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

и с успехом использовать электромагниты для погрузки и раз­ грузки судов.

По конструкции различают подъемные электромагниты круг­ лой формы (типа М) и прямоугольной (типа ПМ). Первые яв­ ляются универсальными электромагнитами и могут использовать­ ся для переработки металлических грузов самой разнообразной формы и размеров. Магниты прямоугольной формы применяют для подъема балок, труб, круглого и листового железа, про­ долговатых болванок и т. п. Подъем больших балок и плит мо­ жет осуществляться двумя прямоугольными магнитами.

Устройство подъемного электромагнита круглой формы по­

пропускается постоянный ток, подводимый с помощью гибкого кабеля 2. Катушка выполняется из медной проволоки, изоли­ рованной неорганическими материалами, сохраняющими свои ме­ ханические и изоляционные свойства при высокой температуре. Катушка закрепляется в корпусе 3, который герметически сварен и залит теплостойкой массой, не плавящейся при нагреве. Сталь­ ной корпус 3 вместе с полюсными башмаками 4 и грузом обра­ зует магнитопровод, через который замыкается магнитный поток, вызывающий притяжение груза. Полюсные наконечники и мас-

250

сивный корпус изготавливаются из стали с высокой магнитной проницаемостью. Им придается специальная форма, обеспечи­ вающая высокую производительность при подъеме грузов. Элек­ тромагниты при работе обычно не защищены от атмосферных осадков и механических ударов, поэтому все их части выполня­ ются особо прочными, а катушки надежно защищаются от попа­ дания влаги. Особое внимание уделяется износоустойчивости и надежности крепления нижней крышки 5, воспринимающей уда­ ры грузов. На крюке крана электромагнит крепится массивной

цепной подвеской 6.

Питание на катушку электромагнита может подаваться либо от специального преобразователя, либо от выпрямителей, уста­

ра перегружаемого груза.

Один и тот же электромагнит при подъеме болванок, чугун­ ных чушек, скрапа и металлической стружки развивает далеко неодинаковую подъемную силу. Так, максимальная масса захва­ тываемого груза для электромагнита типа М-41, потребляющего

считать их значительную массу, которая зачастую во много раз больше массы поднимаемого груза. Тот же электромагнит типа М-41 имеет массу 1670 кг и поднимает всего 400—600 кг скрапа или 200—300 кг-стальной стружки. Прямоугольный электромаг­

за, большая масса, зависимость грузоподъемности от характера груза), подъемные электромагниты во многих случаях оказыва­

251

Любой крюковый кран легко может быть оборудован подъемным электромагнитом. Для этого необходимо лишь установить на кра­ не источник постоянного тока и барабан с кабелем, подающим питание в катушку электромагнита. Кабельный барабан обычно устанавливается вблизи барабана подъемной лебедки и приво­ дится во вращение при помощи цепи или клиновидного ремня. Иногда кабельный барабан электромагнита устанавливается от­ дельно от лебедки. В этом случае привод его может быть обес­ печен специальной спиральной пружиной, которая закручивается при спуске магнита и раскручивается при его подъеме.

§ 60. Управление подъемными электромагнитами

Для управления подъемными электромагнитами применяют специальные контроллерные или контакторные схемы, обеспечивающие следующие операции: включение, отключение с одновременным замыканием катушки накоротко или на разряд­ ное сопротивление (для предотвращения пробоя изоляции); раз­ магничивание посредством кратковременного пропускания по ка­ тушке тока обратного направления; отключение цепи размагничи­

возможность регулирования подъемной силы электромагнита по­

Рис. 151. Схемы управления подъемными магнитами:

а — с барабанным контроллером; б — с контакторами

252

в катушке и ее подъемная сила. На последнем положении («Подъем») контроллера электромагнит включается на полное напряжение источника тока и развивает максимальную грузо­ подъемность.

Для сброса груза рукоятку контроллера необходимо поставить в нулевое положение. При этом электромагнит отключается от источника тока и его катушка замыкается накоротко. Это при­ водит к замедленному спадению магнитного потока и предот­ вращает пробой изоляции катушки э. д. с. самоиндукции. Груз отпадает не сразу, а с некоторой выдержкой времени, зависящей от массы поднятого груза. Для ускорения сброса груза и пред­ отвращения задержки мелких грузов остаточным магнетизмом рукоятку контроллера на некоторое время ставят в положение «Размагничивание». При этом в цепь катушки оказывается вклю­ ченным весь реостат и ток в ней меняет свой знак, обеспечивая уничтожение остаточного магнетизма. После сброса груза рукоят­ ку контроллера возвращают в нулевое положение и магнит снова

готов к работе.

Более удобными являются контакторные схемы управления, позволяющие ряд операций автоматизировать. Одна из таких схем приведена на рис. 151,6. Управление работой электромаг­

При этом получают питание катушки контакторов 1П и 2П, под­

питание катушка реле времени РВ2Укоторая замыкает свои кон­ такты в цепи катушек контакторов 1Р и 2Р, подготавливая по­

магнит будет отключен от сети и замкнут на разрядное сопро­ тивление PC. Одновременно обесточатся и катушки реле време­ ни РВ1 и РВ2. Последние отрегулированы так, что меньшую вы­ держку времени (порядка 0,3 с) имеет реле РВ1. Поэтому через 0,3 с это реле замкнет свой контакт и подаст питание в катушки контакторов размагничивания 1Р и 2Р. Указанные контакторы срабатывают и через размагничивающие сопротивления ПС под­ ключают электромагнит к сети, обеспечивая протекание тока по катушке в обратном направлении. Это вызывает уничтожение остаточного магнетизма и предотвращает прилипание мелких гру­ зов. Выдержка времени реле РВ2 составляет около 2 с. Поэтому через 1,7 с после начала размагничивания реле РВ2 размыкает свой контакт и обесточивает катушки контакторов 1Р и 2Р. По­ следние отключают катушку электромагнита от сети и приводят схему в исходное положение.

253

Как указывалось, применение подъемных электромагнитов в портах ограничено в связи с опасностью отрыва груза от элек­ тромагнита над судном при перерыве в питании. Чтобы избежать этого, предусматриваются специальные меры, предотвращающие немедленный сброс поднятого груза при исчезновении напряже­ ния. Задача состоит в том, чтобы в течение короткого времени (порядка 30 с) после исчезновения напряжения поддерживалось питание катушки магнита и груз можно было медленно опустить на место с помощью механического тормоза. Если электромагнит питается от преобразователя, установленного на кране, то ука­ занная задача может быть решена установкой маховика на дви­ гателе-генераторе. Правда, в этом случае преобразователь нельзя устанавливать на поворотной части крана, так как маховик дол­ жен иметь значительный маховой момент, приводящий к быстро­ му расшатыванию агрегата и преждевременному износу его под­ шипников вследствие гироскопического эффекта. При установке же преобразователя вне поворотной части крана необходимо применять дополнительные скользящие контакты, уменьшающие надежность агрегата.

Если катушка электромагнита питается от сети или от пре­ образователя без маховика, то для предотвращения сброса гру­ за при исчезновении напряжения следует применять резервную аккумуляторную батарею. Она подключается параллельно пи­ тающему агрегату и в нормальных условиях работает в режиме постоянного подзаряда. При исчезновении напряжения агрегат автоматически должен отключаться от батареи и катушка элек­ тромагнита в течение короткого времени, достаточного для спус­ ка груза, может получать ток от батареи. Для данной цепи можно применять лишь щелочные аккумуляторные батареи, так как в аварийном режиме батарея должна разряжаться током, во много раз превосходящим ее номинальный разрядный ток. Такие токи для кислотных батарей, как правило, недопустимы.

Глава XIV

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ ПОГРУЗЧИКОВ И ТЕЛЕЖЕК

§61. Общие сведения

Всовременных портах, оборудованных хорошими

бетонными и асфальтовыми дорогами, довольно широкое распро­ странение получили электрические погрузчики и тележки, приме­ няемые для перевозки грузов на небольшие расстояния.

Устройство электрических тележек, называемых также элек­ трокарами, простое. Такая тележка представляет собой метал­ лическую раму с двумя парами колес: передние обычно делают­ ся поворотными, а задние — ходовыми. Привод ходовых колес

254

осуществляется одним или двумя электродвигателями, получаю­ щими питание от аккумуляторной батареи, установленной на са­

мой тележке.

В качестве тяговых электродвигателей на тележках и погруз­ чиках применяют электродвигатели постоянного тока с последо­ вательным возбуждением, обладающие мягкими характеристика­ ми и повышенными пусковыми моментами. Электродвигатели по­ следовательного возбуждения не допускают работы вхолостую, однако для электрических тележек это значения не имеет, так как режим холостого хода здесь невозможен.

Частота вращения тяговых электродвигателей электрических тележек и погрузчиков регулируется введением реостата в цепь якоря и переключением последовательной обмотки. Обычно эта обмотка разделяется на две одинаковые секции, которые можно включать последовательно и параллельно. Тогда при одной и той же нагрузке ток в каждой секции при их параллельном соедине­ нии будет в два раза меньше, чем при последовательном. Так как суммарное число витков для обоих случаев одно и то же, резуль­ тирующий поток при параллельном включении секций оказывает­ ся в два раза меньше и скорость электродвигателя соответствен­

но возрастает.

На двухмоторных тележках для регулирования скорости тяго­ вых электродвигателей, помимо указанных выше способов, при­ меняют также последовательное и параллельное присоединение самих электродвигателей к аккумуляторным батареям. При этом изменяется напряжение на электродвигателях и, в соответствии с этим, меняется их частота вращения.

Управление тяговыми электродвигателями осуществляется по­ средством контроллеров. Обычно такой контроллер снабжается рычажным приводом и имеет три-четыре положения для хода в прямом и обратном направлениях и два тормозных положения, на которых электродвигатели отключаются от батареи и замы­ каются на сопротивление (режим динамического торможения).

Помимо электрического, на тележках применяют также меха­ ническое торможение, которое осуществляется тормозом, управ­ ляемым педалью. При нажатии на педаль тележка растормажи­ вается, а при отпущенной педали — затормаживается. Педаль тормоза зачастую механически сблокирована с приводом конт­ роллера так, что при отпущенной педали рычаг контроллера ав­ томатически устанавливается в нулевое положение. Этим пред­ отвращается разряд аккумуляторных батарей на заторможенные тяговые электродвигатели.

Аккумуляторные погрузчики отличаются от тележек тем, что

Для этого погрузчики снабжаются вилками и подъемной плат­ формой. Для обеспечения устойчивости груза при его транспор­ тировке, а также для облегчения разгрузки подъемная платфор­ ма с вилками имеет возможность поворачиваться вверх и вниз

255

на некоторый угол (3—10°). Спуск, подъем и наклон груза осу­ ществляются при помощи гидравлического устройства, насос ко­ торого приводится во вращение электродвигателем, получающим питание от аккумуляторной батареи. Для привода таких насосов используют обычно нерегулируемые электродвигатели последо­ вательного возбуждения, которые включаются и выключаются специальным контактором.

Тяговые электродвигатели аккумуляторных погрузчиков ни­ каких отличий от электродвигателей, применяемых для приво­ да тележек, не имеют. Регулирование их частоты вращения осу­ ществляют такими же способами, как и на тележках. В схемах управления электродвигателями погрузчиков, наряду с контрол­ лерами, часто применяют контакторы, позволяющие обеспечить ряд электрических блокировок. В частности, при наличии контак­ торов в цепи управления включить в работу погрузчик можно лишь в том случае, когда специальным ключом замкнута цепь управления и закрыты блокировочные контакты сиденья водите­

токов, имеют большую маневренность, просты в обслуживании. По сравнению с автомобильным транспортом электрические те­ лежки и погрузчики имеют более удобную регулировку скоро­ сти, постоянно готовы к действию, при работе не выделяют дыма, бесшумны. Квалификация водителя тележки может быть значи­ тельно ниже квалификации шофера.

Главные недостатки тележек и погрузчиков: большая масса, составляющая примерно 80% грузоподъемности; небольшая ско­ рость передвижения; небольшой радиус действия (до 50—70 км); необходимость частой длительной зарядки аккумуляторных бата­ рей; возможность использования тележек и погрузчиков лишь при наличии хороших дорог, не имеющих подъемов; малая эко­ номичность по сравнению с автопогрузчиками.

§ 62. Кислотные аккумуляторы

Аккумуляторы способны накапливать в себе элек­ трическую энергию, сохранять ее в течение определенного време­ ни,. а затем по мере надобности отдавать эту энергию обратно.

Различают кислотные (свинцовые) и щелочные (железо-ни­ келевые и кадмиево-никелевые) аккумуляторы. Кроме того, акку­ муляторы могут различаться по размерам, емкости, исполнению и номинальной силе зарядного и разрядного токов.

Принцип действия электрического аккумулятора состоит в следующем. Как известно, молекулы кислот и солей при их рас­ творении в воде распадаются на положительно и отрицательно

256

торах могут повторяться много раз.

Любой аккумулятор состоит из комплек­ тов положительных и отрицательных пластин и электролита. Ос­

новная часть пластин аккумулятора, принимающая непосред­ ственное участие в электрохимических реакциях, называется ак­ тивной массой пластин.

Кислотный аккумулятор представляет собой сосуд, заполнен­ ный раствором серной кислоты (H2SO4) в дистиллированной во­ де, в который погружены блоки положительных и отрицатель­ ных пластин (рис. 152). Активной массой у положительно заря­

этом активная масса положительных и отрицательных пластин будет превращаться в сернокислый свинец PbS04 и плотность электролита снизится, так как происходят следующие химиче­ ские реакции:

т. е. плотность электролита возрастает. Процессы заряда и раз­ ряда аккумулятора можно производить много раз, и о конце заряда и разряда можно судить по плотности электролита.

Конструктивно кислотный аккумулятор представляет собой сосуд из эбонита или пластмассы, заполненный 24—33%-ным раствором серной кислоты в дистиллированной воде. В раствор помещаются блоки положительных и отрицательных пластин, причем пластины чередуются и друг от друга изолируются спе­ циальными прокладками — сепараторами. Крайние пластины в аккумуляторе отрицательные, поэтому их на одну больше, чем положительных. Э. д. с. заряженного кислотного аккумулятора в среднем равна 2 В; при зарядке она повышается до 2,5—2,7 В, по окончании зарядки быстро падает до 2,1 В и при разрядке постепенно снижается до 1,8 В. Для получения больших на­ пряжений аккумуляторы соединяют последовательно, образуя батареи. В этом случае требуемое число аккумуляторов, соеди­ ненных перемычками, помещают в общий деревянный или пласт­ массовый ящик и заливают сверху слоем кислотоупорной ма­ стики.

Различают стационарные и переносные аккумуляторы. Послед­ ние имеют более высокую механическую прочность и приспособ­ лены для работы в условиях вибрации. Такие аккумуляторы уста­ навливают на тележках и погрузчиках. У них плотность электро­ лита должна составлять 1,21; для стационарных плотность элек­ тролита составляет 1,18 при температуре 15° С.

При плотности электролита, равной 1,21 э. д. с. кислотного аккумулятора равна 2,05 В и во время разряда постепенно сни­ жается до 1,8 В (при этом плотность электролита уменьшается до 1,17—1,18).

Внутреннее сопротивление кислотного аккумулятора состав­ ляет весьма малую величину, так как расстояние между пласти­ нами невелико, а площадь значительна. У крупных аккумуля­ торов внутреннее сопротивление измеряется тысячными долями ома, у небольших — сотыми долями ома.

Важной характеристикой аккумуляторов является их емкость, под которой понимается количество электричества, которое спо­ собен отдать аккумулятор при разрядке определенным током до наинизшего допустимого напряжения. Измеряется емкость в ам­ пер-часах и определяется произведением величины разрядного тока на продолжительность времени разрядки.

Величина емкости зависит от количества активной массы и величины поверхности пластин. Чем больше количество актив­ ной массы и величина поверхности пластин, тем выше емкость аккумулятора. На величину емкости влияет также величина раз­ рядного тока и температура электролита. С повышением разряд­ ного тока и температуры емкость падает. При длительной экс­ плуатации емкость аккумуляторов постепенно уменьшается, так как в аккумуляторах при зарядке и разрядке постоянно имеют место необратимые химические процессы. На это затрачивается

258

часть электроэнергии и к. п. д аккумуляторов всегда ниже еди­ ницы.

Коэффициент полезного действия аккумулятора принято на­ зывать отдачей. Различают отдачу по емкости и отдачу по энер­ гии. Отдача по емкости

да для питания потребителя требуется напряжение больше напряжения одного элемента, а ток потребителя не превышает номинального тока одного элемента. Чтобы соединить последо­ вательно несколько элементов, необходимо положительный по­ люс (+ ) первого элемента соединить с отрицательным ( —) вто­ рого элемента, положительный полюс второго элемента соеди­ нить с отрицательным полюсом третьего и т. д. При этом э. д. с: батареи будет равна сумме э. д. с. всех элементов, внутреннеесопротивление батареи будет равно сумме внутренних сопро­ тивлений всех элементов и емкость батареи будет равна сумме емкостей всех элементов.

Ток при последовательном соединении