Электропривод и электрооборудование (стр. 5 )

, (3)

где τ нач – начальный перегрев двигателя;

τ уст – установившееся превышение температуры двигателя;

Тн – постоянная времени нагрева или охлаждения двигателя, Тн=С/А (определяет время достижения установившейся температуры, двигатели большей мощности и габаритов имеют и большую Тн).

Если τ нач=0, то (3) принимает вид

. (4)

Физический смысл постоянной времени нагрева состоит в том, что она равна времени нагрева двигателя до установившегося превышения температуры τуст, если бы отсутствовала отдача тепла в окружающую среду.

На рисунке 1 представлены кривые нагрева двигателя при τнач=0 и τнач>0. Там же иллюстрируется один из способов определения постоянной времени нагрева равной отрезку, заключенному между перпендикуляром к оси абсцисс, проведенным через точку касания касательной к кривой и точкой пересечения этой касательной с асимптотой.

Практически процесс нагрева можно считать установившемся, когда превышение температуры достигнет (0,95…0,98) τуст за время

tуст=(3…4)Тн. (5)

При охлаждении двигателя, вызванном его остановкой, условия теплоотдачи изменяются, изменяется и постоянная времени охлаждения

То=С/βоА=Тн/βо, (6)

где βо – коэффициент ухудшения теплоотдачи (βо=1 с независимой вентиляцией, βо=0,5 для самовентилируемых двигателей).

Все выражения, характеризующие нагрев применимы и для охлаждения двигателей, лишь с заменой τуст, τнач и постоянной времени То.

 

Рисунок 1 – Кривые нагрева для: 1- τнач>0; 2 -τнач= 0

При выполнении тепловых расчетов принимается стандартная температура окружающей среды, равная 400С, которой соответствует номинальная мощность двигателя, указанная в паспорте.

При температуре окружающей среды отличной от 400С производится перерасчет мощности

, (7)

где - фактическая температура окружающей среды.

2 Классификация режимов работы ЭП

Различные условия работы производственных механизмов обуславливают различные режимы работы электроприводов, которые классифицируются на восемь режимов с условными обозначениями S1…S8.

Первые четыре S1…S4 являются основными.

S1 – продолжительный режим работы. Режим электрической машины при неизменной нагрузке, продолжающийся столько времени, что превышение температуры достигает установившегося режима (рисунок 2).

Рисунок 2 – Зависимость температуры нагрева от времени в продолжительном номинальном режиме работе (S1)

 

S2 – кратковременный режим работы. Такой режим, при котором периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения машины, при этом периоды нагрузки не настолько длительны, чтобы превышения температуры машины могли достигнуть установившихся значений, а периоды остановки настолько длительны, что все части ее охлаждаются до температуры окружающей среды (рисунок 3). В этом режиме гостируются следующие продолжительности рабочего периода: 10, 30, 60, 90 минут.

Рисунок 3 – Зависимость температуры нагрева от времени для кратковременного режима работы (S2)

 

S3 – повторно-кратковременный режим работы. Такой режим при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами отключения машины (паузами), причем, как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры могли достигнуть установившихся значений (рисунок 4).

 

Рисунок 4 – Зависимость температуры нагрева от времени для повторно-кратковременного режима работы (S3)

В этом режиме продолжительность цикла на превышает 10 минут, а режим характеризуется относительной продолжительностью включения ПВ=15,25,40 и 60%, которая определяется по формуле

, (7)

где tр, t0, tц – время работы, паузы, цикла.

S4 – повторно-кратковременный режим с частыми пусками. В данном случае периоды пуска и кратковременной неизменной нагрузки чередуются с периодами отключения машины, причем как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машин могли достигнуть установившихся значений. Режим характеризуется: относительной продолжительностью включения (ПВ=15,25,40,60%); нормируемым числом пусков в час (30,60,120 и 240); коэффициентом инерции привода (1,2; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10). Коэффициент инерции это отношение суммарного приведенного к валу двигателя момента инерции привода к моменту инерции якоря (ротора).

S5 - повторно-кратковременный режим работы с частыми пусками и электрическим торможением. Периоды пуска, кратковременной неизменной нагрузки и электрического торможения чередуются с периодами отключения машины, причем превышения температуры не достигают установившихся. Нормированные ПВ и число пусков в час такие же, как и в S4.

S6 – перемежающийся номинальный режим работы. Кратковременные периоды нагрузки чередуются с периодами холостого хода во время которых двигатель не отключается, причем превышения температуры не достигают установившихся.

S7- перемежающийся номинальный режим работы с частыми реверсами.

S8 – перемежающийся номинальный режим работы с двумя или более угловыми скоростями.

3 Расчет мощностей и выбор двигателей в ЭП

Задача выбора состоит в поиске такого двигателя, который обеспечивает заданный технологический цикл рабочей машины, соответствует условиям окружающей среды и при этом имеет нормативный (допустимый) нагрев. Недопустимым является использование двигателей завышенной мощности, так как при этом увеличивается стоимость ЭП, увеличиваются потери, снижается КПД, и коэффициент мощности ЭП. Выбор ЭД обычно производится в такой последовательности: расчет мощности; предварительный выбор двигателя; проверка по условиям пуска, перегрузки, нагреву. Если условия проверки не выполняются, то выбирают другой двигатель, большей мощности.

Тип двигателя выбирается исходя из требований технологического процесса (разгон, торможение, диапазон, плавность регулирование скорости и т. д.)

Двигатель выбирается по роду тока, величине напряжения, числу оборотов (необходимо выбирать ЭД с наибольшим числом оборотов), конструктивному исполнению.

Для режима S1 при длительной постоянной нагрузке расчет мощности достаточно прост, если известна мощность потребляемая механизмом. Например, мощность двигателя для вентилятора

, (8)

где V – подача вентилятора; р – давление вентилятора; ηв – КПД вентилятора; ηп – КПД передачи.

При продолжительной переменной нагрузке, мощность ЭД обычно определяется методом эквивалентных величин тока, момента, мощности или потерь. Например, при методе эквивалентной мощности изменяющуюся нагрузку заменяют некоторой эквивалентной величиной, при которой двигатель выделяет тоже количество тепла, что и при переменной нагрузке. Для прямоугольных участков графика нагрузки

. (9)

При выборе мощности двигателя (Рном) для продолжительной переменной нагрузки необходимо выполнить условие

Рном ≥ (1,2…1,3)Рэкв . (10)

Из каталогов выбирается ближайший, больший по мощности ЭД. Иногда приходится проверять достаточность пускового момента (Мп) двигателя, учитывая, что некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление трения в момент трогания (Мтр) с места

Мп ≥ (1,2…1,5)Мтр. (11)

При кратковременном режиме S2 работы и наличии нагрузочных диаграмм, необходимо также определить Рэкв и выбрать специальный двигатель режима S2. При этом необходимо учитывать нормированную (ПВн) и реальную продолжительность включения (ПВф)

. (12)

Если двигатель рассчитан на продолжительный режим работы, то при кратковременном режиме превышение температуры к концу рабочего периода не достигнет установившегося значения, т. е. в данном случае двигатель будет недоиспользован по нагреву, а соответственно и по мощности.

Для полного использования в кратковременном режиме работы двигателя, предназначенного для работы в продолжительном режиме, его следует перегружать по мощности.

Для количественной оценки перегрузки и нагрева двигателя используются коэффициенты термической и механической перегрузок

, (13)

, (14)

где tр - время работы двигателя;

Тн - постоянная времени нагрева, ориентировочно принимая

для асинхронных двигателей Тн =15…35 мин или может

быть рассчитана в минутах по выражению

, (15)

- отношение постоянных потерь мощности ЭД к переменным, для асинхронных двигателей =0,5…0,7.

Мощность электродвигателя определится, как

. (16)

При повторно-кратковременном режиме S3, при выборе электродвигателя специального режима S3 и отличии реальной продолжительности включения от фактической, мощность определяется согласно выражения (12).

Коэффициент термической перегрузки двигателя режима S1, работающего в режиме S3

. (17)

Коэффициент механической перегрузки находится по формуле (14), мощность из выражения (16).

Лекция 11

УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Типовые схемы автоматического управления

трехфазными асинхронными двигателями

Управление электрическими двига­телями включает в себя следующие операции: пуск, торможение, останов­ку, реверсирование, регулировку или поддержание неизменными частоты вращения, момента, мощности и дру­гих рабочих параметров электропри­вода.

В зависимости от способа выполне­ния операции управления разделяют на ручные и автоматические.

При ручном управлении операции выполняются человеком (оператором) посредством аппаратов ручного управ­ления: рубильников, переключателей, контроллеров, пусковых и регулиро­вочных реостатов и т. п.

При автоматическом управлении участие человека (оператора) сводит­ся к надзору за приборами управле­ния на случай возникновения в них аварийных ситуаций; что же касается операций управления электродвигате­лем, то все они выполняются без уча­стия человека.

Электродвигатель, управляющие и информационные устройства образу­ют систему, называемую электропри­водом. Автоматические системы управ­ления электроприводами разделяют на разомкнутые и замкнутые.

В разомкнутой автоматической си­стеме управления элементы электро­привода составляют прямую цепь воз­действий, по которой осуществляется управление электроприводом в соот­ветствии с поступившим на вход этой цепи управляющим сигналом. Работа двигателя и других устройств электро­привода происходит исключительно в соответствии с этим сигналом. Ника­кой информации о фактических зна­чениях параметров в разомкнутой си­стеме электропривода нет, а следо­вательно, и нет корректировки рабо­ты системы. Например, управляющим сигналом предусмотрена номинальная частота вращения вала двигателя. Од­нако из-за происшедшего падения напряжения в питающей сети по не­предвиденным причинам частота вра­щения оказалась меньше номинальной. Вследствие этого фактическое поло­жение исполнительного органа рабо­чего механизма не будет соответство­вать заданному положению, предус­мотренному управляющим сигналом. Отсутствие корректирующих мер мо­жет нарушить технологический про­цесс рабочей машины (механизма), управляемой данным электроприво­дом.

В замкнутой автоматической систе­ме электропривода имеются цепи об­ратных связей, соединяющих выход системы электропривода с его входом. Информация о фактическом значении параметров по этим цепям передается на вход системы и корректирует соот­ветствующим образом управляющий сигнал.

Рассматриваемые в данной главе разомкнутые схемы автоматического управления выполнены на релейно-контакторных элементах, применение которых в автоматическом электро­приводе пока является наиболее рас­пространенным, хотя и не всегда обеспечивает требуемую надежность.

Последнее обстоятельство зависит от качества изготовления релейно-контакторных устройств и правильного их выбора. Вместе с тем схемы с релейно-контакторными элементами от­личаются простотой реализации и сравнительно невысокой стоимостью. Рассмотрим некоторые типовые схе­мы управления электроприводом. Все операции, связанные с включением и отключением различных элементов в рассматриваемых схемах, выполня­ются автоматически, т. е. без учас­тия человека. Лишь только команды «Пуск» и «Стоп» в этих схемах вы­полняются человеком. Поэтому эти схемы более правильно следовало бы считать полуавтоматическими. Одна­ко любая из этих схем, будучи вклю­ченной в систему автоматического ре­гулирования (САР), становится ав­томатической, так как все команды по управлению, включая «Пуск» и «Стоп», будут выполняться в такой системе автоматически в соответствии с управляющими электрическими сиг­налами.

Рассматриваемые схемы выполне­ны с применением условных обозна­чений на элементы и буквенных ко­дов (приложение 2).

Схема управления пуском трехфазного асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором посредством нереверсивного

линейного контактора

При нажатии кнопки SB1 «Пуск» (рис. 1) замыкается цепь питания катушки линейного контактора КМ1, который срабатывает и своими сило­выми контактами КМ1 подключает к сети обмотку статора асинхронного двигателя М. Одновременно замыкаются контакты КМ1, шунтирующие кнопку SB1 «Пуск», чем обеспечива­ется питание обмотки контактора при отпускании этой кнопки. Отключение двигателя выполняется нажатием кноп­ки SB2 «Стоп». При этом размыкает­ся цепь питания катушки контактора КМ1, что приводит к размыканию всех его силовых контактов КМ1, отклю­чающих обмотку статора двигателя от сети, и контактов, шунтирующих кнопку SB1. При отпускании кнопки SB2 ее контакты замыкаются, но цепь катушки контактора КМ1 остается разомкнутой.

Рисунок 1 – Схема управления пуском трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

В рассмотренной схеме управления применена защита двигателя от пере­грузок посредством двух тепловых реле КК. Если двигатель перегружен и по­требляемый им ток превышает допус­тимое значение, то выделяемая нагре­вательным элементом в КК теплота вызывает срабатывание одного из теп­ловых реле, при этом контакты КК размыкают цепь питания катушки ли­нейного контактора КМ1 и двигатель отключается от сети.

На примере рассмотренной схемы видим, что эта схема состоит из сило­вой цепи, через которую двигатель получает питание, и управляющей цепи, содержащей элементы, управ­ляющие силовой цепью. Управляющие цепи отличаются небольшим значе­нием тока, а поэтому их питание мо­жет выполняться более низким напря­жением, чем напряжение силовой цепи. В некоторых схемах управляю­щая цепь получает питание от сети по­стоянного тока. Применение понижен­ного напряжения в управляющих це­пях целесообразно еще и по сообра­жениям электробезопасности обслу­живания.

Схема пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

переключением обмотки статора со «звезды» на «треугольник»

Для асинхронных двигателей, ра­ботающих при соединении обмотки статора «треугольником», с целью уменьшения пускового тока применяют пуск двигателя переключением об­мотки статора со «звезды» на «тре­угольник».

Перед пуском двигателя следует включить рубильник QS1 и автома­тический выключатель QF1 (рис. 2). Затем нажатием кнопки SB1 включа­ют контактор КМ1, который своими силовыми контактами КМ1 соединя­ет обмотку статора двигателя «звездой». При этом начинается разгон ротора двигателя при пониженном напряже­нии на фазных обмотках статора. Од­новременно включается реле времени КТ, которое своими контактами КТ шунтирует кнопку SB1. С замедлением на срабатывание размыкаются контак­ты КТ в цепи катушки КМ1 и контак­тор КМ1 отключается. Одновременно замыкаются контакты КТ в цепи кон­тактора КМ2, который срабатывает и своими контактами КМ2 соединяет обмотку статора двигателя «треуголь­ником». Двигатель продолжает разгон, но при номинальном напряжении на фазных обмотках статора.

Рисунок 2 – Схема пуска трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором переключением обмотки статора со «звезды» на «треугольник»

Схема нереверсивного управления трехфазным

асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором

с динамическим торможением

При нажатии на кнопку SB1 «Пуск» (рис. 3) замыкается цепь питания ка­тушки линейного контактора КМ1, который срабатывает и своими сило­выми контактами КМ1 подключает двигатель М к трехфазной сети, а так­же подключает катушку реле времени динамического торможения КТ к ис­точнику постоянного тока. При вклю­чении контактора КМ1 размыкаются его контакты в цепи катушки контак­тора торможения КМ2 и замыкаются контакты КМ1, шунтирующие кноп­ку SB1 «Пуск». При срабатывании реле КТ замыкаются контакты КТ в цепи катушки контактора торможения КМ2, но этот контактор не срабаты­вает, так как цепь его катушки оста­ется разомкнутой контактами КМ1.

Для остановки двигателя нажима­ют кнопку SB2 «Стоп». При этом пре­кращается питание катушки контак­тора КМ1 и двигатель отключается от сети. Одновременно замыкаются кон­такты КМ1 в цепи катушки контакто­ра КМ2, который срабатывает и сво­ими контактами КМ2 подключает об­мотку статора двигателя к источнику постоянного тока, что приводит к ди­намическому торможению вращающе­гося по инерции ротора двигателя. Одновременно размыкаются контак­ты КМ2 в цепи катушки линейного контактора КМ1, что исключает его случайное включение.

Рисунок 3 – Схема нереверсивного управления трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с применением динамического торможения

Резистор предназначен для огра­ничения постоянного тока в обмотке статора двигателя при динамическом торможении. Однако протекание по­стоянного тока в обмотке статора непродолжительно, так как при отклю­чении контактора КМ1 размыкаются его контакты в цепи питания катуш­ки реле времени КТ, что ведет к раз­мыканию с некоторой временной за­держкой контактов КТ в цепи пита­ния катушки контактора торможения КМ2. В результате обмотка статора дви­гателя контактами КМ2 отключается от сети постоянного тока через неко­торое время после отключения двига­теля от трехфазной сети. Выдержка вре­мени на размыкание контактов реле времени КТ устанавливается опытным путем с учетом времени, необходимо­го для торможения двигателя.

Схема реверсивного управления трехфазным асинхронным двигателем

с короткозамкнутым ротором с применением торможения

противовключением в функции скорости

Подключение двигателя к трехфаз­ной сети возможно через две группы силовых контактов (рис. 4): контакты КМ1(П), при замыкании которых ро­тор двигателя вращается в одном на­правлении («правое» вращение), и кон­такты КМ2(Л), при включении кото­рых ротор вращается в другом направ­лении («левое» вращение). Схема содер­жит реле скорости PC, механически соединенное с валом двигателя М. Кон­такты этого реле РС(П) и РС(Л) вклю­чены в схему управления двигателем. Работа реле скорости (рис. 4, б), ос­новными элементами которого явля­ются постоянный магнит 1 и короткозамкнутая клетка 2, происходит сле­дующим образом. При вращении по­стоянного магнита в стержнях этой клетки индуцируются токи, которые при взаимодействии с полем посто­янного магнита создают электромаг­нитный момент, поворачивающий клетку в направлении вращения постоянного магнита, т. е. в направлении вращения вала двигателя М. При этом клетка упором 6 воздействует на один из подвижных контактов 5 или 7. При вращении вала против часовой стрел­ки замыкаются левые контакты 4 и 5 [на схеме контакты РС(Л)], а при вра­щении по часовой клетке – правые контакты 7 и 8 [на схеме контакты РС(П)].

Для включения двигателя на «пра­вое» вращение (по часовой стрелке) нажимают сдвоенную кнопку SB1. При этом замыкается цепь катушки линейного контактора КМ1 и одно­временно размыкаются контакты в цепи катушки линейного контактора КМ2, исключающие возможность слу­чайного включения этого контактора, что привело бы к короткому за­мыканию в силовой части схемы дви­гателя.

При срабатывании линейного кон­тактора КМ1 замыкаются его блоки­ровочные контакты, шунтирующие кнопку SB1, и включаются силовые контакты КМ1(П), которые присо­единяют обмотку статора двигателя к сети. Одновременно размыкаются кон­такты блокировочные КМ1, исключа­ющие возможность включения контак­тора КМ2, и замыкаются контакты КМ1 в цепи реле торможения КМт. После пуска двигателя М срабатывает реле скорости PC и его средний кон­такт PC замыкается с крайним кон­тактом РС(П) (на рис. 4, б замыка­ются контакты 7 и 8).

а

Рисунок 4 – Схема управления трехфазным асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с применением торможения противовключением в функции скорости (а) и устройство реле скорости (б)

Для остановки двигателя нажима­ют кнопку SB3 «Стоп». При этом за­мыкаются контакты, подключающие катушку реле торможения КМт, при срабатывании которого размыкаются его контакты КМт в цепи катушки контактора КМ1 и двигатель отклю­чается от сети, продолжая вращение по инерции. Одновременно замыкают­ся контакты КМт в цепи реле тормо­жения КМт и контакты КМт в цепи подвижного контакта реле скорости PC. Так как отключение контактора КМ1 вызвало замыкание контактов КМ1 в цепи катушки контактора КМ2, он включается (при этом ток проходит через контакты РС(П) реле скорости PC) и замыкает силовые кон­такты КМ2(Л). Возникший в двигате­ле вращающий момент «левого» вра­щения вызывает торможение двигате­ля противовключением. При уменьше­нии частоты вращения ротора двига­теля до значения, составляющего 5 – 10 % от номинального, вращающий момент на короткозамкнутой клетке реле скорости PC уменьшается на­столько, что под действием пружины контакты 7 и 8 РС(П) размыкаются, катушка контактора КМ2 отключается и процесс торможения прекраща­ется. Это исключает возможность ре­версирования двигателя при торможе­нии противовключением. Настройку частоты вращения ротора двигателя, при которой размыкаются контакты реле скорости PC, выполняют регу­лировкой сжатия пружин реле посред­ством винтов З и 9 (см. рис. 4, б).

Если при работе двигателя М с «правым» вращением ротора потребу­ется его реверсирование, то нажимать кнопку SB3 «Стоп» не следует. Для это­го достаточно нажать сдвоенную кноп­ку SB2. При этом размыкаются кон­такты в цепи катушки контактора КМ1 и замыкаются контакты в цепи кон­тактора КМ2. В итоге разомкнутся си­ловые контакты КМ1(П) и замкнутся силовые контакты КМ2(Л), изменит­ся порядок следования фаз на обмот­ке статора и произойдет реверсирова­ние двигателя. Если после этого по­требуется остановка двигателя, то не­обходимо нажать кнопку SB3 «Стоп», что вызовет процесс торможения про­тивовключением.

Схема нереверсивного управления двухскоростным

асинхронным двигателем с короткозамкнутым

ротором и двумя обмотками на статоре с разным числом полюсов

После включения автоматов QF1 и QF2 нажимают сдвоенную кнопку SB1 (рис. 5). При этом срабатывает кон­тактор КМ1, который своими контак­тами размыкает цепь катушки контак­тора КМ2, чтобы исключить возмож­ность случайного включения этого контактора, что привело бы к аварии, и включает в трехфазную сеть обмот­ку статора с меньшим числом полюсов (2р=2). Одновременно шунтиру­ется кнопка SB1. Двигатель работает с наибольшей частотой вращения.

Рисунок 5 – Схема нереверсивного управления двухскоростным асинхронным двигателем

При необходимости перевода дви­гателя на меньшую частоту вращения нажимают сдвоенную кнопку SB2. При этом отключается контактор КМ1 и включается контактор КМ2. В резуль­тате размыкаются линейные контак­ты КМ1 и замыкаются линейные кон­такты КМ2, включающие в сеть обмот­ку статора с большим числом полю­сов (2р=4). Для отключения двигате­ля следует нажать кнопку SB3. При этом размыкается цепь управления и все устройства в этой цепи отключа­ются. В итоге размыкаются линейные контакты КМ2 и двигатель оказыва­ется выключенным.

Для защиты асинхронного двигате­ля от перегрузки в линейные провода цепей статоров включены тепловые реле КК1 – КК4, а их размыкающие контакты включены последовательно в цепь управления. При перегрузке по току хотя бы в одном линейном про­воде сработает тепловое реле, включенное в цепь этого провода, и цепь управления окажется разомкнутой.

Схема нереверсивного управления трехфазным

асинхронным двигателем с фазным ротором

Схема обеспечивает реостатный пуск двигателя в функции времени с применением реле времени постоян­ного тока КТ1, КТ2 и КТЗ с замедле­нием при отпускании (рис. 6).

Рисунок 6 – Схема нереверсивного управления трехфазным асинхронным двигателем с фазным ротором

При включении автоматических выключателей QF1 и QF2 срабатыва­ют все реле времени КТ1, КТ2 и КТЗ и их контакты размыкают цепи кату­шек контакторов КМ2, КМЗ и КМ4, предназначенных для замыкания сек­ций пускового реостата ПР. Пуск дви­гателя начинается с нажатия кнопки SB1 «Пуск», которая замыкает цепь катушки линейного контактора КМ1. При его срабатывании замыкаются линейные контакты КМ1, включаю­щие обмотку статора двигателя в трех­фазную сеть. Одновременно контакты КМ1 шунтируют кнопку SB1 так, что­бы при отпускании кнопки цепь ка­тушки КМ1 осталась замкнутой. Все контакты в ПР остаются разомкнуты­ми, т. е. пуск двигателя начинается при полностью введенных ступенях ПР (). Одновременно контакты линейного контактора КМ1 подключают катушки контакторов КМ2, КМЗ и КМ4, а контакты КМ1 в цепи реле времени КТ1 размыкают­ся и отключают это реле. Через уста­новленную в этом реле выдержку вре­мени при отпускании контакты КТ1 замкнутся, контактор КМ2 сработает и своими контактами зашунтирует первую ступень ПР так, что пуск двигателя будет продолжаться на второй ступени ПР (). Одновремен­но при срабатывании КМ2 его кон­такты отключат реле времени КТ2 и контакты этого реле в цепи контакто­ра КМЗ с установленной выдержкой времени включат этот контактор. Кон­тактами КМЗ будет зашунтирована вторая ступень ПР, и пуск двигателя будет продолжаться на третьей ступе­ни ПР (). Одновременно контак­ты КМЗ в цепи реле времени КТЗ ра­зомкнут эту цепь и реле будет отклю­чено. Его контакты КТЗ, спустя время выдержки при отпускании, замкнут цепь катушки контактора КМ4, кото­рый сработает и своими контактами зашунтирует последнюю ступень ПР. На этом процесс пуска двигателя за­канчивается и наступает режим рабо­ты при . Так как работа двигате­ля может продолжаться длительное время, все реле времени КТ1, КТ2, КТЗ и контакторы КМ2 и КМЗ отклю­чаются посредством размыкающих контактов КМ4. Контакты КМ4 пол­ностью шунтируют ПР.

Остановка двигателя осуществляет­ся нажатием кнопки SB2. При этом размыкается цепь катушки линейного контактора КМ1, контакты которого отключают от сети обмотку статора и катушки контакторов КМ2 – КМ4. Что же касается реле времени КТ1 – КТЗ, то, благодаря замкнутому состо­янию контактов в цепи катушек этих реле, они окажутся включенными, что подготовит схему управления к следу­ющему пуску двигателя.

Для защиты двигателя от перегруз­ки в два линейных провода включены тепловые реле КК1 и КК2, размыка­ющие контакты которых включены последовательно в цепь катушки ли­нейного контактора КМ1.

ЛЕКЦИЯ 12

Тема: Электропривод грузоподъемных машин и механизмов

Цель лекции: изучить особенности работы и методику расчёта электропривода крановых механизмов.

Вопросы.

1. Общие требования к электрооборудованию крановых механизмов

2. Механические характеристики электропривода крановых механизмов

3. Методика расчета электропривода

1. Общие требования к электрооборудованию крановых механизмов

Электрооборудование кранов должно обеспечивать надежную высокопроизводительную и безопасную работу. Электропривод кранов работает в повторно-кратковременном режиме с большой частотой включений в за­пыленных и влажных помещениях, на открытом воздухе и в условиях рез­ких изменений температур. Напряжение питания кранов не должно превы­шать 500 В.

Поэтому электрооборудование здесь рассчитано на напряжение 220, 380, 500 В переменного и 220, 440 В постоянного тока. На вновь строящихся предприятиях напряжение 500 В не применяется, а напряжение 440 В используется главным образом в силовых кранов большей грузоподъемности.

Механизмы подъема и передвижения снабжены конечными выключателями, которые будучи введены в цепь управления, ограничивают ход захватывающего устройства вверх и передвижение моста и тележки в обе стороны. Электрические цепи и двигатели защищены от коротких замыка­ний и перегрузок достигающих больше 200 % максимальными токовыми реле. Тепловая защита двигателей крановых установок не предусматривает­ся, поскольку двигатели работают в повторно-кратковременных режимах со значительными перегрузками, при которых возможно ложное срабаты­вание тепловых реле. Электрическая схема крана должна иметь нулевую защиту.

Все крановые механизмы должны быть снабжены тормозами, а подъ­емные механизмы - автоматическими тормозами закрытого типа, дейст­вующими при отключении питания. Все нетоковедущие металлические час­ти электрооборудования должны быть соединены с металлической фермой крана, а та, в свою очередь, - с заземляющим контуром цеха через подкра­новые рельсы.

1.2. Требования, предъявляемые к электроприводу крановых меха­низмов

Для выбора системы электропривода необходимо четко представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается.

Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основ­ным требованиям:

1. Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку - с боль­шой скоростью для увеличения производительности крана. Пониженные скорости необходимы также для осуществления точной остановки транспор­тируемых грузов с целью ограничения ударов при их посадке и облегчают работу оператора, так как не требуют многократного повторения пусков для снижения средней скорости привода перед остановкой механизма.

2. Обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.

3. Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Первое условие связано с ослаблением ударов в механических передачах при выборе зазора, с предотвращением пробуксовки ходовых колес тележек и мостов, с уменьшением раскачивания подвешенного на канатах груза при интенсивном разгоне и резком торможе­нии механизмов передвижения; второе условие необходимо для обеспече­ния высокой производительности крана.

4. Реверсирование электропривода и обеспечение его работы как в двига­тельном, так и в тормозном режиме.

1.2. Выбор рода тока и типа электропривода

Выбор рода тока для электрооборудования крана имеет важное значение, поскольку с ним связаны такие показатели, как технические возможности привода, капиталовложения и стоимость эксплуатационных расходов, масса и размеры оборудования, его надежность и простота обслуживания.

Для привода крановых механизмов возможно применение различных двигателей и систем электропривода. Их выбор определяется грузоподъемностью, номинальной скоростью движения, требуемым диапазоном регулирования скорости привода жесткостью механических характеристик, числом включе­ния в час. В настоящее время на кранах чаще всего применяют простые сис­темы электропривода, в которых двигатели получают питание от сети переменно­го или постоянного тока.