух- и трехполюсные рубильники. Рубильник, обеспечивающий включение и выключение электри­ ческой цепи одного направления, часто называют выключате­ лем; переключатель же рубящего типа включает и выключает электрические цепи двух направлений. Переключатели применя­ ют в тех случаях, когда необходимо или изменять направление тока в цепи электродвигателя, или переключать электродвига­ тель с одного источника тока на другой. В частности, примене­ ние нашли переключатели со звезды на треугольник, обеспечи­ вающие удовлетворительный пуск асинхронных короткозамкну­ тых электродвигателей напряжением до 500 В с номинальным током статора не более 25 А.

В подъемно-транспортной технике применяют рубильники раз­ личных типов и конструкций. Наряду с открытыми рубильниками используют рубильники, помещенные в специальный кожух, ис­ ключающий возможность получения травм обслуживающим пер­ соналом при случайном прикосновении к токоведущим частям, а

102

также от ожогов электрической дугой, возникающей при отклю­ чении.

Привод рубильников может осуществляться по-разному. Раз­ личают рубильники с рычажным приводом, с центральной ру­ кояткой, с боковой рукояткой.

Г1о способу присоединения проводов электрической цепи ру­ бильники делятся на рубильники с передним и задним присоеди­ нением. Последние применяют чаще. Различают также рубиль­ ники со вспомогательными разрывными контактами и без раз­ рывных контактов. Последние применяют обычно в цепях пере­ менного тока. В цепях же постоянного тока, где, как известно, очень сильно проявляется явление самоиндукции, желательно использовать рубильники с разрывными контактами, которые обеспечивают так называемое моментное отключение электриче­ ской цепи без возникновения сильной электрической дуги.

Устройство и принцип действия рубильника довольно просты. Двухполюсный рубильник (рис. 61) состоит из изоляционной плиты 2 (основание, на котором крепятся контактные и токове­ дущие части рубильника), контактных стоек /, контактных но­ жей 3, контактных губок 4, рукоятки 5. Для обеспечения мгно­ венного разрыва цепи и предохранения контактных частей ру­ бильников от обгорания под действием электрической дуги, обра­ зующейся между контактными поверхностями при разрыве цепи, контактные ножи 3 могут снабжаться вспомогательными раз­ рывными контактами 6. Они прикрепляются к контактным но­

по контактным ножам, плотно зажатым контактными губками 4, имеющими специальную пружинную форму. При размыкании рубильника из соприкосновения с контактными губками выходят, прежде всего, контактные ножи 3, а разрывные контакты 6 не­ которое время остаются в соприкосновении с контактными губ­ ками, обеспечивая натяжение пружины 7. При достаточном на­

103

тока, и установка на нем вспо­ могательных разрывных кон­ тактов необязательна.

На рис. 63 показан трех­ полюсный переключатель ру­ бящего типа с двусторонними разрывными контактами. Вы­ ключатели и переключатели рубящего типа, отличаясь про­ стотой устройства, наглядно­ стью, невысокой стоимостью, не лишены и существенных недостатков: они громоздки, занимают большую площадь на изоляционных панелях, не обеспечивают полной безопас­ ности для обслуживающего персонала и в настоящее вре­ мя по возможности заменяют­ ся более компактными и безо­ пасными пакетными выключа­ телями и переключателями,

При монтаже рубильников на панелях распределительных щитов или на отдельных досках из изоляционного материала по­ лезно помнить следующее правило: при вертикальной установке

должен быть положительным, а нижний — отрицательным. В це­ пях трехфазного тока при вертикальной установке рубильника

104

левый крайний нож должен быть подключен к фазе А сети, а

фазе С. Соблюдение этого правила позволяет избежать путани­ цы при монтаже сложных распределительных устройств и зна­ чительно облегчает монтажные работы. Это правило, по возмож­ ности, следует соблюдать также и при монтаже других коммута­ ционных аппаратов (автоматических воздушных выключателей, контакторов и т. п.). Этим же целям служит разноцветная ок­ раска шин силовой цепи при подводе тока в зависимости от фазы или полярности тока.

§ 34. Пакетные выключатели

и переключатели

Пакетные выключатели и переключатели представ­ ляют собой компактные и удобные в эксплуатации коммутацион­ ные аппараты, допускающие до 20—25 выключений и включений в час. Они применяются для коммутации электрических цепей как постоянного (до 250 В), так и переменного тока напряжением до 380 В включительно на рабочие токи до 360 А.

Контактная часть пакетного выключателя состоит из системы подвижных и неподвижных контактов, помещенных внутри кор­ пуса, образованного рядом пакетов (шайб из бакелита или пласт­ массы). Число пакетов равно числу полюсов выключателя. Одно­ полюсный пакетный выключатель состоит из одного пакета, двух­ полюсный — из двух и т. д. Пакеты собирают на специальных скобах со стяжными шпильками и образуют вместе с крышкой и основанием жесткий корпус выключателя. Внутри корпуса про­ ходит четырехгранный изоляционный валик, на котором разме-

Рис. 64. Трехполюсный пакетный выключатель

105

щают подвижные контакты, изготовляемые из пружинящего ма­

квадратном изоляционном валике 4, связанном с поворотной ча­ стью выключателя. С наружной стороны неподвижные контакты заканчиваются зажимами, к которым присоединяются провода электрической цепи. Подвижные контакты к валику 4 крепятся пластинками 3. В крышке выключателя помещается устройство, фиксирующее при помощи пружины 5 четкое, быстрое и незави­

его рукоятку следует повернуть на 90°, при этом подвижные кон­ такты придут в соприкосновение с неподвижными и замкнут цепь. Схема коммутации рассматриваемого пакетного выключателя по­ казана на рис. 64, в.

Следует иметь в виду, что в многополюсном пакетном выклю­ чателе все контакты одновременно замыкаются и размыкаются, хотя и занимают друг относительно друга неодинаковое положе­ ние. Пружинный механизм 5, обеспечивающий мгновенный раз­ рыв контактов, четко фиксирует положения «Включено» и «Вы­ ключено», так как в крышке выключателя имеется четыре фикси­ рующих выступа, расположенных под углом 90° один к другому.

Пакетные выключатели обычно применяют для включения и выключения цепей управления, освещения, сигнализации и для

106

применяемые в цепях сигнализации, при электрических измере­ ниях, для переключения скоростей многоскоростных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей. Конструктивно пакетные переключатели ничем практически не отличаются от пакетных выключателей. Примером может служить вольтметровый пакет­ ный переключатель, благодаря которому с помощью одного вольтметра можно измерить напряжение нескольких электриче­ ских цепей, поворачивая для этого лишь рукоятку переключа­ теля. Схема пакетного вольтметрового переключателя приведена

§35. Контроллеры

Всхемах ручного управления электроприводами по­

стоянного и переменного тока широкое распространение получи­ ли контроллеры, позволяющие путем простого перевода спе­ циальной рукоятки или штурвала из одного положения в другое производить управление электроприводом, т. е. осуществлять его пуск, регулирование скорости, реверс и т. д.

В отличие от реостатов контроллеры конструктивно не включают

всебя сопротивлений. Следовательно, схемы контроллерного уп­ равления электроприводами, помимо контроллеров, должны со­ держать также определенные сопротивления, включаемые в цепь

электродвигателя при установке рукоятки или штурвала контрол­ лера в то или иное положение.

Применяемые контроллеры различаются по роду тока, по кон­ структивному исполнению и по типу электрических схем. По роду тока контроллеры разделяют на контроллеры постоянного и пере­ менного тока, по конструктивному исполнению — на барабанные и кулачковые. Что же касается типа создаваемых контроллера­ ми электрических схем, то последние могут быть самыми различ­ ными и установить здесь определенную классификацию доволь­ но трудно.

Контроллеры барабанного типа. Основной частью барабан­ ного контроллера (рис. 66) является барабан 2, который враща­ ется вокруг оси рукояткой или маховичком 1 (привод барабана может осуществляться также при помощи шкива). На внешней цилиндрической части барабана укреплены медные сегменты 3 различной длины, электрически изолированные от барабана и соединенные между собой в определенном порядке токопроводя­ щими шинками. В непосредственной близости от барабана 2 рас­ полагается стальная изолированная рейка 7, на которой укреп­ лены пальцы 5 с медными сухарями 6 на концах. Пальцы рас­

107

полагаются против соответствующих сегментов барабана и к ним специальными зажимами подключаются электродвигатель, со­ противления и другие элементы схемы электропривода. При по­ вороте барабана посредством маховичка 1 определенные сегмен­ ты соприкасаются с определенными сухарями 6 пальцев 5, осу­ ществляя тем самым необходимые переключения в схеме. Оче­ видно, что необходимые переключения в схеме происходят также в том случае, если сегменты выходят из соприкосновения с суха­ рями.

Из рисунка видно, что медные сегменты 3 крепятся на сталы ном барабане 2 с помощью кронштейна 8 и оснований 9 сегмен­ тов. Последние изолируются от барабана слоем изоляции, нане­ сенной на его поверхность. Внешние электрические цепи подклю­ чаются к контроллеру с помощью зажимов 10.

Большинство контактов контроллера включается в силовые цепи, поэтому при размыкании цепей между сегментами и су­ харями возможно возникновение сильных электрических дуг, для гашения которых в контроллерах предусматриваются специаль­ ные дугогасительные катушки. Такая катушка выполняется из не­

скольких витков толстой проволо­ ки и укрепляется на стальном сер­ дечнике. По катушке протекает тощ разрываемый контроллером (ток силовой цепи). При этом создает­ ся сильное магнитное поле, откло­ няющее возникшую при разрыве контактов дугу в сторону от кон­ тактов. Такое электромагнитное вы­ дувание электрической дуги при­ водит к ее удлинению и быстрому гашению. В связи с тем, что при гашении дуги возможен переброс ее на соседние пальцы, каждая пара контактов отделяется асбоцемент­ ными перегородками 4.

О

Рис. 66, Барабанный контроллер

108