книги из ГПНТБ / Вашец Н.И. Монтаж и эксплуатация башенных кранов

надежной защитой от коротких замыканий. Тепловое реле при­ меняют в схемах кранов встроенным в магнитные пускатели ли­ бо в автоматические выключатели с тепловым или комбиниро­ ванным расцепителем.

СОПРОТИВЛЕНИЯ

Применяемые в электрооборудовании башенных кранов со­ противления делятся на пускорегулирующие, включаемые в си­ ловую цепь электродвигателей, и сопротивления, применяемые в цепях управления и сигнализации.

Пускорегулирующие сопротивления включаются в цепь рото­ ра электродвигателя и служат для плавного разгона, торможе­ ния и регулирования скорости вращения электродвигателя, а также для торможения его в режиме противовключения.

На кранах применяют сопротивления из фехралевой или константановой проволоки и из фехралевой ленты.

Константан и фехраль — это сплавы, обладающие большим удельным сопротивлением: у константана более чем в 25 раз, а у фехраля почти в 75 раз превышающим удельное сопротив­ ление меди.

Величина сопротивления этих сплавов не зависит от темпе­ ратуры. Они рассчитаны на работу при высоких температурах. Так, для константана предельное первышение температуры ус­ тановлено в 300°С, для фехраля — 350°С.

В настоящее время на кранах применяются два основных вида сопротивлений — проволочные (для двигателей мощностью до 16 кет) и ленточные (для двигателей мощностью І6 кет и более).

В проволочных сопротивлениях на металлические держатели, изолированные по граням фарфоровыми изоляторами, намотана проволока. Несколько таких элементов, собранных в пакет и стянутых двумя изолированными шпильками между стальными боковинами, составляют ящик сопротивлений. Электрическое соединение элементов сопротивления между собой и с контак­ тами контроллера производят с помощью проводов, которые кре­ пят к проволоке сопротивления, загнутой кольцом, болтом и гайкой с пружинной шайбой.

Элементы ленточных сопротивлений выполняют из фехрале­ вой ленты толщиной 0,8—1,5 мм и шириной 8—15 мм, намотан­ ной спиралью «на ребро» и закрепленной на стальном держате­ ле с помощью фарфоровых изоляторов. Эти элементы также со­ бирают в ящик аналогично проволочным сопротивлениям.

В зависимости от мощности и назначения двигателя комплект сопротивлений для него может состоять из одного или несколь­ ких ящиков.

Сопротивление для двигателя либо специально изготовляют на заводе (при этом комплекту присваивается каталожный но­ мер), либо подбирают из стандартных ящиков сопротивлений.

71

Каждый такой ящик собран из одинаковых элементов и снаб­ жен зажимами, делящими его на секции.

Включение сопротивлений в цепь ротора двигателя или вы­ ключение (закорачивание) их в процессе работы производится с помощью контроллеров. Сопротивление рассчитано, как прави­ ло, только на кратковременное включение при пуске или тормо­ жении двигателя. Длительная работа электродвигателей с вклю­ ченными сопротивлениями недопустима, так как при этом сопро­ тивления сильно перегреваются.

Ящики сопротивлений защищены от попадания посторонних предметов и атмосферных осадков. Для охлаждения сопротив­ лений предусмотрена свободная циркуляция воздуха между эле­ ментами через специальные жалюзи или отверстия в защитных кожухах.

Сопротивления в цепях управления и сигнализации применя­ ют для ограничения величины напряжения или тока, проходя­ щего через катушку реле, обмотки возбуждения вихревых тор­ мозных генераторов и т. д. Эти сопротивления изготовляют из константановой или нихромовой проволоки, намотанной на ке­ рамическую трубку и покрытой защитным слоем стекловидной эмали (так называемые проволочные эмалированные сопротив­ ления) либо на трубчатый фарфоровый изолятор без защитного покрытия. Сопротивления устанавливают в горизонтальном или вертикальном положении на панелях магнитных контроллеров и в ящиках селеновых выпрямителей.

Сопротивления рассчитаны на длительный режим работы.

ВИХРЕВОЙ ТОРМОЗНОЙ ГЕНЕРАТОР

Вихревой тормозной генератор (тормозная машина) применя­ ется для регулирования скорости вращения электродвигателей грузовых лебедок. Он предназначен для совместной работы с электродвигателем мощностью 16—30 кет.

Генератор (рис. 32) состоит из трех основных частей: сталь­ ного статора 3 с внутренними выступающими полюсами (зуб­ цами), обмотки возбуждения 4, установленной на статоре между зубцами, и короткозамкнутого ротора 2. Статор генератора кре­ пится на фланце к корпусу двигателя или редуктора. Короткозамкнутый ротор насаживается на вал электродвигателя или первичный вал редуктора. Ротор с торца закрыт крышкой 1 с жалюзи для вентиляции.

Обмотка возбуждения питается постоянным током. Когда в обмотке проходит ток, в воздушном зазоре между полюсами статора образуется неподвижное многополюсное магнитное поле.

При вращении ротора стержни его короткозамкнутой обмот­ ки пересекают неподвижное магнитное поле, вследствие чего в

72

них возникает электродвижущая сила и вихревые токи, замыка­ ющиеся через торцовые кольца ротора.

Взаимодействие токов в стержнях ротора с неподвижным магнитным полем статора создает тормозной момент, величина которого зависит от скорости вращения и силы тока в обмотке возбуждения, а направление всегда обратно направлению вра­ щения ротора генератора.

Рис. 32. Вихревой тормозной генератор (тормозная машина).

При соответствующем значении тока в обмотке возбуждения тормозной момент генератора так нагружает электродвигатель лебедки, что при спуске любого груза можно снизить скорость двигателя, включив в цепь его ротора сопротивление.

При совместной работе электродвигателя и генератора на валу действуют два момента: крутящий момент двигателя и мо­ мент сопротивления генератора. Варьируя работу электродвига­ теля отдельно и совместно с генератором и изменяя величину сопротивления включенного в цепь ротора, можно получить нужный диапазон скоростей.

ТОРМОЗНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ И ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ТОЛКАТЕЛИ

Тормозные электромагниты и электрогидравлические толка­ тели применяются для растормаживания колодочных и ленточ­ ных тормозов в механизмах крана. Эти электромагниты и толка­ тели присоединяются параллельно статору электродвигателя, поэтому включение электродвигателя сопровождается автомати­ ческим растормаживанием тормоза.

Тормозные электромагниты. Они применяются в крановых ме­ ханизмах для растормаживания колодочных и ленточных тормо­ зов при включении электродвигателей. Эффект торможения соз­ дается силами трения, возникающими вследствие нажатия тор­ мозных обкладок на шкив, закрепленный на вращающемся валу. Как в колодочных, так и в ленточных тормозах нажатие обкла­ док на шкив производится под действием груза (грузовые тор­ моза) либо под действием пружины (пружинные тормоза). Дав­

73

ление груза или пружины передается на тормозные обкладки посредством системы рычагов.

Тормозные электромагниты разделяют по роду питания на электромагниты переменного и постоянного тока, а по величине хода якоря — на длинноходовые и короткоходовые.

Рис. 33. Тормозной элек­ тромагнит КМТ:

1 — корпус; 2 — ярмо; 3 — ка­

5

га; 7 — регулировочный впит; 8 — клеммная доска.

Рис. 34. Тормозной элек­ тромагнит типа МО...Б:

1 — крышка катушки; 2 — ка­

На башенных кранах обычно применяют длинноходбвые элек­ тромагниты КМТ переменного трехфазного тока и короткохо­ довые электромагниты МО однофазного переменного тока.

Тормозные электромагниты КМТ (рис. 33) являются трехфаз­ ными втяжными с поступательно перемещающимся якорем. На закрепленном в корпусе электромагнита ярме расположены три катушки, выводы которых заканчиваются на клеммной доске, установленной на боковой стенке корпуса. Катушки могут быть соединены в звезду (напряжение380 в) или треугольник (на­ пряжение 220 в). Якорь шарнирно соединен с тягой, скользящей по направляющей втулке.

В старых выпусках электромагнитов на торцовых поверхнос­ тях якоря укреплены тонкие шайбы из немагнитного материала, препятствующие прилипанию якоря после отключения катушки. В новых электромагнитах прилипание устраняется воздушным зазором между ярмом и якорем на среднем стержне.

По конструктивному исполнению различают два вида магни­ тов КМТ — с воздушным демпфером и без демпфера. Демпфер служит для смягчения ударов при включении и отключении тормоза.

Воздушный демпфер состоит из цилиндра, закрепленного на корпусе электромагнита, поршня, насаженного на тягу и пере­ мещающегося в цилиндре, и регулировочного винта, с помощью которого изменяется сечение канала, соединяющего полости под поршнем и над ним. Скорость перемещения поршня в цилиндре регулируется винтом путем изменения сечения канала.

Электромагнитные тормоза без демпфера не имеют цилиндра и поршня. Ко дну корпуса у них приварена направляющая втул­ ка с запрессованным вкладышем, в котором скользит стержень, связывающий якорь с рычажной системой тормоза.

Тормозные электромагниты МО (рис. 34) короткоходовые, по­ воротного типа, их устанавливают на пружинных колодочных тормозах ТКТ.

Электромагниты МО изготавливаются в открытом исполне­ нии, они рассчитаны на работу в закрытых помещениях или под кожухами.

Магнитопровод электромагнита, склепанный из изолирован­ ных листов электротехнической стали, состоит из неподвижного ярма и поворачивающегося якоря. Катушка крепится к ярму специальной крышкой. На ярме закреплен короткозамкнутый виток для устранения вибрации электромагнита.

При нормальной промышленной частоте электрического тока 50 периодов/сек тяговое усилие изменяется 100 раз в секунду от нуля до максимума.' Короткозамкнутый виток рассчитан так, что в момент, когда исчезает магнитный поток, наводимый катуш­ кой, виток наводит свой собственный поток, благодаря чему якорь не отпадает.

Обрыв короткозамкнутого витка приводит к тому, что якорь электромагнита 100 раз в секунду отпадает от ярма и снова при­ тягивается к нему. При этом создается сильный шум, а пакетыякоря и ярма нагреваются до высокой температуры.

Электрогидравлические толкатели применяют вместо тормоз­ ных электромагнитов переменного тока в качестве привода ко­ лодочных пружинных тормозов. Электрогидравлические толка­ тели— это аппараты, преобразующие электрическую энергию в механическую и имеющие прямолинейно перемещающийся ис­ полнительный орган (шток).

Преимущество толкателей заключается в том, что их разме­ ры и вес меньше, по сравнению с аналогичными по рабочим па-

75

раметрам электромагнитами, а потребление электроэнергии в несколько раз меньше.

Величина напорного усилия гидротрлкателя не зависит от по­ ложения поршня, в то время как у электромагнита усилие резко изменяется в зависимости от вели­ чины воздушного зазора между яр­

мом и якорем.

Сповышением внешней нагрузки до величины максимального напор­ ного усилия толкателя поршень останавливается. При этом не про­ исходит ни перегрузки двигателя, ни механических повреждений элемен­ тов толкателя. У тормозного же электромагнита при таком соотно­ шении внешней нагрузки и тягового усилия сгорает катушка.

Спомощью электрогидравлнческого толкателя можно получить ма­ лые скорости привода.

Недостатком электрогидравлических толкателей является сравнитель­ но большое время обратного хода

фикаций: без регулировки времени подъема и обратного хода поршня; с регулировкой (в сторону увеличения) времени подъе­ ма и обратного хода поршня. На кранах применяется преиму­ щественно первая модификация.

Электрогидравлический толкатель без регулировки времени подъема и обратного хода поршня (рис. 35) состоит из электро-

76

двигателя 1, погруженного в рабочую жидкость, корпуса 2 тол­ кателя, центробежного насоса W, закрепленного на валу электро­ двигателя, поршня 3 со штоком 9, цилиндра 4, промежуточной крышки 8 и верхней крышки 7 с резиновым армированным уплот­ нением штока 6.

Для уплотнения мест соединения корпусных деталей служат малостойкие резиновые кольца 5, 11, 12, 14, 15. Концы обмоток электродвигателя выведены на колодку зажимов 13. Кабель кре­ пится с помощью сальника 16.

Колесо насоса 10 имеет прямые радиальные лопатки, обеспечи­ вающие нормальную работу толкателя независимо от направле­ ния вращения колеса. При включении электродвигателя центро­ бежное колесо останавливается, поршень опускается в нижнее по­ ложение, выжимая рабочую жидкость в полость над штоком.

Электрогидравлический толкатель допускает до 720 включенний в 1 ч. В качестве рабочей жидкости используется трансфор­ маторное масло АМГ-10.

ПЛАВКИЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

Для защиты электрооборудования и электрических сетей от больших токов, возникающих при коротких замыканиях, и значи­ тельных (50% и более) перегрузках применяются плавкие предо­ хранители. Защита основана на том, что в предохранитель поме­ щают проводник с низкой температурой плавления (плавкая вставка), через который проходит ток защищаемой цепи. При увеличении тока выделяется большое количество тепла, под дей­ ствием которого проводник расплавляется и размыкает цепь.

На башенных кранах применяются трубчатые предохранители без наполнения ПР-2 и с наполнением ПН2, НПР, НПН, а в це­ пях освещения кранов старых выпусков — пробочные предохра­ нители Ц27.

Трубчатый предохранитель состоит из патрона с укрепленными на нем контактами в виде колпачков или ножей и плавкой вставки.

Патроны предохранителей ПР-2 сделаны из фибры, а осталь­ ных предохранителей — из фарфора или стекла. Плавкая вставка представляет собой цинковую, медную и серебряную пластинку с двумя — четырьмя суженными местами-перешейками.

При сгорании вставки в предохранителе ПР-2 под действием высокой температуры разлагается небольшое количество фибры. Продукты разложения фибры обладают дугогасящими свойства­ ми, особенно большими вследствие высокого давления, создавае­ мого в патроне. Поэтому сопротивление электрической дуги, воз­ никшей при сгорании вставки, очень велико, дуга быстро гаснет и ток короткого замыкания прекращается, не успев достигнуть мак­ симального значения, которого он достиг бы без предохранителя в поврежденной цепи.

77

В предохранителях с наполнением патрон заполнен кварцевым песком. Зерна кварцевого песка имеют большую поверхность, ко­ торая быстро охлаждает газы, образующиеся при сгорании вставки.

Возникающая при сгорании вставки дуга гаснет, почти мгно­ венно, а ток не успевает достигнуть наибольшего значения. Эти предохранители обычно применяют для защиты цепей большой мощности.

Различают номинальный ток патрона и номинальный ток плав­ кой вставки. Номинальный ток патрона определяется мощностью колпачков или ножей, укрепленных на его патроне.

Номинальный ток плавкой вставки — это ток, проходящий по вставке неограниченно долго и не вызывающий ее перегорания. К одному и тому же патрону может подойти несколько плавких вставок на различный ток, однако ток вставки не должен иметь больше номинального тока патрона. Например, в предохранителе ПР-2 с номинальным током патрона 60а могут быть установлены стандартные плавкие вставки на токи силой 15, 20, 25, 35 и 60а. Значения токов патрона и вставки указаны на предохранителях.

РУБИЛЬНИКИ.

СИЛОВЫЕ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЯЩИКИ

Рубильники, встроенные в ящики, допускают отключение номи­ нального тока при номинальном напряжении сети и cos ф=0,8. Токи ниже номинальных из-за сильной затяжки дуги вызывают сильное обгорание контактов рубильников при отключении. В свя­ зи с этим рубильник необходимо отключать при снятой нагрузке.

Распределительные силовые ящики с рубильниками и предо­ хранителями применяют в закрытых или открытых установках, где при эксплуатации требуется надежная защита встраиваемых в них аппаратов от сырости, водяных брызг и пыли. Ящики пред­ назначены для работы в электрических сетях переменного тока и служат для отключения электрической сети, а также для защиты кабелей (проводов) от опасного нагревания при недопустимых по величине длительных перегрузках и коротких замыканиях.

Брызго- и пылезащищенный распределительный ящик пред­ ставляет собой стальной сварной корпус со встроенным в него трехполюсным рубильником и тремя предохранителями. На кор­ пусе предусмотрен специальный зажим для крепления заземля­ ющего провода.

На башенных кранах силовые распределительные ящики при­ меняют в качестве вводных (портальных) рубильников. Йх уста­ навливают в нижней части металлоконструкции крана (на порта­ ле или опорной платформе). Ящики снабжены запорным устрой­ ством для запора рубильника в отключенном положении.

78

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Для автоматического отключения электрических цепей в случае нарушения нормальных условий их работы (например, при пере­ грузке или коротком замыкании), а также для нечастой коммута­ ции предназначены автоматические выключатели (автоматы). На башенных кранах их ставят в линию питания крана от внешней сети.

Контакты автомата включены в каждую фазу линии. Последо­ вательно с контактамиавтомата включены расцепители макси­ мального тока. По принципу действия расцепители делятся на тепловые, электромагнитные, комбинированные и состоящие из последовательно включенного теплового и электромагнитного расцепителей.

Тепловой расцепитель имеет биметаллическую пластинку. На­ греваясь под действием проходящего через расцепитель тока, пластина изгибается и через некоторое время после того как ток достигнет заданного значения, поворачивает отключающую рей­ ку. Это вызывает отключение автомата с выдержкой времени, на­ ходящейся в обратной зависимости от силы тока. Следовательно, чем больше сила тока, проходящего через пластину, тем меньше времени требуется для отключения автомата.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки, сердечни­ ка и возвратной пружины. При возникновении в любом из полю­ сов автомата короткого замыкания сердечник соответствующего электромагнитного расцепителя мгновенно втягивается в катушку и ударяет по отключающей'рейке, вызывая срабатывание авто­ мата без выдержки времени.

Автоматы с комбинированными расцепителями применяются на кранах.

Автомат состоит из следующих основных узлов: кожуха, ком­ мутирующего устройства, дугогасительных камер, расцепителей максимального тока и механизма управления.

Кожух автомата выполнен из пластмассы и состоит из основа­ ния, на котором непосредственно смонтированы все части автома­ та и крышки.

Коммутирующее устройство состоит из подвижных и неподвиж­ ных контактов. Неподвижные контакты укреплены на основании,

аподвижные — на общей изолирующей траверсе. ‘ Дугогасительные камеры расположены над контактами каж­

дого полюса. Они состоят из двух щек из изолирующего материа­ ла и нескольких металлических пластин,.укрепленных между ще­ ками. Камеры укрепляются на неподвижном контакте либо в крышке кожуха. Работают они по принципу деионизации и дроб­ ления дуги.

Механизм управления состоит из рыдажной системы, рабочих и вспомогательных пружин и приводной рукоятки. Коммутационное положение контактов автомата показывается положением руко-

79

ятки: во включенном положении она занимает крайнее верхнее положение, в выключенном — крайнее нижнее, а в отключенном расцепителем — среднее.

ЗАЩИТНЫЕ ПАНЕЛИ

Нормальная работа кранового электрооборудования обеспечи­ вается рядом защитных мероприятий, к которым относятся защи­ та электродвигателей от опасных перегрузок, электрооборудова­ ния от токов короткого замыкания, нулевая защита (защита от самопроизвольного пуска двигателя) и защита от перехода меха­ низмами предельно допустимых положений (концевая защита).

Для большинства башенных кранов принята единая схема за­ щиты, при которой питание электродвигателей осуществляется че­ рез общий линейный контактор. В цепь катушки линейного кон­ тактора последовательно включены контакты защитных уст­ ройств (реле, конечных выключателей и т. д,). Если нормальные режимы работы электрооборудования нарушаются, срабатывает соответствующее защитное устройство, размыкая своим контак­ том цепь катушки линейного контактора.

При управлении электродвигателями через кулачковые, а так­ же магнитные контроллеры, если она не имеет своей максималь­ ной защиты, всю защитную аппаратуру устанавливают на отдель­ ной защитной панели. Защитные панели обычно устанавливают в кабине крана, в непосредственной близости от рабочего места машиниста.

На башенных кранах, силовая цепь которых работает на пере­ менном токе, применяют защитную панель ПЗКН-150, предостав­ ляющую собой металлический шкаф, внутри которого смонтиро­ ваны рубильник для включения питания крана, линейный контак­ тор, кнопка включения линейного контактора, реле максимально­ го тока и плавкие предохранители цепей управления. Зажимы ап­ паратов сосредоточены на клеммном наборе, состоящем из изоли­ рующего основания и контактов для подключения проводов.

В зависимости от типа контроллеров, используемых для управ­ ления электродвигателями, панели делятся на применяемые толь­ ко при кулачковых контроллерах, только при магнитных контрол­ лерах либо устанавливаемые при смешанном управлении посред­ ством магнитных и кулачковых контроллеров.

КОНЕЧНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Конечные выключатели служат для ограничения действия ме­ ханизмов крана, включения цепей сигнализации, используются они в качестве выключателей блокировки.

Конечные выключатели, устанавливаемые в ограничителях или применяемые в качестве выключателей блокировки, снабжены размыкающими контактами. Замыкающие контакты выключате­

80