Текст
I
Ъис/^»*О»иегсс* ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Я. Г. ЯИРЕ
КРПНОВПЯ ЭЛЕКТРЯЧЕСКПЯ ПППЯРПТЫРП
БИБЛИОТЕКА
ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Выпуск 402
А. Г. ЯУРЕ
Я 886
КРАНОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА
«Э Н Е Р Г И Я»
МОСКВА 1974
6П2.1.081
Я 88
УДК 621.873—83:621.313.13
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
Большом Я. М„ Зевакин А. И., Каминский Е. А., Мандрыкин С. А., Розанов С. П., Рябцев Ю. И., Синьчугов Ф. И., Смирнов А. Д., Соколов Б. А., Семенов В. А., Устинов П. И.
Яуре А. Г.
Я 88 Крановая электрическая аппаратура. М., «Энергия», 1974.
104 с. с ил. (Б-ка электромонтера. Вып. 402).
В книге рассматривается современная аппаратура управления, используемая в электроприводах подъемных кранов. На основе общих требований к крановому электрооборудованию приведены описания конструкций, схем н принципов действия основных типов коммутационных аппаратов, а также даны некоторые технические данные, позволяющие ориентироваться при подборе аппаратуры. Наряду с этим изложены некоторые наиболее характерные вопросы монтажа, ухода н профилактического ремонта коммутационной аппаратуры кранов.
Брошюра рассчитана на массового читателя — квалифицированных рабочих, занятых эксплуатацией кранов (электромонтеров, крановщиков, электрослесарей).
30307-293
Я 051(01)-74 135'74 6П2.1.081
© Издательство «Энергия», 1974 г.
Яуре Андрей Георгиевич КРАНОВАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА
Редактор издательства И. П. Березина Обложка художника П. П. Переаалова Технический редактор Л. А. Молодцова
Корректор А. К. Улегоаа
Сдано в набор 27/XII 1973 г. Подписано к печати 7/V 1974 г. Т-02706
Формат 84x10873, Бумага типографская № 2
Усл. печ. л. 5,43 Уч.-изд. л. 5,57
Тираж 20 000 экз. Зак. 554 Цена 20 коп.
Издательство «Энергия», Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Московская типография № 10 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва, М-114. Шлюзовая иаб.» 10
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....................
1. Общие сведения по крановой аппаратуре....................
2. Коммутационная аппаратура
3. Резисторы ...•»••
4. Монтаж, эксплуатация и ремонт аппаратуры........................
Приложения........................
Список литературы.................
ПРЕДИСЛОВИЕ
Краново-подъемные механизмы являются важными средствами комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства, способствующими ликвидации тяжелого ручного труда в промышленности, строительстве и на транспорте. Дальнейшее расширение и совершенствование этой отрасли машиностроения нашло отражение в решениях XXIV съезда КПСС относительно механизации погрузочно-разгрузочных работ.
Производительная работа современных крановоподъемных механизмов во многом определяется техническим состоянием и уровнем эксплуатации кранового электрооборудования. Все возрастающий парк крановых механизмов ведет к постоянному увеличению числа рабочих и специалистов, занятых обслуживанием кранового электрооборудования. В процессе обучения новых контингентов рабочих и специалистов необходимо учитывать большой практический опыт, накопленный промышленностью при изготовлении и эксплуатации кранового электрооборудования.
Эта брошюра содержит общие сведения об изготовляемой в настоящее время крановой аппаратуре и обобщает опыт ее использования в народном хозяйстве. Брошюра рассчитана на массового читателя: крановщиков, электромонтеров и мастеров, связанных с эксплуатацией кранов.
Автор надеется, что предлагаемая читателям брошюра поможет в деле повышения уровня профессиональной подготовки рабочих и специалистов этой отрасли. Все замечания и пожелания по содержанию брошюры просьба направлять по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая наб., 10. Изд-во «Энергия».
Автор
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО КРАНОВОЙ АППАРАТУРЕ
Режимы работы крановых электромеханизмов
В отличие от большинства производственных механизмов, составляющих определенный технологический процесс производства с определенным расчетным графиком загрузки, подъемные краны характеризуются весьма разнообразным режимом работы как по величине статической нагрузки, так и по продолжительности, а также частоте включений. По действующим в СССР стандартам все многообразие режимов работы кранов и .их электрооборудования сводится, к пяти режимам в соответствии с классификацией режимов кранов: краны легкого режима — Л; краны среднего режима — С; краны тяжелого режима — Т; краны весьма тяжелого режима— ВТ; краны весьма тяжелого непрерывного режима — ВТН.
Понятие режима работы охватывает условия выбора всех элементов конструкции крана, в том числе и его электрооборудования. В это понятие входят: относительная продолжительность включения, частота пусков, годовое и суточное использование крана, температурные условия эксплуатации, степень ответственности и другие показатели.
Основой выбора режима крана и его электрооборудования является не его формальные показатели, а квалифицированный учет всех особенностей и назначений выбираемого крана. Режим работы крана и его электрооборудования является исходным требованием, закладываемым при его подборе для определенных производственных условий. Соответствующие запасы прочности электродвигателей и пускорегулирующей аппаратуры выбирают, исходя из определенных выработанных практикой норм, отнесенных к стандартизованным режимам кранов.
Гузоподъемные механизмы характеризуются следующими основными параметрами: величиной расчетной
грузоподъемности, номинальными скоростями подъема груза и горизонтального перемещения, а также относительной продолжительностью включения и частотой включений за 1 ч работы.
В практике грузоподъемность устанавливается по наибольшей расчетной массе поднимаемого полезного груза, измеряемой в тоннах.
Скоростью механизма принято называть скорость перемещения груза. Скорость вертикального перемещения (подъема) принято измерять в метрах в минуту (м/мин) или метрах в секунду (м/с). Линейная скорость горизонтального перемещения (тележки, моста) также измеряется в метрах в минуту (м/мин). Угловая скорость перемещения по окружности (поворот стреловых кранов) измеряется в оборотах в минуту (об/мин).
Режим работы кранового электрооборудования является повторно-кратковременным и характеризуется относительной продолжительностью включения ПВ. Повторно-кратковременным режимом работы называется режим, при котором кратковременные периоды неизменной'определенной нагрузки (рабочие периоды i/p)’чередуются с периодами отключения электрооборудования (паузы /п).
Относительная продолжительность включения определяется по формуле, %:
Стандартами установлен ряд расчетных относительных продолжительностей включения: 15, 25, 40 и 60%.
Фактическая продолжительность цикла крановых механизмов, как правило, значительно ниже нормированного времени цикла для электрических машин и аппаратов.
В общем виде любой .цикл работы грузоподъемного механизма состоит из следующих операций: захвата груза, выбирания люфтов и слабины троса, подъема груза, переноса груза в горизонтальной плоскости, опускания и установки груза, возвращения в исходный пункт для повторения цикла. Каждой операции движения механизма соответствует одно или несколько включений электропривода. Таким образом, за один цикл перемещения груза можно осуществить от 4 до 20 включений и отключений каждого из механизмов крана. В зависимости и от интенсивности перегрузочный операций 6
меняется частота включений кранового электрооборудования. Фактически режим работы должен быть отнесен к одному из стандартизованных значений частоты включений из ряда: 150, 300, 600 и 1 200 включений в час.
Питание кранов, как правило, производится от общезаводских сетей переменного тока напряжением 220/380 В. Питание крановых электромеханизмов постоянным током сохранилось на старых предприятиях с общезаводскими преобразовательными установками, а также для особенно мощных крановых механизмов (типа перегружателей). Источники питания постоянного тока находят применение также для крупных автокранов, передвижных, железнодорожных и других крановых механизмов с собственной электроэнергетикой.
Основным типом исполнительн'ого двигателя на крановых механизмах широкого назначения являются трехфазные асинхронные электродвигатели кранового типа с фазным ротором, пуск и регулирование скорости которых осуществляются ступенчатым изменением величины сопротивления в цепи фазного ротора. Для кранов некоторых типов применяются трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, однако, их применение оправдано при небольших скоростях перемещения и соответственно небольших мощностях механизмов. В связи с известными ограничениями частоты пусков короткозамкнутых электродвигателей их применение ограничивается механизмами легкого режима с частотой включений в час, не превышающей 150.
Для мощных крановых механизмов с большими скоростями перемещения находят применение сложные системы постоянного тока с электромашинными или полупроводниковыми преобразователями переменного тока промышленной частоты в постоянный ток регулируемого напряжения. Применение систем постоянного тока оправдывается для крановых механизмов с большими высотами подъема и высокими требованиями к величинам ускорений и торможений механизмов.
Необходимость достаточно точной остановки механизмов и установки грузов в процессе использования кранового механизма вынуждает обеспечивать регулирование частоты вращения исполнительных электродвигателей для получения малых установочных скоростей,
а также ограничения ускорений и замедлений при горизонтальном перемещении.
Наиболее простым способом регулирования является введение сопротивления в цепь ротора асинхронного электродвигателя. Однако при этом способе невозможно получить достаточно малой установочной скорости, особенно при спуске. Поэтому в практике установка и посадка грузов осуществляются методом «толчковых» включений. Особенно сложно получить малую скорость спуска легких грузов, так как при этом необходимо попеременно включить двигатель то в направлении спуска, то в направлении подъема. Поэтому для кранов с относительно высокими скоростями подъема, например для строительных башенных кранов, применяются более сложные системы регулирования на основе применения специальных электромеханических тормозных устройств или сложных автоматических систем для поддержания постоянства скоростей.
Мощность электроприводов механизмов крана для средних условий использования может быть определена по формуле, кВт:
(2)
где G — номинальная грузоподъемность (для механизма подъема) или масса перемещаемых частей (для механиз-_ мов передвижения) крана, тс; пн—номинальная скорость подъема или горизонтального перемещения, м/мин; А — коэффициент, характеризующий использование двигателя в механизме (табл. 1).
Таблица 1
Режим крана Коэффициент А
Механизм подъема Механизм моста Механизм тележки (поворота)
Легкий Л 7,2 210 230
Средний С 6,2 180 210
Тяжелый Т 5,2 150 170
Весьма тяжелый ВТ ... . 4,2 130 140
Найденная по формуле (2) мощность должна (?ыть равна или меньше номинальной мощности двигателя переменного тока при номинальном режиме ПВ==4О°/о или мощности двигателя постоянного тока при нодои-5
йаЛьйом режиме ПВ = 25%. Выбор аппаратов сечейий монтажных проводов и уставки защиты осуществляется соответственно номинальному току и мощности выбранного электродвигателя, хотя фактическая нагрузка токоведущих элементов в 1,5—2 раза ниже расчетных значений, соответствующих номинальной мощности электродвигателя.
Услбвия работы крановой аппаратуры
ЭлектрйчеСкая аппаратура кранов относится к категории общепромышленной аппаратуры низкого напряжения и выделяется в самостоятельную группу благодаря специфике использования в составе электроприводов. Специфическими особенностями крановой аппаратуры являются: более высокие требования по износоустойчивости контактных аппаратов и по коммутационной способности; работа при повторно-кратковременном режиме с частыми перегрузками в 1,5—2 раза во время пусков и торможений значительных инерционных масс; работа в условиях повышенной запыленности, а в ряде случаев и повышенной температуры.
Крановая электрическая аппаратура должна отвечать следующим требованиям, вытекающим из стандартов на специальные крановые аппараты и аппаратуру низкого напряжения.
1. Температура отдельных элементов аппаратов не должна превышать следующих значений, °C:
Контакты из меди............................... 105
Контакты всех назначений из серебра или композиций на его основе............................. 120
Винтовые и болтовые соединения, не покрытые защитным гальваническим покрытием................ 95
То же, но с гальваническим покрытием.......... 105
Многослойные катушки из провода ПЭВ 1, ПЭВ 2 и с изоляцией класса Е......................• . 125
2. По уровню износоустойчивости все контактные аппараты должны иметь класс не ниже II с требованиями согласно табл. 2.
3. Нормальная коммутационная способность контактных аппаратов должна соответствовать классам Аг—А4 на переменном токе и классу ДСз на постоянном токе по ГОСТ 11206-70. Эти условия характеризуются включением и отключением тока до 250% номинального зна-
Таблица 2
Класс Число включений в час Среднее число включений за год Механическая прочность циклов включение—отключение
II До 150 100 000 1,2 млн.
III До 600 500 000 5 млн.
IV . До 1 200 1 000 000 10 млн.
чения при номинальном напряжении и индуктивности нагрузки, соответствующей обмоткам двигателя с последовательно включенным сопротивлением.
4. Предельная коммутационная способность характеризуется включением и отключением тока 1 000% номинального значения при номинальном напряжении и индуктивности нагрузки, соответствующей обмоткам двигателя с последовательно включенным сопротивлением.
5. Изоляционные расстояния (по воздуху) между токоведущими частями разной полярности или между токоведущими и заземленными частями должны быть не менее 10 мм. Изоляционные расстояния по поверхности должны быть не ниже 18 мм.
6. Электрическая прочность изоляции отдельных аппаратов и машин при проверке от источника переменного тока должна быть не ниже 1 500 В.
7. Сопротивление изоляции отдельных аппаратов в условиях эксплуатации при измерении мегомметром 500 В должно быть не ниже 0,5 МОм, а отдельных электроприводов — не ниже 0,2 МОм.
Размещают крановую аппаратуру, как правило, на кране. Поэтому на аппаратуру воздействуют такие внешние факторы, как вибрация механизмов, ускорение и замедление при движении кранов, а также удары, передаваемые на аппаратуру от включения тормозов, движения экипажа по стыкам и т. п.
Для обеспечения достаточной надежности электрических цепей все контактные соединения должны иметь устройства, предохраняющие от самоотвинчивания, а также относительно высокие контактные нажатия на медные контакты главных цепей 0,2—0,3 Н (20—30 гс) на 1 А номинального тока, на серебряные контакты 0,1—0,15 Н на 1 А номинального тока, но не менее 1,5 Н на контакт.
Для крановых механизмов, работающих на открытом воздухе, дополнительным является повышенный уровень 1С
требований влагостойкости отдельных элементов и монтажа. В частности, внутренний монтаж рекомендуется выполнять проводами с синтетической изоляцией. Изоляционные детали должны выполняться из негигроскопических пластмасс (карболита, прессматериалов КМК, ФКП, АГ-4, текстолита). При применении асбоцементных изоляционных досок они должны пропитываться битумным составом и окрашиваться дугостойкой эмалью.
Основные типы кранов электрических аппаратов
Комплекты электрических аппаратов, предназначенные для управления исполнительным электродвигателем, объединяются в систему электроприводов механизмов крана с законченной схемой соединения между отдельными элементами.
Все электрические цепи электропривода делятся на три категории: главные цепи, через которые проходит рабочий ток нагрузки исполнительного электродвигателя; цепи возбуждения, через которые проходит ток возбуждения электрических машин постоянного тока, а также ток тормозных электромагнитов; цепи управления, через которые осуществляется подача команд от органов управления к коммутационным устройствам главных цепей и цепей возбуждения. В состав цепей управления входят также устройства и приборы сигнализации.
Вся контактная аппаратура, используемая в крановом электроприводе, объединяется в две группы: с приводом контактов непосредственным воздействием со стороны оператора (ручным приводом) или через передачу от исполнительного механизма; с механическим приводом контактов через электромагнит или электромеханическое устройство.
Если несколько контактных коммутационных элементов объединяются в группу с общим приводом от кулачкового вала, такие аппараты называются кулачковыми. Кулачковые аппараты, осуществляющие коммутацию главных цепей или цепей возбуждения электрических машин, называются кулачковыми контроллерами.
Аппараты, с помощью которых оператор производит коммутацию цепей управления, называются командо-контроллерами.
Аппараты, осуществляющие коммутацию в цепях управления с воздействием на их привод от механизма, называются путевыми или конечными выключателями.
Контактные аппараты с электромагнитным приводом (контакторы и реле), а также различные устройства питания и защиты, объединенные в законченное комплектное устройство для управления электроприводом, называются магнитными контроллерами.
Пусковые, регулировочные и тормозные ступени резисторов (сопротивлений) объединяются в изделия, называемые ящиками резисторов (сопротивлений).
Большинство крановых механизмов снабжается механическими тормозными устройствами нормально замкнутого типа с приводом растормаживания от электромагнитов или электрогидравлических устройств. В настоящее время применяется несколько разновидностей приводов крановых тормозов: а) электромагниты постоянного тока соленоидного типа с ходом якоря 30—80 мм; б) короткоходовые электромагниты постоянного тока с ходом якоря 3—5 мм; в) однофазные электромагниты переменного тока с ходом привода 2—3 мм; г) электро-гидравлические толкатели с приводом переменного тока и ходом рабочего органа 40—60 мм, д) трехфазные электромагниты переменного тока с ходом привода 30— 50 мм.
Помимо основных видов аппаратов, участвующих в системе управления крановыми электроприводами, применяются различные выключатели с ручным и механическим приводом для неоперативных переключений и обеспечения функции блокирования дверей механизмов и т. п. Подача энергии на подвижные части крана осуществляется через троллейные токосъемы или кабельные барабаны при линейном движении, а также через кольцевые токоприемники при подаче питания на вращающиеся части крана.
Системы управления крановыми двигателями постоянного тока в настоящее время стабилизировались. Двигатели кранов легкого режима мощностью до 15 кВт управляются с помощью кулачковых контроллеров, все остальные электроприводы постоянного тока — с помощью магнитных контроллеров. Системы построены на основе использования электродвигателей последовательного возбуждения. Для управления электроприводами - переменного тока существует большое количество си
стем, ни одна из которых не может быть названа универсальной. Однако для значительного числа крановых электроприводов применяется наиболее простая система, основанная на регулировании скорости за счет ступенчатого изменения сопротивления цепи ротора двигателя, спуска груза при сверхсинхронной скорости или в режиме противовключения. Такая система с точки зрения технико-экономических показателей является наиболее эффективной для кранов малой и средней мощности при сравнительно невысокой скорости движения. При увеличении мощности кранов применяется эта же. система, но при коммутации главных цепей с помощью магнитных конт-троллеров с введением релейного контроля ступенчатого разгона и торможения.
Предел применения этих наиболее простых систем управления ограничивается скоростями подъема груза 10—15 м/мин и скоростями линейного перемещения 80 м/мин. При скоростях подъема, лежащих в пределах 20—60 м/мин, и необходимости достаточно точной посадки груза со скоростями 3—5 м/мин применяются системы переменного тока с динамическим торможением (питание обмоток двигателя выпрямленным постоянным током,) со специальными тормозными системами на основе регулируемого механического торможения, .различных электромеханических тормозов вихревого типа или включение двигателей через дифференциал.
В последнее время для получения устойчивых малых скоростей движения начинают применяться системы с различными полупроводниковыми и магнитными устройствами, позволяющие регулировать частоту в пределах 5—20 Гц (более подробно об этих новых системах см. на стр. 57—58).
Выбирая основной аппарат управления — кулачковый или магнитный контроллер, следует тщательно изучить его назначение и условия работы. Несмотря на многие преимущества магнитных контроллеров, связанные с автоматическим режимом пуска и торможения, высокой износоустойчивостью, применение простых и надежных в эксплуатации кулачковых контроллеров является предпочтительным для кранов легкого и даже среднего режима. На рис. 1 представлена структурная электрическая схема крана.
Наиболее общие рекомендации по разграничению' применения кулачковых и магнитных контроллеров
Рис. 1. Структурная схема электрооборудования мостового крана.
/ — электродвигатель тележки; 2 — электромагнит тормоза тележки; 3 — электродвигатель подъема; 4— электромагнит тормоза подъема; 5—конечный выключатель подъема; 6 — конечный выключатель моста; 7 — конечные выключатели тележки; 8 — магнитный контроллер подъема; 9 — электродвигатель моста;
10 — электромагнит тормоза; 11— пускотормозные резисторы; /2 —контроллер тележкн; 13 командо-контроллер подъема; 14 — контроллер моста;
15 — защитная панель; 16— блокировка люка; 17 — щиток вспомогательных цепей; 18 — линия пнтаиия, освещения и сигнализации; 19 — линия питания аварийного освещения 24 В.
в электроприводах переменного тока приведены в табл. 3. В таблице рекомендуются ограничения только для ку-
Таблица 3
Мощность двигателя, кВт Режим работы кранов
л с т | ВТ или ВТН
До 10 Кулачковый Кулачковый Кулачковый Магнитный
10—30 Магнитный Я
30—50 Магнитный я
Свыше 50 Магнитный Я » я
лачковых контроллеров. Магнитные контроллеры могут применяться во всех обоснованных случаях.
Защита крановых электромеханизмов
По своему назначению, специфике работы и конструктивным особенностям краны с электроприводами относятся к категории оборудования, имеющего повышенную опасность, что объясняется самим процессом работы кранов на площадках, где находятся люди и ценное оборудование.
Наличие неизолированных токоподводов и сам процесс перемещения грузов в зоне работы людей требуют 14
не только высокой квалификации и внимания персонала, обслуживающего краны, но и целого ряда предохранительных и защитных мер конструктивного характера. К таким защитным мерам можно отнести средства защиты от электротравм вследствие прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, защиту элементов электропривода от опасных перегрузок, защиту от токов короткого замыкания и защиту от перехода механизмами допустимых положений. Общие требования по безопасности кранового электрооборудования сформулированы в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», а также в «Правилах устройства электроустановок» (гл. 1-3; 1-4; V-4).
Основным элементом защиты от прикосновения к токоведущим частям является полное ограждение всех токоведущих элементов в кабине крана, а также введение блокировок, связанных с отключением электропитания тех элементов вне кабины крана, которые имеют .открытые токоведущие части. В частности, на мостовых кранах блокируется выход на мост в места расположения троллеев и коммутационной аппаратуры. На строительных кранах вся крановая аппаратура и блок питания полностью изолируются от возможности прикосновения.
В соответствии с правилами устройство подачи питания на кран должно иметь блокировку с индивидуальным ключом. Подачу питания можно осуществить только после освобождения блокировки с помощью индивидуального ключа при закрытой двери шкафа питания. При питании от одних троллев нескольких кранов необходимо иметь специальный ремонтный участок, так называемый ремонтный загон, где можно обеспечить полное отключение троллев.
Перегрузкой кранового механизма считается появление на валу двигателя момента, превышающего расчетную величину. Причиной перегрузки может быть неисправность механизма, тормоза или заедание крюка по разным эксплуатационным причинам. Назначение защиты — отключить электродвигатель при возникновении перегрузки. При этом чем меньше время срабатывания защиты, тем меньше вероятность повреждения электромеханизма. Требованию достаточно быстрого срабатывания удовлетворяют токовые электромагнитные реле защиты, воздействующие на аппарат размыкания глав-
ной цепи. Однако токовые реле применимы только для двигателей постоянного тока или для асинхронных двигателей с фазным ротором, где величина тока при нормальном пуске ограничивается заранее заданными пределами, значительно меньше тока короткого замыкания. Двигатели с короткозамкнутыми роторами должны защищаться тепловыми реле.
Ток срабатывания электромагнитного реле защиты, называемый током уставки срабатывания, должен превышать максимальный ток, возможный при пуске электродвигателя в нормальных условиях, т. е. ток уставки должен быть на 10—20% больше суммы тока нагрузки и избыточного тока, необходимого для разгона механизма с заданным ускорением.
Практически ток уставки соответствует 220—250% тока двигателя при наибольшей установившейся нагрузке. Для механизма подъема — это подъем максимального расчетного груза, для механизмов передвижения — перемещение тележки, моста или вращающейся части с наибольшим грузом. При этом для механизмов перемещения, работающих на открытом воздухе, должно учитываться сопротивление ветра. При регулировке защиты электроприводов крана в конкретных условиях эксплуатации величина уставки срабатывания выбирается минимально допустимой при нормальном функционировании механизмов.
Вероятность короткого замыкания в крановых электромеханизмах выше, чем у стационарных промышленных установок, поэтому защита от коротких замыканий является важным элементом электробезопасности крапов. Задача защиты проводов от токов короткого замыкания осложняется большим диапазоном мощности двигателей в пределах одного крана. В соответствии с Правилами устройства электроустановок защитные аппараты должны иметь кратность тока срабатывания мгновенной защиты проводов не выше 450% длительного тока защищаемой цепи. Этими же правилами для приводов, работающих с повторно-кратковременной нагрузкой, величину тока повторно-кратковременного режима определяют по формуле
г — т 0’875 zo\
ПВ ДЛ
V 100
т. е. при ПВ=4О»/о /Пв=40% = 1 >4
Таким образом, кратность тока уртавки Защиты к номинальному току двигателя и аппаратов для крановых установок должна быть не выше 320%.
Помимо защиты с помощью токовых реле при раз» ветвленной схеме и большой мощности питающего трансформатора может быть применена дополнительная защита автоматическим выключателем с электромагнитным расцепителем.
В табл. 4 приведены данные по допустимым нагрузкам проводов, уставкам защиты различных устройств и номинальным токам крановых коммутационных аппаратов. Выбор сечений проводов и номинальных токов коммутационных аппаратов должен быть согласован с уставками защиты в пределах данных табл. 4.
Таблица 4
Сечение провода, мм2 Допустимая длительная нагрузка, А Ток устав* ки защитного реле, А, не более Номинальный ток уставки автомата, А, не менее Ток мгновенной отсечки автомата, А, не менее Номинальный тек аппарата при ПВ=40%, А
Открыто проложенный провод Провод в трубе
1,5 23 19 55 10 70 10
2,5 30 27 80 16 100 20
4,0 41 38 120 25 150 30
6,0 50 46 130 25 160 60
10,0 - 80 70 240 40 280 100
16,0 100 85 330 60 400 100
25,0 140 115 480 80 550 200
35,0 170 140 550 85 650 200
50,0 215 185 . 700 100 800 200
70,0 * 245 2(0 800 140 900 300
95,0 300 250 1 ОСО 170 1 100 300
120,0 350 300 1 100 200 1 200 300
Поскольку в пределах одного крана применяется несколько механизмов.с различными мощностями, расстановка по фазам реле токовой защиты осуществляется таким образом, чтобы при допустимых токах для выбранных сечений проводов и ожидаемой вероятности одновременной работы отдельных электроприводов защищалась каждая фаза каждого из электроприводов. Это сложное и противоречивое условие может быть выполнено, если уставка защиты от перегрузки осуществляется не менее чем в одной фазе при кратности тока 220— 2—554 17
250% номинального тока Даннбго двигателя И кратностях тока защиты в остальных фазах не выше 320% допустимого тока для проводов и аппаратов по табл. 4.
Защита электроприводов крана плавкими предохранителями недопустима и на практике не применяется, так как при сгорании предохранителя в одной фазе возможна аварийная ситуация во время спуска груза. Защиту от коротких замыканий в цепях управления следует осуществлять предохранителями или автоматическими выключателями с уставками не выше 20 А. При общем токе цепи управления выше 20 А необходимо вводить дополнительные секционные ступени защиты с током секций не более 20 А. Однако срабатывание защиты в одной секции не должно приводить к аварийным сш туациям в общей системе электропривода.
Работа двигателей и перемещение рукояток управления крановыми установками должны находиться под непрерывным контролем крановщика. Самопроизволь- ный пуск кранового механизма абсолютно недопустим, так как может привести к несчастному случаю, поэтому в аппаратуре защиты должны быть приняты меры, исключающие самопроизвольное включение.
Постейшей и наиболее распространенной защитой от самопроизвольного пуска двигателей является схема включения защитного контактора через контакты контроллеров, замкнутые в нулевом положении и шунтируемые цепью с подхватывающими контактами контактора защиты. Срабатывание любого аппарата защиты (реле защиты, конечного выключателя или кратковременное прекращение питания) приводит к отключению аппарата защиты. Повторное включение аппарата защиты возможно только при переводе всех контроллеров в нулевое положение, а для некоторых схем еще и при дополнительном нажатии кнопки восстановления защиты.
Защита от перехода механизмами предельного положения, осуществляемая конечными выключателями, применяется для всех механизмов подъема, а также для механизмов передвижения со скоростями перемещения выше 30 м/мин. Технические данные применяемых конечных выключателей приведены в табл. 5. Контакты конечных выключателей включаются в цепь, образующую схе'му нулевой защиты.
Описанные выше виды защиты используются в крановых электроприводах в пределах магнитных контрол-
Тип выключателя Назначение выключателя Число цепей Скорость механизма, м/мин
КУ 704 Механизмы горизонталь ного перемещения. Рычаг с самовоз-вратом 2 5—150
КУ 703 Механизмы подъема. Самовозврат под действием груза 2 1—80
КУ 704 Переключатель направления движения 2 3—100
<0 КУ 706 Механизмы горизонтального перемещения; привод с двумя рычагами 2 / 10—300
Отключаемый ток, А Частота включений в час Электрическая износоустойчивость, циклы
постоянный переменный ток до 500 В
110 в 220 В
2,5 1,5 10 600 300 000
2,5 1,5 10 600 300 000
2,5 1,5 10 300 300 000
2,5 1,5 10 600 300 000
Рис. 2. Схема цепей управления защитной панели крана.
а — при управлении контроллерами: б — при управлении магнитными контроллерами; П — подъем; С — спуск; ГП — главный подъем; ВП — вспомогательный подъем; В — вперед; Н — назад; Т — тележка; М — мост; 1П—ЗП — предохранители; КВ— кнопка «Возврат»; КЛ— контакт люка; /IB — аварийный выключатель; Л — контактор линейный; ПП — переключатель проверки; МР1, МР2 — контакты максимальных групповых реле; КВВ, КВН — конечные выключатели; РП— положение «Проверка»; Р — положение «Работа».
леров, имеющих узлы максимально нулевой защиты, или в виде самостоятельных аппаратов защиты, назы-ваемых защитными панелями. Промышленность изготовляет защитные панели двух типов: на номинальный ток 160 А типа ПЗКБ 160 и на номинальный ток 400 А типа ПЗКБ 400. В защитной панели размещаются рубильник, сблокированный с индивидуальным замком, линейный контактор защиты, а также группа максимальных токовых защитных реле.
Число реле, устанавливаемых в защитных панелях, зависит от числа защищаемых двигателей (минимальное число реле — 2, максимальное число реле — 7). В табл. 6 приведена шкала токов крановых максимальных токовых реле типа РЭО 400 и пределы регулирования этих реле. На рис. 2 приведена схема цепи управления защитной панели ПЗКБ 160 на 160 А для защиты четырехмоторного крана.
Конструктивно защитная панель представляет собой металлический шкаф с установленными в нем аппара-20
Допустимый ток, А
Допустимый ток. А
Пределы регулирования тока, А
Пределы регулирования тока, А
1
2
3
4
320 160 100
40
480
240
150
60
420—1 280 210—640 130—400
52—160
38
15
9
33—100
13—40
8—24
тами. Шкаф закрыт дверью с замком. Второй замок сблокирован с главным рубильником. 'Обычно защитные панели располагаются в кабине управления краном.
2. КОММУТАЦИОННАЯ АППАРАТУРА
Контакторы и реле
Контакторы и реле используются в системах управления крановыми механизмами для осуществления коммутации тока в главных цепях при дистанционном управлении. В крановом электроприводе употребляются контакторы и реле, имеющие только электромагнитный привод включения. Применение в крановом электроприводе контакторов является следствием высокого уровня требований по числу включений, необходимости исключительно надежной коммутации цепей при самых разнообразных нагрузках и возможностью дистанционного управления с помощью малогабаритных командо-конт-роллеров. Поскольку коммутация цепей в схемах кранового. электропривода осуществляется в самых разнообразных условиях нагрузок, частоты вращения, частоты включений и реверсов электродвигателей, условия работы контакторов относятся к наиболее тяжелой категории как по числу включений, так и по условиям коммутации. В связи с этим для крановых механизмов регламентируется применение контакторов IV группы по ГОСТ 11206-70, характеризующихся частотой включений до 1 200 в час и общим числом циклов «включения — отключения» не менее 10 млн. за срок службы.
В соответствии со шкалой номинальных токов в крановом электроприводе на переменном токе используются шесть величин контакторов, имеющих следующие номинальные токи: 10, 25, 63, 160, 250, 400 А. На постоянном токе используются пять величин контакторов, имеющих номинальные токи: 63, 160, 250, 400, 630 А. Контакторы на токи меньше 63 А могут быть рекомендованы для использования в цепях управления или в цепях, где токи короткого замыкания ограничены сопротивлением монтажных проводов и не превышают 10—20-кратного значения номинальных токов этих аппаратов.
Для коммутации в главных цепях предпочтительным является применение контакторов с номинальными токами 63 А и выше. По условиям коммутации контакторы, применяемые в крановом электроприводе, должны быть рассчитаны на размыкание токов в интервале 4— 10/п при напряжении постоянного тока до 440 В и напряжении переменного трехфазного тока 380—500 В.
Контакторы постоянного тока. На рис. 3 приведена конструкция контактора постоянного тока тяжелого режима, обладающего особо высокой износоустойчивостью. Контактор состоит из основной скобы магнитопровода 4, на котором закреплены контактная система с неподвижным контактом 2 и узлом дугогашения 1, а также сердечник электромагнита с катушкой 6 и узел блок-кон-тактов. Подвижный контакт расположен на якоре магнитопровода 5. В свою очередь якорь может поворачиваться на призматических опорах основной скобы под действием электромагнита 6. Контакт связан с якорем через контактодержатель 3 и может перемещаться, поворачиваясь относительно точки опоры. Фиксация подвижного контакта в начальном положении осуществляется с помощью контактной пружины 7. При повороте якоря под действием электромагнита подвижный контакт касается неподвижного, затем при движении якоря происходит поворот контакта относительно якоря и пружина контакта сжимается. Одновременно происходит перемещение поверхностей касания контактов друг относительно друга до положения полного включения контактора. После касания контактов вплоть до полного включения нажатие на контакты определяется величиной усилия, развиваемого контактной пружиной независимо от величины износа контактных поверхностей. При каждом включении благодаря перемещению кон-
1
Рис. 3. Контактор постоянного тока.
тактов относительно друг друга происходит автоматическое притирание контактных поверхностей, обеспечивающее надежное электрическое соединение. При отключении электромагнита якорь под действием собственной массы и усилия отключающей пружины возвращается в исходное положение. Возникающая при расхождении контактов электрическая дуга под действием электромагнитных сил дугогасительного устройства сходит с контактов и перемещается по дугогасительным рогам в пределах дугогасительной камеры. За счет ох-
лайсдеййя дуги о стеики дугбгасйтелыюй камеры пройс-ходят активный процесс деионизации и размыкание цепи. Эффективность электромагнитного дугогашения пропорциональна размыкаемому току и обратно пропорциональна запасенной в размыкаемой цепи электромагнитной энергии, которая в свою очередь пропорциональна величине индуктивности цепи. С учетом этого обстоятельства наиболее благоприятная коммутация происходит в интервале токов от 20 до 400% номинального. При токах ниже 20% номинального и номинальном напряжении контакторы постоянного тока имеют так называемую зону критического тока, при котором процесс коммутации затягивается или вообще цепь не размыкается. Поскольку в зоне критических токов контакторы постоянного тока не могут обеспечить надежной коммутации,- выбор номинальных токов контакторов должен проводиться, исходя из условия коммутации в интервале от 20 до 400% номинального тока. Предельная коммутационная способность контакторов составляет 1 000% номинального тока. Технические данные контакторов постоянного тока, применяемых в крановом электроприводе, приведены в табл. 7. При часто-
Таблица 7
Тип контактора
Механическая износоустойчивость, циклы
о
£ Р
СЧ X S о 5* X * сч О -$• ч
КП В 602 КПВ 603 КПВ 604 КПВ 605 КПД ПО КПД 121
КПД 113
КПД 114
100
160 250 630
25
60
160 250
1 203
1 200
1 200
1 200
600
600
600
600
440
600
600
600
440
440
440
440
440
640
1 000
2 500
100
240
640
1 000
100
160
250
630
25
60
160
250
20x10е 20x10е 20x10е 20x10е 10X10® 10x10е 10Х Юе 10x10е
1ХЮе 1x10е 1x10е 1x10е 1x10е 1x10е 1x10е 1x10е
30
40
50
70
12
20
25
40
4
4
4
4
2
2
2
2
те включений 20—30% максимальной контакторы в крановом режиме могут использоваться для коммутации цепей с токами до 150% Номинального. Наоборот, при частоте включений свыше 600 в час использование контакторов при токах свыше 80%. номинального не реко-24
мендуется. Контакторы КПВ 602 — КПВ 604 и также контактор КПД 121 могут иметь две или одну пару замыкающих главных контактов. Контакторы КПВ 605, КПД ПО, КПД 113 и КПД 114 имеют одну пару замыкающих главных контактов. Контакторы всех типов кроме КПД ПО имеют исполнение с размыкающими главными контактами, однако следует учесть, что коммутационная способность этих конструктивных исполнений в 2 раза ниже, чем у замыкающих контактов.
Контакторы переменного тока. В крановом электроприводе используются две группы контакторов переменного тока. Для крановых механизмов легкого режима с частотой включений до 150 в час, а также в цепях с небольшими токами используются магнитные пускатели с номинальными токами от 10 до 40 А. Для механизмов тяжелого режима с большой частотой включений используются контакторы переменного тока серии КТ 6000 повышенной износоустойчивости с номинальными токами 160 и 250 А. Для механизмов тяжелого режима используются модификации контакторов постоянного тока серии КПВ 600, рассчитанные для коммутации цепей переменного тока. Эта модификация имеет серийное обозначение КТПВ 600. Втягивающие катушки пускателей и контакторов серии КТ 6000 получают питание от сети переменного тока. Втягивающие катушки контакторов серии КТПВ должны получать питание от сети постоянного тока.
На рис. 4 приведена конструкция контактора переменного тока серии КТ 6000, наиболее широко применяемая в крановых магнитных контроллерах. Контактор имеет шихтованный магнитопровод переменного тока поворотного типа 7. Магнитопровод связан с главным валом контактора 6, закрепленным на двух опорах 2. Вал выполнен в виде пластмассовой детали, на которой размещаются контактные рычаги 4 и подвижные кон-« такты. Узлы неподвижных контактов 5, включающие контактную систему, выводные зажимы и дугогасительную систему, монтируются на металлической рейке 1, которая в свою очередь является основанием контактора. У двухполюсных-и трехполюсных контакторов электромагнит располагается сбоку, а у четырехполюсных контакторов посередине, между двумя полюсами. Узел блок-контактов 3 располагается на стороне, противоположной приводному устройству. Контакторы
Рис. 4. Контактор переменного тока.
имеют мощную дугогасительную систему с электромагнитным дугогашением. Применение поворотной системы привода обеспечивает высокую электрическую и механическую износоустойчивость.
Магнитные пускатели на токи 10 и 25 А имеют прямоходовую магнитную систему и мостиковые главные контакты без специальных устройств дугогашения. Магнитные пускатели на токи 40 А имеют поворотную магнитную систему, мостиковые контакты и дугогашение с применением деионных решеток. В табл. 8 приведены технические данные контакторов переменного тока и магнитных пускателей, используемых в крановом электроприводе.
При использовании контакторов серии КТ 6000 и КТПВ в электроприводах кранов легкого и среднего режима наибольшая нагрузка (номинальный ток электродвигателя) не должна превышать 130% номинального тока контактора, а для механизмов тяжёлого режима с частотой включений до 600 в час контакторы должны выбираться по номинальному току. Для механизмов тяжелого и весьма тяжелого режима работы с частотой включений выше 600 в час рекомендуется выбирать контакторы с электромагнитным приводом постоянного тока и токами нагрузки, не превышающими 80% номинального тока.
Реле управления. В магнитных контроллерах кранов применяются следующие виды реле: а) реле времени, предназначенные для передачи командных импульсов с задержкой на определенное время; б) реле напряжения, предназначенные для срабатывания при определенном напряжении на зажимах катушки; в) реле максимального тока (максимальное реле), срабатывающее при определенном значении тока, проходящего по втягивающей катушке; г) тепловые реле, срабатывающие при определенных значениях тока в течение некоторого интервала времени.
Значения величин срабатывания, на которые регулируются реле, называются уставками реле.
В кечестве реле времени в крановом элетрооборудо-вании используются реле с электромагнитным приводом серии РЭВ 800, имеющие задержку времени на отпадание якоря после отключения катушки за счет наведения вихревых токов в массивном алюминиевом основании или медной гильзе, надетой на магнитопровод.
Класс аппарата Тип аппарата Номинальный ток, А Максимальная частота включений в час
Магнитные П6-100 10 1 200
пускатели ПМЕ-200 25 600
ПАЕ-300 40 600
Контакторы с КТ 6020 160 1 200
цепью управления переменно- кт 6030 250 1 200
го тока КТ 6040 400 1 200
Контакторы с КТП 121 63 600
цепью управления постоянного КТПВ 623 150 1 200
тока КТПВ 624 250 1 200
КТП 6040 400 1 200
Таблица S
Максимальное напряжение, В Ток включения, А Ток отключения прн частоте включений до 600 в час, А Механическая износоустойчивость, циклы Электрическая износоустойчивость, циклы Максимальное-число блок-контактов
500 60 10 10X10® 0,3X10® 2
500 140 25 5X106 0,2X10® 4
500 240 40 5ХЮ6 0,2X10® 4
5С0 950 160 юхю® 0,5ХЮ® 4
500 1 5С0 250 юхю® 0,5ХЮ® 4
500 2 400 400 5ХЮ® 0,5ХЮ® 4
380 250 63 юхю® 1,охю® 2
380 950 160 20ХЮ® 1 ,охю® 4
380 1 500 250 20ХЮ® 1,0X10® 4
500 2 400 400 юхю® 0,5X10® 4-
Якорь реле этого типа с коптактоДерЖатеЛем контактных мостиков опирается на призматическую оконечность ярма магнитопровода и удерживается в отключенном положении с помощью регулировочной пружины. При повороте якоря после подачи питания на втягивающую катушку контактные мостики замыкают или размыкают соответствующие цепи блок-контактов. В зависимости от установки, принятой при монтаже, реле могут иметь два или три перестраивающихся блок-кон-такта. Регулирование времени отпадания якоря (отключение реле) производится двумя способами: грубо — толщиной прокладки из немагнитного материала между якорем и сердечником; более точно — натяжением отключающей пружины. Для увеличения выдержки времени нужно применять более тонкую прокладку, и ослаблять натяжение пружины. По величине времени отпадания реле имеют четыре модификации с пределами регулирования времени: 0,25—1,0; 0,8—2,5; 2—3,5; 3—5 с, причем время, необходимое для зарядки реле, составляет 0,5—0,9 с. Напряжение срабатывания реле находится на уровне ниже 65% номинального напряжения катушки. В свою очередь катушки реле могут иметь следующие номинальные напряжения: 24, 48, ПО, 220 В.
Реле серии' РЭВ 800 имеет исполнение без выдержки времени и используется как реле напряжения. Интервал регулирования напряжения срабатывания 30—80% номинального напряжения катушки. Это же реле с последовательными катушками может быть использовано в качестве реле минимального тока. Шкала номинальных токов катушек реле: 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6; 10; 16; 25; 63; 100 А. Напряжение, при котором якорь реле отпадает, лежит в пределах 20—35% напряжения срабатывания. Механическая износоустойчивость всех исполнений реле РЭВ 800 до 10X10* циклов.
Для защиты крановых электродвигателей от перегрузок применяются реле максимального тока мгновенного действия типа РЭО 400. Эти реле могут использоваться как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока. Катушки включаются последовательно в защищаемую цепь. Шкала токов и пределы регулирования реле приведены в табл. 6. На рис. 5 приведен общий вид однополюсного исполнения. Реле .состоит из двух основных узлов: электромагнита 2 и размыкающего блок-контакта 1. Катушка электромагнита 3 располо-
Рис. 5. Максимальное реле переменного тока.
жена на трубке 4, в которой свободно перемещается якорь. Положение якоря в трубке регулируется и определяет величину тока срабатывания реле. При возрастании тока в катушке выше значения тока срабатывания якорь поднимается вверх и толкателем воздействует на контактный узел. После отключения тока возврат якоря происходит под действием собственной массы. Помимо однополюсного реле имеются трех- и четырехполюсные исполнения, имеющие число электромагнитов, соответствующее числу полюсов, и один общий контактный узел. Передача усилия от любого электромагнита к контактному узлу осуществляется через общую скобу.
Для защиты асинхронных короткозамкнутых электродвигателей могут применяться тепловые реле, так как использование реле максимального тока для этих электродвигателей по понятным причинам исключается. В настоящее время известно много различных конструкций тепловых реле, принцип действия которых основан биметаллических пластин косвенном нагреве их током
в защищаемой цепи. По условиям защиты реле не должно отключать электродвигатель при токе до 110% номинального и, наоборот, должно, безусловно, защищать его от недопустимых тепловых нагрузок при токе короткого замыкания. Кроме того, желательно, чтобы реле защищало электродвигатель от тока перегрузки, максимально приближенного к току несрабатывания (например, перегрузке током 130% номинального). Наилучшими защитными характеристиками обладают тепловые реле серии ТРТ. Рел этого типа не срабатывают при токе 110% номинального и температуре окружающей среды до 40 °C. При токе перегрузки 135% номинального реле срабатывает за время не более 20 мин, а при токе
на эффекте деформации при непосредственном или
600% номинального — за время 2—15 с. Реле имеют следующую шкалу номинальных токов: 1,75; 2,5; 3,5; 5; 7; 9; 11,5; 14,5; 18; 22; 28 и т. д. до 550 А.
Коммутационная способность блок-контактов всех типов реле не ниже 1,0 А на постоянном токе при напряжении 220 В и 10 А на переменном токе при напряжении 380 В.
Кулачковые контроллеры
Наиболее простым устройством для управления крановыми электромеханизмами являются кулачковые контроллеры. Хотя кулачковые контроллеры уступают магнитным контроллерам в отношении износоустойчивости, удобства и легкости управления, применение их для управления крановыми электромеханизмами легкого и среднего режимов работы является предпочтительным. Более того, совершенствование конструкции кулачковых контроллеров и методов их использования позволяет постепенно расширять область их применения, особенно для объектов, не имеющих квалифицированного технического наблюдения. ।
Конструкция современных кулачковых контроллеров характеризуется моноблочностью коммутационных элементов при малых размерах устройства. На рис. 6 представлен общий вид наиболее широко используемого кулачкового контроллера ККТ 60А. Этот кулачковый контроллер используется для управления электродвигателями переменного тока мощностью до 30 кВт, а модификация контроллера, имеющая типовое обозначения ККТ 68А, предназначается для управления электродвигателями мощностью до 50 кВт.
В корпусе контроллера 7, изготовляемого из алюминиевого сплава, размещаются в два ряда пластмассовые рейки 6 с 12 коммутационными элементами. Привод коммутационных элементов осуществляется с помощью кулачкового барабана 5, на котором расположены шесть кулачковых шайб. Кулачковые шайбы имеют определенный профиль для создания необходимой последовательности коммутации пары контактных элементов. Поворот кулачкового барабана осуществляется рукояткой 4.
Контакты 2 контроллера выполнены из меди. Неподвижные контакты укреплены непосредственно на пласт-
Рис. 6. Кулачковый контроллер переменного тока,
массовых рейках, а подвижные контакты установлены на контактных рычагах 3 с шарнирно-пружинной связью между рычагом и контактом. Электрическая связь подвижных контактов с выводными зажимами осуществляется через гибкое соединение 1. При набегании гребня -'кулачковой шайбы на ролик контактного рычага последний поворачивается и контакты размыкаются. Наоборот, при сходе ролика с гребня шайбы рычаг под действием возвратной пружины переводит контакты в замкнутое состояние. Коммутация тока контактами контроллера естественная. Для предотвращения перебросов дуги между элементами при размыкании больших токов с внутренней стороны крышки контроллера укреплены камеры, отделяющие элементы друг от друга.
Кулачковые контроллеры постоянного тока имеют ; индивидуальные элементы с аналогичным принципом действия. Однако для гашения дуги при размыкании цепи постоянного тока в контроллерах предусматриваются узлы дугогашения на каждом из элементов, коммутирующих ток главной цепи. Конструкция узлов дугогашения аналогична соответствующим узлам контакторов.
На рис. 7 приведена схема кулачкового контроллера для управления электродвигателями переменного тока с фазным ротором. Часть, относящаяся к контроллеру, обведена тонкими пунктирными линиями. Вне этого контура показаны электродвигатель, резисторы, контакты конечного выключателя, с которыми контроллер связан электрически. Включение электродвигателя и изменение направления вращения осуществляются четырьмя кулачковыми элементами под номерами А7, КЗ, К5, К7, которые коммутируют и меняют последовательность чередования двух фаз обмоток статора. Питание третьей фазы статора электродвигателя осуществляется непосредственно от защитного устройства. Пятью контактными элементами К2, К4, Кб, К8, КЮ Осуществляется коммутирование ступеней резистора ротора; для создания пяти ступеней пуска и регулирования коммутация ступеней резистора осуществляется по несимметричной системе. Три контактных элемента К9, КП, К12 используются для обеспечения функционирования нулевой защиты.
На схеме изображено состояние контактов, когда кулачковый барабан находится в нулевом положении. Состояние контактов на различных рабочих положениях 3-554 < 33
Рис. 7. Схема кулачкового контроллера ККТ 61 А.
Д — электродвигатель; ТМ — тормозной электромагнит; Л — линейный контактор; АВ — аварийный выключатель; П — предохранитель; КВН, КВВ — конечные выключатели; МР— максимальные реле; КВ — кнопка выключения: КЛ — контакт люка; Р1—Р6— резисторы; KI—К12 — контакты контроллера.
характеризуется таблицей замыкания контактов. Кружками обозначено замкнутое состояние контактов на соответствующих положениях. В модификации контроллера для электродвигателей мощностью до 50 кВт обмотки статора коммутируются контактами двух контакторов реверса. Команда на включение контакторов подается через соответствующие контакты контроллера. Поскольку роторный ток больше номинального тока контактных элементов, сопротивления в цепи ротора включены в две параллельные группы, а по контактным элементам.проходит ток до 60% номинального тока роторной обмотки электродвигателя. Схема контроллера дана на рис. 8.
В табл. 9 приведены основные технические данные крановых кулачковых контроллеров, изготовляемых промышленностью. Номинальной мощностью контроллера является мощность управляемого им двигателя при номинальном напряжении и номинальном токе, отнесение к режиму работы ПВ = 40%. Номинальная частота включения кулачковых контроллеров до 300 в час. Однако допустима, работа при повышенном числе включений до 34
Тип контроллера Род тока Исполнение двигателя Назначение кранового механизма Особенности использования в схеме
ККП 101 Постоянный Последовательного возбуждения Передвижения тележки, моста, поворот —
ККП 102 Постоянный Последова -тельного возбуждения Подъем —-
ККТ 61А Переменный Асинхронн ый с фазным ротором Все типы механизмов Для одного двигателя
Число положений Ток при режиме ПВ=40% о эле-100%, А S о ш о о< Мощность, кВт а
Вперед, поди ем Назад, спуск якоря, статора ротора Ток кулачковог мента при ПВ= Наибольший пу ток двигателя, 220 В 380 В Износоустойчив при номинально ности, циклов
6 6 100 — 100 250 20 / 100 000
5 5 100 — 100 250 20 — 100 000
5 5 100 100 60 200 22 30 500 000
£ го
Маса
90
40
15
Тип контроллера Род тока Исполнение двигателя Назначение кранового механиз.ма Особенности использования в схеме
ККТ 62А Переменный Асинхронный с фазным ротором Передвижение моста Для двух двигателей. Используется совместно с контакторным реверсором типа ДР 160
ККТ 68А Переменный Асинхронный с фазным ротором Все типы 1 механизмов Для одного двигателя. Используется совместно с контакторным реверсором типа ДР 160
ККТ 63А Переменный Асинхронный короткозамкнутый Все типы механизмов Для одного двигателя
Продолжение табл.. 9
Число положений Ток при режиме ПВ=40% Ток кулачкового элемента при ПВ=100%, А 1 Мощность, кВт юсть й мсщ-
Вперед, подъем Назад, спуск якоря, статора ротора Наибольший п> ток двигателя, 220 В 380 В Из Н ОСО у СТОЙЧШ при номинально иости, циклов Масса, кг
5 5 — 100 60 200 2X22 2X30 500 000 15
5 5 — 150 60 300 45 75 500 000 15
1 1 60 — 60 200 11 15 500 000 15
Рис. 8. Схема кабачкового контроллера ККТ 68А.
Д — двигатель; ТМ — тормозной электромагнит; Н, В — контакторы направления реверсора; КВВ, КВН — конечные выключатели; Р1—Р15 — резисторы; К1—К11 — контакты контроллера.
600 в час, если мощность управляемого двигателя не превышает 50% указанной в табл. 9.
Привод кулачковых контроллеров на постоянном токе осуществляется с помощью маховичка, а на переменном токе — с помощью рукоятки. Усилие на рукоятке — до 70 Н, а на маховичке — 70—100 Н. Каждое рабочее положение, а также нейтральное положение имеет фиксацию, причем фиксация нулевого положения более сильная, чем у рабочих положений, с тем чтобы крановщик по усилию фиксации ощущал установку контроллера в нулевое положение.
Магнитные контроллеры
Магнитные контроллеры являются наиболее универсальным средством управления крановыми электроприводами. Высокий уровень механической и электрической износоустойчивости магнитных контроллеров является одним из наиболее важных условий их использования. В некоторых случаях, по условиям компоновки крановых механизмов, невозможно применить непосредст
венное управление для маломощных электроприводов легкого режима (на строительных башенных кранах). В этих случаях использование магнитного контроллера диктуется условием дистанционного управления.
В комплекте магнитного контроллера объединяется панель с электромагнитными аппаратами дистанционного управления, а также орган управления — команде-контроллер или кнопочный пост. Панели с аппаратурой, называемые в дальнейшем магнитными контроллерами, размещаются, как правило, на закрытых для доступа площадках кранов и поэтому имеют открытое исполнение. Однако при установке магнитных контроллеров на открытых для доступа площадках они должны размещаться в стальных шкафах с запирающимися дверями. Крановые магнитные контроллеры имеют большое количество конструктивных исполнений с различными схемами и техническими характеристиками. В табл. 10 приведены основные технические данные крановых магнитных контроллеров постоянного тока, а в табл. 11—технические данные крановых магнитных контроллеров переменного тока.
Изготовляемые промышленностью крановые магнитные контроллеры объединяются в две группы: магнитные контроллеры кранов общего назначения; магнитные контроллеры кранов металлургического производства.
Магнитные контроллеры постоянного тока имеют одно исполнение—металлургическое, а большая часть магнитных контроллеров переменного тока имеют оба конструктивных исполнения. С целью повышения надежности и износоустойчивости в магнитных контроллерах переменного тока металлургического исполнения цепи управления, включая катушки контакторов, выполняют на постоянном токе. Магнитные контроллеры рассчитаны на работу при частоте включений до 1200 в час.
К преимуществам применения магнитных контроллеров по сравнению с кулачковыми можно отнести следующие:
а) для управления магнитными контроллерами независимо от мощности двигателя применяются малогабаритные командо-контроллеры, требующие малой затраты энергии со стороны оператора и удобно размещаемые в кабине;
б) срок службы магнитных контроллеров при одинаковых нагрузках в 4—7 раз выше, чем у кулачковых
Тип Режим работы механизмов Назначение
II 150 Т, ВТ, ВТН для кранов общего назначения и металлургического производства Механизмы передвижения, один двигатель
П 300
П 600
ДП 60 Механизмы передвижения, два двигателя
ДП 150
ДП 300
ПС 150 Механизмы подъема, один двигатель
пс зоо
ПС 600
ДПС 150 Механизмы подъема, два двигателя
ДПС 300
ДПС 600
Напряжение, В Мощность при ^режиме ПВ=40%, кВт Тип коман-до-контрол-лера Износоустойчивость, мил-лиэнов циклов Масса, кг
220 440 3—35 9—70 КП 1214 1 150
220 440 35—75 70—150 220
220 75—125 КП 1210 400
220 2X1,8—2X10 КП 1214 1 150
220 2X9—2X35 . 250
220 440 2X25—2X75 2X70—2X150 400
220 440 9—35 9—70 КП 1215 1 150 ~ 200
220 440 35—70 70—150
220 75—125 КП 1221 400
220 440 2X9—2X35 2X9—2X70 КП 1219 1 260
220 440 2X35—2X70 2X70—2X150 400
220 2X75—2X125 _КП 1220 800
о
Тип Режим работы механизмов Назначение Напряжение, В
ТА 161 Л, С, Т, общего назначения Механизмы передвижения, без защиты 220
380
ДТА Механизмы передвижении; два—четыре двигателя; без защиты 220 380
ТСА 161 Механизмы подъема; без защиты 220 380
ТАЗ 160 Механизмы передвижения, с защитой 220 380
ТС АЗ 160 Механизмы подъема с защитой 220 380
ТСАЗ 3250 220 380
К 60 Т, ВТ, ВТН металлургическое производство С встроенной защитой Механизм передвижения 220 380
К 160 220 380
К 250 220 380
Мощность при режиме ПВ=40%, кВт Тип командо-контроллера Износоустойчивость, млн. циклов Масса, кг
До 45 До 80 КП 1201 1 по
До 2X45 До 2X80 КП 1201 150
До 45 До 80 КП 1201 110
11—45 18—80 КП 1201 150
11—45 18—80 КП 1201 150
45—75 80—125 КП 1223 150
1,4—16 1,4—30 КП 1226 2 135
17—45 35—50 235
45—75 80—125 315
Тип Режим работы механизмов Назначение
ДК 60 Т, ВТ.’ВТН металлургическое производство С встроенной защитой Механизмы передвижения; два— четыре двигателя
ДК 160
ДК 250
КС 160 Механизмы подъема
КС 250
КС 400
дкс 160 Механизмы подъема; два двига- теля
ДКС 250
КБК 1 Л, С строительные башенные краны Комплектное устройство для всех двигателей крана. Торможение вихревым тормозом
КБК 2 Комплектное устройство для всех видов двигателей крана. Динамическое торможение
Продолженае .табл. It
Напряжение, В Мощность при режиме’ПВ=40%, кВт Тип командо-контроллера Износоустойчивость, млн. циклов Массв, кг
220 380 2X1,4—2X16 2X1,4—2X30 КП 1226 2 200
220 & 380 V 2X17—2X45 2X35—2X80 450
220 380 2X45—2X75 2X80—2X125 620
220 380 17—45 11—80 КП 1204 260
220 380 45—75 80—125 400
220 380 75—90 80—125 500
220 380 2X17—2X45 2X11—2X80 560
220 380 2X45—2X80 2X50—2X125 900
380 До 30 До 20 До 2X5 До 3 — 0,5 800
380 До 30 До 20 До 2X5 До 3 — 0,5 800
контроллеров, в связи с Тем, что процесс включения и размыкания тока происходит с помощью контакторов;
в) при помощи магнитных контроллеров обеспечивается автоматизация пуска, изменения направления вращения и торможения, что позволяет повысить производительность крановых механизмов даже без увеличения мощности исполнительного двигателя. Поэтому при равных возможностях использования кулачковых и магнитных контроллеров применение магнитных контроллеров является целесообразным для механизмов, имеющих высокую производительность и соответственно повышенную частоту включений, а также при необходимости комплектовать пульт управления краном малогабаритными аппаратами управления — командо-контроллерами. Применение магнитных контроллеров становится также целесообразным, когда кабина управления находится на большом удалении от исполнительных двигателей (строительные и башенные краны), так как при этом снижаются масса и стоимость силовых кабелей.
Магнитные контроллеры обладают значительной коммутационной способностью. В предельном случае магнитный контроллер размыкает ток до 1000% номинального и в то же время может пропустить этот ток в течение 1 с, что обеспечивает достаточную термическую устойчивость на время срабатывания защиты.
Размеры панелей магнитных контроллеров, расстановка аппаратуры, конструктивные особенности определяются условиями их размещения на кранах и удобством обслуживания. Вертикальный размер панелей, как правило, не должен превосходить 1,7 м. По конструктивным признакам магнитные контроллеры объединяются в две группы: а) с аппаратурой, монтируемой на стальных каркасах (каркасно-реечная конструкция); б) с аппаратурой, монтируемой на изоляционных досках (панельная конструкция).
Все современные конструкции магнитных контроллеров имеют обслуживание с одной стороны, что позволяет обеспечить минимальную площадь зоны обслуживания.
Магнитные контроллеры каркасно-реечной конструкции (рис. 9) имеют одну ступень изоляции между токоведущими частями и корпусом. Такие изделия используются для кранов общего назначения, работающих на улице или в обычных производственных помещениях.
Магнитные контроллеры панельной конструкции (рис. 10) имеют две ступени изоляции и используются для кранов металлургического производства и других производств с большой концентрацией токопроводящей пыли.
В магнитных контроллерах всех типов шины и монтажные провода располагаются с задней стороны рамы или досок, но все болтовые соединения с аппаратами осуществляются только со стороны обслуживания. Внешние провода главных цепей в магнитных контроллерах каркасно-реечной конструкции присоединяются непосредственно к зажимам соответствующих аппаратов, а в магнитных контроллерах панельной конструкции имеются специальные выводные зажимы главной цепи. Для обеспечения обслуживания панельных конструкций с одной стороны применяются поворотные рамы. При токах до 60 А все соединения главной цепи между аппаратами выполняют проводами, при токах свыше 60 А, соединения выполняют шинами. Шины могут быть медными или алюминиевыми, однако алюминий, используемый для шин, должен быть жестким, а болтовые соединения должны достаточно часто подтягиваться.
Изоляционные панели могут выполняться из асбест-цементных плит, пропитанных в битумном составе, или стеклотекстолитовых плит. Внешние провода цепей управления присоединяются к наборным рейкам, имеющим маркировку и винтовые зажимы внешнего и внутреннего монтажа.
Монтаж цепей управления осуществляется многожильным проводом, причем для магнитных контроллеров общего назначения может применяться провод с полихлорвиниловой изоляцией, а для магнитных контроллеров металлургического исполнения следует применять провода с теплостойкой изоляцией (ПАЛ 180, РКГМ и др.) Для оконцевания многожильных проводов применяются обжимные наконечники «звездочка». Провода внутреннего монтажа крепят к каркасам, выполненным из стальных прутов, изолированных хлорвиниловыми трубками или лентами. В последнее время для укладки проводов внутреннего монтажа стали применяться пластмассовые короба, укрепленные на рамах магнитных контроллеров.
Управление магнитными контроллерами осуществляется крановыми командо-контроллерами. Общий вид командо-контроллера приведен на рис. 11. Эти командо-
Рис. 9. Крановый магнитный контроллер каркасно-реечной конструкции^
Рис. 10. Крановый магнитный контроллер панельной конструкции.
45
контроллеры имеют различные исполнения приводных рукояток, что позволяет размещать в пределах кресла крановщика до шести командо-контроллеров. Технические данные командо-контроллеров приведены в табл. 12.
Таблица 12
Серия командо-контроллеров Назначение Наибольшее число положений Наибольшее число цепей 1 Комм у тацион иая способность, А
Спуск, назад Подъем, вперед Постоянный ток ПО В | 220 В 1 Переменный ток 1 до 500 В
КП 1200 Для индивидуальной установки 5 5’ 12 2,5 1,5 10
КП 1400 КП 1500 КП 1600 КП 1700 Для установки в пределах кресла крановщика 5 5 12 2,5 1,5 10
Крановые командо-контроллеры имеют двухрядное размещение контактов на двух контактных рейках 6. Одна кулачковая шайба 4 приводит в действие пару контактных элементов на противоположных рейках. Контактные элементы имеют мостиковые контакты 5 с серебряными напайками, что обеспечивает надежный контакт в цепях управления при малых величинах коммутируемых токов и напряжений.
Рис. И. Крановый командо-контроллер. 46
Корпус 2 и крышка 1 командо-контродлера изгбтйй-ляются из алюминиевых сплавов и имеют защиту от проникновения пыли, грязи и посторонних предметов. Рабочие положения и нулевое положение кулачкового барабана фиксируются с помощью храповикового устройства фиксатора 3, причем на фиксаторе имеются также упоры крайних положений рукоятки. Подвод проводов к командо-контроллерам осуществляется через отверстие в дне корпуса.
Порядок замыкания контактов командо-контрбллеров определяется профилем шайб кулачкового барабана. Промышленность изготовляет свыше 80 исполнений, отличающихся порядком замыкания контактов. Однако при необходимости можно заказывать командо-контрол-леры с непрофилированными кулачковыми шайбами и установить желаемый порядок замыкания контактов, выпилив профиль шайб по шаблону, прилагаемому к ко-командо-контроллеру. Для более удобного размещения командо-контроллеров в пределах кресла крановщика некоторые исполнения их имеют удлиненные рукоятки с ограниченным углом поворота. В этих исполнениях рукоятка связана с кулачковым барабаном через кулисный привод, смонтированный на командо-контроллере.
Схемы типовых магнитных контроллеров. Систему управления крановыми механизмами с помощью магнитного контроллера наиболее наглядно можно проанализировать по принципиальной схеме. На принципиальной схеме с помощью условных обозначений, принятых в ГОСТ 7624-62, обозначены все элементы магнитного контроллера, а также электродвигатель, тормозной электромагнит, резисторы и т. п.
На схемах все коммутационные аппараты изображены в обесточенном положении, а контакты командо-ап-паратов, конечных и других выключателей — в положении, когда отсутствует воздействие со стороны оператора или механизма. Главные и блокировочные контакты, а также катушки электромагнитов одного и того же аппарата обозначены одинаковыми буквами. Рассматривая изменение коммутационного состояния аппаратов при изменении положения командо-контроллеров и выключателей в цепи управления магнитного контроллера, можно проследить изменение схемы включения главных цепей и, следовательно, состояние и режим работы исполнительного электродвигателя.
лз м кЛ!
Рис. 12. Схема магнитных контроллеров переменного тока подъемных механизмов с цепью управления переменного тока.
Д — двигатель; ТМ — тормозной магнит; Т — контактор тормозного магнита; КП — контактор пуска; В, Н— контакторы направления; О — контактор однофазного торможения; /7 —контактор противовключения; /У—4У — контакторы ускорения; МР — максимальные реле; РБ — блокировочное реле; 1РУ— реле ускорения; КВВ, КВН — конечные выключатели; НП — ножная педаль.
Магнитные контроллеры переменного тока для управления электродвигателями механизмов подъема мостовых кранов. На рис. Г2 и рис. 13 изображены типовые схемы магнитных контроллеров для управления электроприводами механизмов подъема крюка мостовых и козловых кранов, а также подъема крюка и стрелы портальных кранов. По принципу действия схемы в основном одинаковы и различаются лишь конструктивно. Схема на рис. 12 относится к магнитным контроллерам каркаснореечного типа с цепью управления переменного тока. 48
Рис. 13. Схема магнитных контроллеров переменного тока подъемных механизмов с цепью управления постоянного тока.
Д — электродвигатель; ТМ — тормозной магнит; 1В, 2В, !Н, 2Н — контакторы направления; П — контактор противовключения; 1У—4У — контакторы ускорения; Т, 1Т— контакторы тормозного Магнита; РБ — блокировочное реле; 1РУ, 2РУ—рълъ ускорения; РТ — реле тормоза; МР — максимальные реле; PH — реле напряжения; НП—ножной выключатель; КВВ, КВН—конечные выключатели.
Схема на рис. 13 относится к магнитным контроллерам панельного типа с цепью управления постоянного тока. Магнитные контроллеры этого типа служат для управления асинхронными трехфазными электродвигателями с фазным ротором.
Управление осуществляется с помощью командо-контроллеров, имеющих по четыре фиксированных рабочих положения режимов подъема и спуска. На положениях подъема пуск и регулирование скорости осуществляются изменением величин сопротивлений 4—554 49
резисторов, включенных в цепь обмотки ротора электродвигателя. На первом рабочем положении включены резисторы, обеспечивающие минимальный пусковой момент электродвигателя для выбирания слабины троса, однако на этом положении при подвешивании номинального груза он не должен двигаться вниз. На втором положении выводится одна ступень резистора и электродвигатель обеспечивает подъем номинального груза с малой скоростью. На третьем положении реализуется первая ступень разгона электродвигателя, причем величина пускового тока на этом положении меньше тока уставки защитных реле. Последние две ступени пуска осуществляются автоматически под контролем двух реле времени 1РУ и 2РУ.
На положениях спуска необходимо обеспечить не только пуск, но и регулирование скорости в тормозном режиме при опускании грузов. При ходе рукоятки ко-мандо-контроллера из нулевого положения начало движения на пуск происходит только на третьем положении, когда собирается схема однофазного торможения, т. е. обмотки статора электродвигателя подключены к двум фазам сети, а в цепь ротора включены резисторы через контакты контактора 1У. На этом положении может обеспечиваться спуск малых грузов со скоростью 20—30 % номинальной или спуск тяжелых грузов со скоростью 80 % номинальной.
Для снижения скорости спуска тяжелых грузов командо-контроллер возвращается во второе положение спуска. При этом электродвигатель включается в режим противовключения, т. е. обмотки статора получают питание в том же порядке, что и на положениях подъема, а в цепи ротора вводится максимальное сопротивление резисторов. На втором положении скорость спуска грузов наибольшей массы снижается до величины 40—50 % номинальной, а на первом положении движение на спуск практически приостанавливается. Таким образом, перемещая рукоятку командо-контроллера между третьим, вторым и первым положениями, можно добиться движения на спуск груза массой выше 20 % номинальной с достаточно малыми скоростями (25—30 % номинальной скорости подъема).
Четвертое положение спуска служит для спуска грузов с номинальной скоростью в режиме генераторного торможения. Спуск с малой скоростью грузов, не пре
одолевающих трения в механизме, осуществляется методом перемещения рукоятки контроллера между третьим и четвертым положениями спуска. При установке заведомо тяжелых грузов с тем, чтобы не получилось недопустимо большой скорости на третьем положении, можно сразу обеспечить включение первого или второго положений спуска, нажав педаль спуска тяжелых грузов НП.
В магнитных контроллерах, имеется встроенный узел максимально нулевой защиты, состоящей из реле максимального тока в трех фазах обмотки статора и нулевого реле, получающего питание непосредственно от зажимов сети переменного тока. В цепи нулевого реле включены контакты конечных выключателей, а также контакты максимальных реле. С помощью этого узла выполняются все виды защиты электропривода, причем срабатывание конечного выключателя одного направления не препятствует движению механизма в противоположном направлении. Питание тормозного электромагнита ТМ осуществляется через контакты контакторов тормоза, сблокированных таким образом, что при отсутствии питания в обмотках статора электромагнит тормоза также отключается. Это обеспечивает необходимую надежность механического торможения. В схеме на рис. 13 может применяться тормозной электромагнит постоянного или переменного тока по выбору потребителя. По аналогии с рассмотренными схемами строятся схемы магнитных контроллеров для механизмов с двумя приводными электродвигателями. В этом случае один командо-контроллер управляет двумя магнитными контроллерами двух электродвигателей.
Магнитные контроллеры переменного тока для управления электроприводами механизмов передвижения. На рис. 14 приведена типовая схема магнитного контроллера для управления электроприводами горизонтального перемещения крановых механизмов (передвижение моста, тележки, поворот крана, поворот тележки). В отличие от рассмотренных схем механизмов подъема схема электроприводов горизонтального перемещения имеет симметричное включение всех аппаратов для обоих направлений движения. Разгон механизмов в обоих направлениях движения производится в четыре ступени. При движении с неподвижного состояния задержка на пер-
Рис. 14. Схема магнитных контроллеров переменного тока механизмов горизонтального перемещения.
Д —двигатель; Т — контактор тормозного магнита; В, Я — контакторы направления; П — контактор противовключения; /У—ЗУ — контакторы ускорения; РБ — блокировочное реле; 1РУ—ЗРУ— реле ускорения; РП — реле противовключения; КВВ, КВН — конечные выключатели; АК—аварийная кнопка.
вом положении разгона осуществляется на время срабатывания промежуточного реле РБ и реле противотока РП. Дальнейший разгон контролируется с помощью трех реле времени 1РУ; 2РУ; ЗРУ. После разгона механизм может двигаться под действием привода или за счет свободного выбега, если командо-контроллер возвращается в нулевое положение. Для остановки механизма необходимо переключить командо-контроллер в противоположное направление движения, при этом независимо от положения рукоятки командо-контролле-ра собирается схема первого положения и происходит торможение методом противовключения. Задержка на режиме противовключения осуществляется с помощью реле РП, которое срабатывает при скорости движения в тормозном режиме выше 30 % номинальной и отпадает при остановке механизма. После остановки механизма возможен разгон в противоположном направлении.
Таким образом, в процессе оперативного торможения механический тормоз не участвует. Использование способа торможения противовключением наряду со свободным выбегом позволяет осуществить плавную остановку механизма без рывков, связанных с наложением механических тормозов. Механический тормоз вступает в действие только при срабатывании любого из видов защиты (максимальной, нулевой или конечной). Двухдвигательные электроприводы механизмов передвижения имеют аналогичные схемы магнитных контроллеров.
Магнитные контроллеры переменного тока для управления электроприводами подъема строительных кранов. В отличие от кранов, используемых в промышленности, строительные краны осуществляют подъем грузов на значительную высоту и при этом крановщик плохо видит место установки грузов.
Для обеспечения необходимой производительности скорость подъема грузов должна быть достаточно большой и в то же время скорость посадки грузов должна быть весьма малой, чтобы в условиях плохой видимости обеспечить необходимую точность монтажа строительных конструкций. Поэтому для строительных кранов применяются более сложные системы регулирования с гарантированной малой посадочной скоростью спуска.
На рис. 15 приведена схема магнитного контроллера для типовых строительных башенных кранов. С помощью магнитного контроллера осуществляется управление двумя электродвигателями механизма подъема, имеющими общий приводной вал. Первый электродвигатель является основным, обеспечивающим, подъем груза с номинальной скоростью. Этот электродвигатель имеет фазный ротор и синхронную частоту вращения 1 000 об/мин. Второй электродвигатель является вспомогательным. Он имеет короткозамкнутое исполнение и синхронную частоту вращения 250 об/мин.
На первом положении подъема оба электродвигателя подключаются к сети, причем основной электродвигатель имеет максимальное сопротивление в цепи ротора. Совместное включение электродвигателей обеспечивает малую скорость подъема. На последующих положениях подъема вспомогательный электродвигатель отключается, а из цепи ротора основного электродвигателя выво-
•^380В
~220В
НУ1 ?Г
сз лк
Л1Л2Л30
«1Н L
^РМ”В2 ЛП
С2
С1
\дг"юг
КУ2
Р35
рзе
кт кс1
_ ..—, Plg\P2AP3, ™ й-а 'у/№
<25
25 Р35
Р1
JpiT
тр
лу8'
'ТУ'РЗ Р1 Р2 РЗ
X X х
м X X RdoS
83' --------:----
Т Спуск Подъем BI&3 21 О 123
KJr&t
l4-ioz4-i
КС2
КУ _ КП2 КТ
ГРУТ" I РУ
КУи НП?
«пг
КУ PR PT
КУ1
КУ2
— 'Lr tm\
Рис. 15. Схема магнитных контроллеров механизмов подъема строительных кранов.
ДВ/ —основной электродвигатель; ДВ2 — тормозная машина; ДВЗ — двигатель гидротолкателя тормоза; Р1—Р36 — пускотормозные резисторы; КС1, КС2, КП1, ^П2 — реверсивные контакторы; КЛ —контактор линейный; КГ —контактор тормоза; К —контактор динамического торможения; Bl, В2—автоматические выключатели; РМП — максимальное реле; РК — реле контроля динамического торможения; Тр~ трансформатор динамического торможения; РУ — реле ускорения; КУ1—КУЗ — контакторы ускорения; ВЗ—В4 — выключатели цепей управления.
дятся ступени пусковых сопротивлений и он разгоняется. На первом и втором положениях спуска обмотки статора основного электродвигателя получают питание постоянного тока от понижающего трансформатора и выпрямителя, а обмотки ротора замкнуты на сопротивления резистора. Одновременно включен вспомогательный электродвигатель. Благодаря совместному включению двух электродвигателей описанными способами получается малая скорость движения 10—15 % номинальной во всем диапазоне нагрузок от холостого хода до наибольших возможных. На последующих положениях спуска вспомогательный электродвигатель отключается, а основной электродвигатель получает питание от сети при включении сопротивления в цепи ротора.
В схеме обеспечиваются ступенчатый разгон под контролем реле времени РУ и ступенчатое торможение под контролем реле времени РТ. Тормозной электромагнит механического тормоза (или двигатель электрогид-равлического толкателя) включен через отдельный контактор, а в схеме обеспечена блокировка отключения контактора тормоза при отсутствии питания обмоток статора от сети или через выпрямитель. Остальные электроприводы механизмов строительных кранов аналогичны ранее описанным и отличаются лишь значительно большей простотой.
Магнитные контроллеры постоянного тока для управления электроприводами подъема. На рис. 16 приведена схема магнитного контроллера для управления электродвигателем последовательного возбуждения механизма подъема крупного металлургического крана. Схема построена по принципу потенциометрического включения якоря электродвигателя на положениях спуска, что позволяет осуществить широкий диапазон регулирования скорости при исключительно высокой надежности спуска грузов в тормозных режимах. Первое положение подъема служит для выбирания слабины троса и подъема с малой скоростью легких грузов. На последующих положениях подъема происходят разгон электродвигателя и регулирование скорости при различных нагрузках. Контроль разгона осуществляется двумя реле времени 2РУ и ЗРУ. В нулевом положении электродвигатель механически заторможен. Одновременно в главной цепи собрана схема динамического торможения через замыкающие кон-
Рис. 16. Схема магнитных контроллеров постоянного тока механизмов подъема.
Д — электродвигатель; ТМ — катушка тормозного электромагнита (последовательная); IP, 2Р — рубильники; В, Я —контакторы направления; IT, 2Т — контакторы торможения; 1У—4У — контакторы ускорения; 1Л, 2Л — линейные контакторы; 1РУ—ЗРУ — реле ускорения; РТ — реле торможения; IMP, 2МР — максимальные реле; КВВ, КВН— конечные выключатели; Pl—Р11 — зажимы пускотормозных ступеней резистора.
такты контактора, что обеспечивает безотказное торможение и движение с малой скоростью, даже если вышел из строя механический тормоз. На положениях спуска последовательная обмотка электродвигателя включается параллельно якорю через добавочное сопротивление, причем постепенно в цепь последовательной обмотки вводится все большее сопротивление, а общее сопротив; ление цепей якоря и последовательной обмотки постепенно уменьшается. Благодаря этому напряжение на зажимах якоря увеличивается, а магнитодвижущая 56
сила обмотки возбуждения уменьшается, следовательно, частота вращения электродвигателя увеличивается. Для ограничения тормозных токов в схеме предусмотрен контроль торможения с помощью реле времени РТ. Заданная последовательность срабатывания аппаратов осуществляется не только при разгонах и торможениях, но и при быстром переводе командо-контроллера из одного направления движения в другое.
Поскольку в схеме используется механический тормоз с электромагнитом, имеющим последовательную обмотку, место включения этой обмотки выбрано таким, чтобы ток в цепи катушки не прекращался при любых изменениях тока якоря электродвигателя. В схеме предусмотрены защита от перегрузок с помощью двух максимальных реле, нулевая защита, а также конечная защита с помощью конечных выключателей для ограничения движения.
Новые системы управления и регулирования для крановых электроприводов. Магнитные контроллеры, служащие для управления крановыми механизмами, являются относительно простыми комплектными устройствами, однако получить с их помощью достаточно широкое, стабильное регулирование скорости при любых значениях нагрузки практически невозможно. Искусный крановщик, используя методы толчкового включения, может создать малую посадочную скорость, однако лишь при хорошей видимости, достаточной близости груза и абсолютной величине скорости 0,035—0,05 м/с, т. е. с точностью посадки в пределах 3—5 см. Между тем, современные монтажные и строительные краны должны обеспечивать значительно больщую точность посадки, а крановщик зачастую находится на таком удалении от груза, что вообще не мо?кет регулировать скорость по наблюдению за движением груза. Поэтому для крановых механизмов, требующих высокой точности установки грузов (напрц-мер, контейнерных крацов, монтажных кранов судостроительных заводов, технологических кранов атомных электростанций и др.), начинают применяться различные системы, обеспечивающие глубокое и стабильное регулирование скорости при любых нагрузках.
Принципиально эти системы объединяются в три группы: а) использование для получения малой посадочной скорости статического полупроводникового пре-
образователя частоты, когда наряду с включением электродвигателя переменного тока к сети одним из способов, описанных выше, предусматривается дополнительно питание электродвигателя от преобразователя частоты электроэнергией с регулируемой частотой в пределах 18—3 Гц. Электродвигатель развивает устойчивую скорость при подъеме и спуске 4—8 % номинальной; б) создание искусственной механической характеристики с практически постоянной малой скоростью 8—12 % номинальной за счет автоматического регулирования величины напряжения, подаваемого к статорным обмоткам, или автоматически меняющейся величины тока в цепи ротора. Это автоматическое регулирование осуществляется с помощью полупроводниковых тиристорных регуляторов с обратной связью по частоте вращения через тахогенератор на валу электродвигателя; в) применение регулируемого полупроводникового выпрямителя с заменой исполнительного двигателя переменного тока на электродвигатель постоянного тока, получающий питание от этого регулируемого выпрямителя.
Все три вида новых систем довольно широко войдут в арсенал крановых электроприводов уже в 1975— 1976 гг. для различных специализированных кранов. Сейчас наметились определенные области применения этих систем в крановых электроприводах. Системы с преобразователями частоты найдут применение на кранах, где затруднено обслуживание электродвигателя или необходимо получить особо широкий диапазон регулирования (с изменением скорости в 20 раз и более) .
Системы с автоматическим регудированием напряжения переменного тока или тока ротора будут применяться для сравнительно маломощных систем, например механизмов поворота кранов. Системы с регулируемыми выпрямителями постоянного тока становятся эффективными при мощности электропривода 100 кВт и более. Поэтому такие системы найдут применение для крупных строительных кранов, технологических кранов металлургического производства. Наряду с этими достаточно сложными системами продолжается совершенствование известных способов регулирования частоты вращения с помощью торможения асинхронных электродвигателей выпрямленным током, совместного включе-58
ния двух электродвигателей в двигательном и тормозном режимах, применения тормозных устройств вихревого типа и др.
3. РЕЗИСТОРЫ
Конструкция крановых резисторов
Обеспечение нобходимых токов в электрических цепях осуществляется посредством включения в эти цепи резисторов, представляющих собой токопроводящие элементы с определенной величиной сопротивления электрическому току. При прохождении тока по резистору в нем рассеивается энергия, пропорциональная квадрату тока и первой ступени величины сопротивления. Поэтому резисторы всех конструктивных исполнений от керамических элементов радиотехнических схем до мощных элементов в главных цепях характеризуются двумя параметрами: величиной сопротивления электрическому току, измеряемой в омах, и рассеиваемой мощностью, измеряемой в ваттах. Поскольку рассеиваемая мощность в свою очередь зависит от допустимой рабочей температуры и теплоотдающей поверхности, наименьшие размеры резисторов получаются при использовании в качестве токопроводящих материалов сплавов повышенного сопротивления, допускающих высокие рабочие температуры.
В настоящее время наибольшее распространение получил сплав «фехраль», состоящий из 70—80% железа, 10—15%1 хрома и 10—15% алюминия. Этот материал рассчитан на работу при температурах до 800°C, практически не меняет величины своего сопротивления при изменении температуры и имеет удельное сопротивление 1,18- 106 Ом-м/м2. Из фехраля изготовляются ленты и проволока. В некоторых типах резисторов используется проволока из константана, сплава, содержащего 60% меди и 40% никеля. Этот сплав имеет удельное сопротивление 0,45 • 10~6 Ом • м/м2.
Резисторы могут быть включены в цепь с током, проходящим постоянно, повторно-кратковременно или кратковременно. При кратковременном прохождении тока рассеиваемая мощность значительно выше, чем при длительном режиме, и ее величина зависит от теплоемкости, объема нагревающегося активного материала и окружающих деталей. Нагревание материалов резистора в любом режиме происходит по экспоненциальной
Зависимости с темном, характеризуемым рассеиваемой мощностью и некоторой величиной, называемой постоянной времени нагрева. Эта величина зависит от конструктивных параметров резистора и лежит в пределах от 100 до 300 с для резисторов главной цепи. Величина постоянной времени численно может быть определена как время нагрева резистора номинальным током длительного режима до температуры 200—220 °C. Допустимый ток нагрузки резистора в кратковременном режиме можно определить по формуле
Л /дл _± . (4)
V i-e т
где /дД — ток длительного режима; /кр — ток кратковременного режима, проходящий в течение времени /, с; Т — постоянная времени нагрева, с.
Конструктивно резисторы представляют собой отдельные самостоятельные элементы или наборы элементов в оболочках, называемые резисторными ящиками. Элементы резисторов с номинальными токами длительного режима до 18 —20 А изготовляются на основе использования проволоки высокого удельного сопротивления диаметром до 2 мм, а элементы резисторов на токи свыше 20 А, как правило, изготовляются с использованием в качестве активного материала ленты из сплава высокого удельного сопротивления сечением от 0,6x8 до 1,6X15 мм.
На рис. 17 представлены резисторные элементы ленточного типа. Основой элементов является металличе-
Рис. 17. Элементы резисторов ленточного типа.
ский держатель, на котором смонтированы фарфоровые изоляторы с пазами для намотки активного материала. Проволока наматывается непосредственно на изоляторы, а лента предварительно наматывается на ребро Отдельно, а затем надевается на изоляторы элемента. Выводы проволочных элементов образованы самой активной проволокой в виде петель, а выводы к ленте привариваются с помощью латунного припоя. Элементы монтируются в ящиках либо на изолированных шпильках, либо на фарфоровых изоляторах. Таким образом, между активным материалом резисторов и заземленными частями имеется две ступени изоляции.
Ящики резисторов, устанавливаемые на мостовых, портальных и других типах кранов, в условиях отсутствия доступа к ним при работе могут иметь открытое исполнение. Ящики резисторов, устанавливаемые на строительных башенных кранах, автомобильных кранах, стреловых поворотных кранах и других механизмах, работающих на открытом воздухе, имеют брызгозащищенное исполнение. Общие виды ящиков резисторе? открытого исполнения приведены на рис. 18.
Технические требования к резисторам и ящикам резисторов приведены в ГОСТ 4870-69. С точки зрения конструктивных требований резисторы кранового типа не отличаются от резисторов общего назначения. Основным отличием резисторов кранового исполнения является их использование для работы при повторяющихся циклах нагрузки и при значительных перегрузках по отношению к токам номинального режима. Учитывая эти особенности эксплуатации, отдельные токоведущие элементы, как, например, выводные зажимы, соединительный монтаж, выполняют массивными из меди с тем, чтобы предотвратить недопустимые местные перегревы активных материалов резисторов.
Основной технической характеристикой ящика резисторов является величина рассеиваемой мощности. Рассеиваемая мощность резистора определяется известным выражением
P=I*R, где Р — мощность резистора, Вт; / — ток нагрузки, А; R— сопротивление ступени резистора, Ом.
Для кранового электропривода применяются стандартные ящики резисторов серии НФ мощностью 4 500 Вт с сопротивлением ящиков от 0,4 до 6,0 Ом,
Рис. 18. Ящики резисторов.
а — проволочного типа; б — ленточного типа.
а также ящики резисторов, специально рассчитанные для использования совместно с конкретными двигателями переменного и постоянного тока.
Специальные ящики резисторов имеют две конструктивные модификации: а) с резисторами из проволоки высокого удельного сопротивления (константан или фехраль) НФ И, УФ 6; б) с резисторами из ленты высокого сопротивления, намотанной на ребро (фехраль), НФ 1—НФ 3.
Резисторы проволочного типа применяются для электроприводов мощностью до 20—25 кВт. Резисторы ленточного типа применяются для электроприводов большей мощности от 15 кВт и выше. В граничных условиях в интервале мощностей 15—25 кВт, предпочтительным 62
Каталожный номер ящика Длительный ток, А Оэщее сопротивление, Ом
1—2
2ТД.754.005.1 214 о,1 0,0209
2ТД. 754.005.2 190 0,1275 0,0245
2ТД.754.005.3 155 0,1925 0,037
2ТД.754.005.4 124 0,3 0,059
2ТД.754.005.5 107 0,4 0,08
2ТД.754.005.6 95 0,51 0,102
2ТД.754.005.7 77 0,77 0,154
2ТД.754.0С5.8 62 1,2 0,24
2ТД.754.005.9 54 1,6 0,32
2ТД.754.005.10 46 2,12 0,425
2ТД.754.005.11 39 3,1 0,459
2ТД.754.005.12 33 4,2 0,623
2ТД. 754.005.13 28 5,6 0,803
2ТД.754.005.14 25 7,1 1,05
Сопротивление ступеней, Ом
2—3 3-4 4—5 5-6 6—7 7-8
0,0191 0,0191 0,209 0,02 — —
0,0265 0,0265 0,0245 0,0255 — —
0,04 0,04 0,037 0,0385 — —
0,061 0,061 0,059 0,06 — —
0,08 0,08 0,08 0,08 — —
0,102 0,102 0,102 0,102 — —
0,154 0,154 0,154 0,154 — —
0,24 0,24 0,24 0,24 — —
0,32 0,32 0,32 0,32 — —
0,425 0,425 0,425 0,425 — —
0,472 0,453 0,471 0,471 0,465 0,304
0,647 0,613 0,637 0,637 0,633 0,41
0,889 0,841 0,827 0,827 0,865 0,548
1,09 1,04 1,08 1,08 1,06 0,7
у
Тнп электродвигателя Мощность при ПВ=40%, кВт Кулачковый контроллер ККТ 61А
Каталожный номер Число ящиков Тип ящика
MTF 011-6 1,4 2ТД.750.013.28 1 УФ 6
MTF 012-6 2,2
MTF 111-6 3,5
MTF 112-6 5,0 2ТД. 750.011.72 1 НФ 11
JV4TF 211-6 MTF 311-8 7,5
MTF 311-6 MTF 312-6 11,0 16,0 2ТД.754.042.4 2ТД.754.042.2 1 1 НФ 2 НФ 2
MTF 411-6 MTF 412-8 22 2ТД. 754.006.36 1 НФ 2
MTF 412-6 MTF 511-8 30
Магнитный контроллер ТА Магнитный контроллер ТСА
Каталожный номер Число ящиков Тип ящика Каталожный номер Число ящиков Тип ящика
2ТД. 750.012.3 1 НФ 22 2ТД. 750.012.1 1 НФ 22
2ТД.754.007.58 1 НФ 3 2ТД.754.007.60 1 НФ 3
2ТД. 754.008.20 1 НФ 4
2ТД.754.007.19 1 НФ 3
является применение ленточных резисторов, имеющих большие тепловые запасы при перегрузке.
Стандартные ящики охватывают 14 исполнений по набору элементов резисторов с одинаковым длительно допустимым током всех ступеней ящика. Из комбинации таких ящиков или использования различных ступеней (последовательно и параллельно) можно подбирать любые необходимые для привода сочетания величин ступеней сопротивлений и их перегрузок. В табл. 13 приведены технические данные стандартных крановых ящиков резисторов.
Однако такой способ подбора не может быть экономичным, особенно если требуемая суммарная мощность резисторов близка к допустимой мощности одного ящика. Поэтому для крановых электроприводов с мощностью электродвигателей до 30 кВт используются резисторные ящики, специально рассчитанные применительно к используемой мощности электродвигателя. В табл. ,14 приведены технические данные ящиков резисторов специального ряда.
Пуск и регулирование частоты, вращения электродвигателей с помощью резисторов
В соответствии с ГОСТ 4870-69 сопротивления в главной цепи электропривода характеризуются следующими номинальными значениями; а) номинальным напряжением, для электродвигателей постоянного тока это напряжение сети ГУ; для асинхронных электродвигателей переменного тока с фазным ротором это напряжение между контактными кольцами неподвижного ротора при подведенном к статору номинальном напряжении П2н; б) номинальным током нагрузки, для крановых механизмов это условная величина, при которой осуществляется переключение пусковых ступеней во время пуска, в частности, для механизмов подъема — это ток нагрузки при подъеме с установившейся скоростью номинального груза. Для механизмов передвижения это приблизительно 40% наибольшего пускового тока. В системах постоянного тока — ток якоря двигателя /я; в системах переменного тока — ток ротора асинхронного электродвигателя /2н- Ток включения — это установившееся значение тока на первом положении при заторможенном роторе или якоре электродвигателя.
' Номинальная величина сопротивления резистора в главной цепи электропривода определяется из выражения
на переменном токе 7?н = —'> Дв У 3
п
на постоянном токе лн==т— ' н
Номинальное сопротивление главной цепи является величиной, обеспечивающей прохождение номинального тока при неподвижном якоре (роторе). Оно складывается из внутреннего активного и индуктивного сопротивлений обмоток электродвигателей и внешнего сопротивления резистора. При вращении электродвигателя электродвижущая сила, индуктируемая в обмотках якоря (ротора), частично уравновешивает величину подведенного напряжения и ток по мере разгона электродвигателя с постоянной величиной внешнего сопротивления резистора постепенно падает. Если электродвигатель разгоняется вхолостую, то ток может снизиться до значения нагрузки холостого хода.
Этим свойством электродвигателей пользуются для обеспечения пуска и регулирования частоты вращения при известной или предполагаемой нагрузке. Поскольку у крановых механизмов нагрузки могут меняться в широком диапазоне, схемы пуска и регулирования частоты вращения строятся на основе получения серии зависимостей между величиной частоты вращения и вращающим моментом электродвигателя путем включения четырех-пяти ступеней резисторов. Величины ступеней резисторов подбираются таким образом, чтобы начальный пусковой ток (ток включения) был не ниже 70% номинального тока нагрузки, а при последовательном выведении ступеней резистора величина тока не превышала 200—220% номинального тока нагрузки. Для обеспечения регулирования частоты вращения при всех нагрузках, помимо первой ступени с током 70—80% номинального, следует иметь вторую ступень с пусковым током 120—150% номинального.
Величина полного сопротивления цепи при неподвижном якоре (роторе) электродвигателя может быть определена из выражений
R=j- (постоянный ток); (6)
' п
R = (переменный ток), (7)
где U — напряжение сети для постоянного тока или напряжение между кольцами ротора для переменного тока; /п — пусковой ток якоря (ротора) при заданной величине пускового момента электродвигателя.
В интервале моментов 70—130% номинального можно считать ток пропорциональным вращающему моменту. Таким образом, пусковой ток с достаточной точностью может быть определен из выражения
= (8)
где /п, ин, Ра — номинальные ток, частота вращения и мощность электродвигателя; Л4П — необходимый пусковой момент.
Найденная по формуле (6)—(7) величина сопротивления R включает в себя сопротивление резистора и внутреннее сопротивление электродвигателя.
На рис. 19 представлены значения внутренних сопротивлений крановых электродвигателей. Величина сопротивления резистора равна R— ra, где га—может быть определено по рис. 19.
Частота вращения электродвигателя переменного тока определяется из выражения, об/мин:
« = пв — ~ (п0 — /га)> (9)
' а
где « — частота вращения при введении сопротивления и заданной величине нагрузки; п0 — синхронная частота
вращения; па— частота вращения при заданной величи-
не нагрузки (например, номинальной); R — величина сопротивления в цели ротора.
Задаваясь необходимой частотой вращения при определенной нагрузке, по формуле (9) можно •определить необходимую величину сопротивления резистора.
Для обеспечения пуска электродвигателя переменного тока с фазным
5*
Рис. 19. Сопротивление обмоток электродвигателей.
1 — постоянный ток; 2 — переменный ток.
67
ротором (или электродвигателя постоянного тока) исходными величинами являются граничные значения минимального и максимального вращающего момента электродвигателя, в пределах которых должна изменяться частота вращения на каждой из ступеней включения пусковых резисторов. Для асинхронных электродвигателей 'с фазным ротором число ступеней сопротивлений резистора определяется из условия пропорциональности частот вращения и соответствующих сопротивлений
где р— число ступеней; п0 — синхронная частота вращения электродвигателя; пц «г; «(р-р; пр — частоты вращения электродвигателя при наибольшем пусковом моменте электродвигателя; па — частота вращения при моменте переключения ступеней.
Сопротивление цепи на каждой ступени определяется из выражения
(р \& f р+1 \ &
’ <и>
Г /г0 /41 / X J Uq — /
где k — порядковый номер ступени.
Для большинства крановых электроприводов число ступеней р известно и находится в пределах от 3 до 5. Поэтому величины пусковых ступеней сопротивлений резистора определяют по формуле (11) для заданного числа ступеней р, причем, если задано условие ограничения по максимальному моменту, используется выражение с параметром П\ (частотой вращения электродвигателя при максимальном моменте), а для условия пуска с заданной постоянной нагрузкой (например, подъем груза) используется выражение с параметром пй.
Пример. Определить величину сопротивлений отдельных ступеней резистора к электродвигателю мощностью 60 кВт, 560 об/мин, имеющему следующие параметры: по=6О0 об/мин, максимальный момент 280 кгс • м, сопротивление фазы га=0,026 Ом, частота вращения при максимальном моменте «1=490 об/мин.
Расчет провести для двух условий: а) при заданном максимальном пусковом моменте; б) при пуске с постоянным статическим моментом, равным номинальному. Число пусковых ступеней 3.
а) Расчет для режима пуска при максимальном моменте р _____________________' з ____________________у
гЛ-----'h--- i = 0,026 I i/ ___] =
V n.-n, J \ V 600 — 490/'
— 0,0455 Ом;
/?п2 = 0,026 (1/___Ё2Р_V = 0,081 Ом;
kr 600 — 490/
/?„,= 0,026 (у/___™_____*) =0,142 Ом.
kK 600 — 490/
б) Расчет для режима пуска при заданном моменте статической нагрузки
На рис. 20 построены механические характеристики для обоих условий пуска. Выбор резисторов по условию ограничения максимального пускового момента соответствует режиму форсированного пуска и применяется для электроприводов, имеющих большой момент инерции (механизмы передвижения). Выбор резисторов по условию пуска при заданном моменте статической нагрузки применяется для механизмов подъема с целью ограничения пускового тока. При расчете сопротивлений пусковых резисторов с заданным числом ступеней может оказаться, что первая пусковая ступень выходит за заданные граничные значения моментов. Тогда в схеме используется невыключаемая ступень сопротивления резисторов. Величина сопротивления невыключаемой ступени обычно находится в интервале 100—(200% сопротивления фазы ротора и подбирается таким образом,, чтобы при расчете приведенным выше методом обеспечить пуск с заданным числом ступеней. Для механизмов тяжелого и весьма тяжелого режима работы с напряженными условиями пуска применение невыключаемой ступени обязательно. При наличии невыключаемого сопротивления, частоты вращения электродвигателей па и rii подставляют в формулу (11) с учетом использования невыключаемой ступени.
Описанные методы выбора ступеней сопротивления резисторов соответствуют равным величинам сопротивлений во всех трех фазах. При несимметричном включении ступеней сопротивлений эквивалентное симметричное сопротивление определяется из выражения
RgRb Ч~ RbRc Ч~ RgRg Rg + Rb + Rc
(12)
где fib’, fic — ступени сопротивлений в фазах а, Ь, с. Подбор сопротивлений в фазах при заданной величине производится с учетом следующих соотношений:
р __________
^макс __ ^еР _ 1 / Л о
*сР ^мин * ^1
^макС ^мин
Для электродвигателей постоянного тока параллель-
Рис. 20. Пусковые характеристики электродвигателя переменного тока.
------ — пуск при заданном моменте статической нагрузки; — • — •— — пуск при заданном максимальном моменте.
Рис, 21. Номограмма для расчета сопротивлений к электродвигателю' постоянного тока.
скими характеристиками, сопротивление ступеней можно подсчитать способом, аналогичным способу, описанному для асинхронных электродвигателей. Для электродвигателей последовательного возбуждения, имеющих нелинейные механические характеристики, величина ступеней сопротивления может быть определена с помощью номограммы, приведенной на рис. 21.
По номограмме выбирается наиболее благоприятная форма пуска с заданным числом ступеней и при заданном отношении момента статической нагрузки по отношению к номинальному моменту. Найденные по номограмме величины ступеней резистора выражены в относительных величинах. Абсолютное значение сопротивления будет равно, Ом:
R = Ro™-^--ra. (13)
1 н
На рис. 21 показан выбор пусковой диаграммы и соответствующих ступеней резистора.
Для большинства используемых в практике крановых пусковых аппаратов в информационных материалах предлагаются типовые разбивки ступеней сопротивлений, выраженные в процентах от номинального сопротивления. В табл. 15 приведены разбивки ступеней резисторов, крановых кулачковых и магнитных контроллеров.
Наименование ступеней по схеме (рис. 7, 12-16)
Наимено-
Сопротивление ступеней в процентах от номиналь-
Сопротивление ступеней в процентах от номинального для контроллеров типа
вание ступеней по
ного для
контроллеров типа
схеме
(рис. 7,
12-16)
Р1—Р2
Р2—РЗ
РЗ—Р4
Р4—Р5
Р5—Р6
Я1—Р8
Р6—Р7 Pl—Pb Р2—Р4
100
27
22
15
50
Р4—Р6 РЪ—Рб
Р1—Р4
Р4—Р7
Р10—Р13
Р13—Р16
Р16-Р19
Р7—Р10
122
62
5
10
40
120
20
5
10
27
76
77
20
Выбор резисторов для крановых электродвигателей
Количество тепла, выделяющееся в ящике резисторов при предельно допустимом превышении температуры, определяет размеры и количество ящиков. При известной величине сопротивления ступеней резистора необходимо выбрать время включения ступеней и определить проходящий по ним ток, чтобы однозначно установить количество рассеиваемого резистором тепла.
Резисторы в крановом электроприводе имеют нагрузку, характеризующуюся повторно-кратковременным режимом. В соответствии с ГОСТ 4870-69 принят следующий ряд относительных продолжительностей включения резисторов: 6,25; 8,8; 12,5; 17,7; 25; 35; 50; 70%. Это означает, что элементы резистора обтекаются током в течение указанного процента времени от времени цикла. Под временем цикла для резисторов принимается общее время включения и паузы за период движения электропривода в одном направлении. Средней величиной времени цикла в практике принято 60 с. Продолжительность включения резистора в период одного цикла складывается из необходимого времени пуска и времени, требующегося для работы на промежуточных положениях.
Если время пуска может быть определено аналитически и находится в пределах ПВ = 6,25н-12,5%, то время 72
регулирования весьма неопределенно и зависит от многих факторов, не поддающихся аналитическому учету. Поэтому для крановых электроприводов рекомендуются среднестатистические значения относительных продолжительностей включения в зависимости от степени напряженности работы механизма и условий регулирования. Рекомендуемые относительные продолжительности включения приведены в табл. 16. Эти продолжительности
Таблица 16
Режим Класс режима Относительная продолжительность включения, %
Механизмы подъема Механизмы передвижения
Скорость подъема, м/с ч Скорости пере движения, ^м/с
до 0,15 CBbllHQ 0,15 До 1,0 1,0-1,5 свыше 1,5
Легкий л 12,5 17,7 8,8 12,5 17.7
Средний с 17,7 25 12,5 17,7 25
Тяжелый т 25 35 17,7 . 17,7 25
Весьма тяжелый ВТ 35 50 25 25 35
включения относятся к ступеням, находящимся под нагрузкой как при регулировании скорости, так и при пуске. Они учитывают также повышенные нагрузки при разгонах и торможениях на основе средней теплоемкости активных частей резисторов. Поскольку ступени, не участвующие в пуске, имеют меньшую нагрузку, рекомендуется их выбирать при сниженной на одну ступень относительной продолжительности включения.
Величины токов нагрузки крановых механизмов, так же как и продолжительности включения, зависят от многих факторов. Практикой установлено, что для механизмов подъема номинальным током нагрузки резисторов является ток, проходящий по элементам при подъеме номинального груза, а для механизмов передвижения — номинальный ток электродвигателя. Поскольку в расчетных параметрах ящиков резисторов в табл. 13 и каталогах предприятий приводятся данные для режима продолжительного включения, величина эквивалентного тока нагрузки при выбранной относительной продолжительности включения, отнесенная к продолжительному режиму работы, определяется по формуле
7ДЛ=7Я_^, (14)
где /н — номинальный ток резистора; в — относительная продолжительность включения по табл. 16.
При несимметричном включении ступеней в цепях ротора следует вносить поправку на изменение токов в фазах. По величине тока продолжительного режима и величине сопротивления ступеней резистора выбирают стандартные ящики, причем в необходимых случаях отдельные ступени ящиков включаются параллельно или параллельно-последовательно для наибольшего приближения к расчетным величинам. Однако для сопротивлений малых величин могут иметь место значительные отклонения, для получения хорошей диаграммы пуска желательно, чтобы отклонения были одного знака.
Пример расчета и выбора резистора. Для электропривода механизма подъема тяжелого режима со скоростью 0,1 м/с на переменном токе подобрать резисторы, обеспечивающие пуск и регулирование частоты вращения электродвигателя со следующими номинальными данными: МТМ 612-10, мощность 50 кВт, частота вращения 573 об/мйн, ПВ = 40%, напряжение между кольцами ротора 223 В, сопротивление фазы ротора 0,026 Ом, номинальный ток ротора 140 Л, номинальный момент статической нагрузки 80 кгс • м. Управление осуществляется с помощью магнитного контроллера ТСА 160, имеющего две пусковые ступени, две ступени для регулирования частоты вращения и невыключаемое сопротивление.
1) Выбор величин ступеней регулировочных резисторов.
Для получения необходимых регулировочных характеристик электродвигателя выбираем пусковые токи на первой и второй ступенях соответственно 70 и 140% номинального тока.
За номинальное значение тока принимаем номинальный ток ротора электродвигателя, так как момент статической нагрузки 80 кгс • м близок к номинальному моменту электродвигателя
,, ,975Р’ '975-50
М = "^~= 7573~ 84 'м-
Таким образом, пусковые токи должны быть равны:
7п=0,7 • 140 = 98 А и /„=1,4-140=196 А.
Соответственно полные сопротивления ступеней будут равны:
U 223
„ для первой’ступени’ Р =->=—“-==-—='1,3 Ом;
Г ' П/в ИЗ-98
223
для второй’ступени ='0,65 Ом.
2) Невыключаемая ступень резистора.
Величину ступени принимаем равной 180% сопротивления фазы ротора, т. е. 0,026X1,8=0,047 Ом.
3) Пусковые ступени резистора.
Частоту вращения электродвигателя при номинальном моменте с учетом введения невыключаемой ступени находим из выражения п„ —п, _ /? . 600—п, _ 0,047 + 0,026 .
па— ns ’ О00 — 573 0,026 ’
гпп (600 —573) (0,047 + 0,026) п, — 600 —---------0~026-------'--= 523 об/мин.
Сопротивления пусковых ступеней резистора находим по формуле / р +1\ й
\Г По — Па ✓
R., - (0,047 + 0,020) дЛ+д)'. - 0,145 О»;.
Sn!_(0,047 + 0,02G)(^_«Lgy_0.28 Он.
4) Выбор величин нагрузок ступеней резистора.
Согласно табл. 16 для механизмов подъема кранов тяжелого режима при скорости до 0,15 м/с режим работы пусковых сопротивлений ПВ=25%.
Для первой ступени регулирования выбираем облегченный режим ПВ = 17,7%. Таким образом, токи продолжительного режима будут равны:
для первой ступени регулирования
/«»!== /н-^ = НО = 59 А;
1U 1U
для остальных пусковых ступеней
/дЛ2 = 140 70 А;
для невыключаемой ступени
/длз = 140 = 90 А.
Подбор резисторов производим из стандартных ящиков. Разместить в одном ящике все ступени одной фазы невозможно, так как общая величина сопротивления примерно 1,6 Ом, а величина тока от 60 до 70 А, тогда как один ближайший ящик имеет сопротивление 1,6 Ом при токе 54 А. Поэтому выбираются два ящика на фазу ти-
гтд. 750. 005. 8
Рис. 22. Схема соединений ящиков резисторов.
71
1
Т—г 2 3
0,720м
2ТД. 750.005.7
_ ' [~~2
ТТТТ
2 3 0 5 0
Назначение ступеней Номер ступени Общее сопротивление цепи, Ом Расчетные данные ступеней Фактические значения Общее фактическое сопротивление, Ом Процентное отклонение от расчета
Сопротивление, Ом Ток, А Сопротивление, Ом Допустимый ток, А
Регулировоч- 1 1.3 0,65 59 0,72 62 1.4 +8
ные 2 0,65 0,37 70 0,274 77 0,68 +5
Пусковые 1 0,28 0,135 70 0,154 77 0,41 4-46
2 0,145 0,074 70 0,154 77 0,254 +75
Невыключае-мые одна ступень 0,073 0,047 90 0,077 154 0,1 +36
пов 2ТД.754.005.7 и 2ТД.754.005.8. В табл. 17 приведены данные по расчетным и фактическим значениям сопротивлений и нагрузок ступеней резистора. Схема соединения ступеней ящиков на рис. 22.
4. МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ АППАРАТУРЫ
Установка, монтаж и регулировка
Перед установкой на кран аппаратура проходит предмонтажную подготовку^ В объем этой подготовки входят осмотр, очистка от пыли и грязи, удаление консервирующей смазки с незащищенных металлических поверхностей. Необходимо проверить состояние смазки в подшипниковых узлах контакторов и контроллеров. При внешнем осмотре проверяются соответствие аппаратуры технической документации на кран, а также правильность маркировки согласно схеме крана и схемам кулачковых или магнитных контроллеров.
Аппаратура на кран должна устанавливаться так, чтобы исключить механическое повреждение во время этих операций. Поэтому такие крупногабаритные изделия, как магнитные контроллеры, поднимают только в вертикальном положении, с креплением одновременно за две точки. Для этой цели предусматривают специальные рымы, при отсутствии рымов крепление осуществляют за угольники каркаса. Кулачковые контроллеры ни в коем случае нельзя поднимать за маховики и рукоятки; ящики резисторов нельзя поднимать за стяжные шпильки элементов или за сами элементы резисторов.
При выборе расположения аппаратуры на кране необходимо учитывать следующее:
1. Кабина крановщика не должна загромождаться аппаратурой, не используемой непосредственно для управления. Поэтому в кабине рекомендуется располагать кулачковые контроллеры и командо-контроллеры, защитные панели, выключатели управления, сигнализацию и измерительные приборы.
2. Контроллеры в кабине располагаются с учетом мнемоники движения рукояток или1 маховиков с движением механизмов, т. е. движение от себя или против часовой стрелки должно соответствовать спуску, а движение на себя или по часовой стрелке — подъему.
Движение органов управления горизонтальным перемещением должно соответствовать фактическим направлениям движения. Маховики контроллеров следует размещать в одной плоскости. Рукоятки устанавливаются таким образом, чтобы не было возможности ограничить их движение при любых перемещениях соседних рукояток.
Рекомендуемая высота расположения органов управления над полом не ниже 1 м, причем желательно, чтобы при применении кресла оно могло регулироваться в зависимости от роста крановщика. Следует проверить четкость фиксации контроллеров и командо-контроллеров. Нулевое положение должно иметь значительно более эффективную фиксацию.
Магнитные контроллеры, устанавливаемые на подвижных конструкциях кранов, следует крепить в двух точках в нижней части и в двух точках верхней части; если магнитный контроллер состоит из нескольких самостоятельных панелей, таким способом должна крепиться каждая панель. Поскольку все современные конструкции магнитных контроллеров имеют передние присоединения, пространство для обслуживания оставляется только с лицевой стороны, однако в магнитных контроллерах панельно-каркасной конструкции предусматривается поворот для осмотра задней стенки.
При установке аппаратуры кранов, работающих на открытом воздухе, магнитные контроллеры необходимо размещать в металлических шкафах, защищенных от попадания дождя и предметов, больших 2,5 мм. Однако эти шкафы должны иметь вентиляцию для ограничения нагрева аппаратов магнитных контроллеров.
Устанавливая конечные выключатели рычажного типа, следует строго выдерживать допуски на положение линейки, воздействующей на рычаг выключателя. После срабатывания выключателя под действием линейки должно быть обеспечено дальнейшее ее движение за счет свободного хода рычага. Место установки выключателя выбирают, исходя из обеспечения безопасного выбега механизма после срабатывания защиты. При этом можно руководствоваться следующими зависимостями максимальной длины выбега от скорости перемещения, м:
механизмы подъема 5= (0,2-н0,4) v;
механизмы тележки s= (0,4-т-0,6) и;
механизмы моста и поворота s= (0,6-ъ 1,0) V.
В этих выражениях v — максимальная скоростб движения механизма, м/с.
Электрические соединения между аппаратами на кранах, как правило, осуществляются проводами и кабелями, проложенными в металлических трубах. При этом прокладку силовых цепей нужно вести трехжильными проводами и кабелями, не имеющими внешнего магнитного поля и, следовательно, не создающими дополнительных потерь за счет нагрева защитных труб и прилегающих металлоконструкций.
Предпочтительным является монтаж проводами с медными жилами, причем для ответственных кранов применение медных проводов обязательно. При монтаже проводом с алюминиевыми жилами сечение кабелей и проводов повышается в 1,5 раза по сравнению с сечением медных проводов. Наконечники для алюминиевого провода имеют специальное конструктивное исполнение. Закрепление алюминиевых наконечников на жилах проводов и кабелей производится двукратным вдавливанием с предварительной обмазкой провода и наконечника цинко-вазелиновой пастой.
Внешний монтаж выполняется в строгом соответствии с монтажной и элементной схемами. В процессе монтажа проверяют также правильность маркировки аппаратов и ее соответствие принципиальной схеме. Перед началом внешнего электрического монтажа следует проверить сопротивление изоляции отдельных аппаратов по отношению к корпусу и между токоведущими частями различной полярности. При измерении мегомметром на 78
500 В сопротивление изоляции должно быть не ниже 0,5 МОм, однако это значение является нижним допустимым пределом. Как правило, сопротивление изоляции аппаратов в процессе монтажа нужно поддерживать в пределах 1—5 МОм.
Важным этапом монтажа аппаратуры является проверка схемы цепи управления. Для этого главную цепь отключают рубильниками или путем отсоединения зажимов электродвигателя. Порядок срабатывания аппаратов цепи управления проверяется при замыкании и размыкании соответствующих контактов командо-аппаратов, ко-. нечных выключателей, блокировочных контактов в цепи управления. Имитация срабатывания защиты проверяется путем воздействия от руки на контакты максимальных реле. В объем проверки действия цепи управления входит также проверка правильности установки предохранителей. Если не происходит срабатывания аппаратов в заданной последовательности, необходимо с помощью переносного вольтметра установить место разрыва цепи или место неправильного соединения и устранить неисправность.
При проверке работы цепи управления контролируется четкость работы электромагнитных аппаратов, контакторов и реле. Включение контакторов должно происходить без остановки в промежуточных положениях с полным прилеганием якоря к ярму магнитопровода. Заедание при включении указывает на неисправность в приводных узлах или дефект в катушке. У включенных контакторов переменного тока гудение магнитной системы должно быть минимальным. При сильном гудении необходимо проверить плотность прилегания и чистоту поверхностей соприкосновения магнитопровода, а также целостность короткозамыкающего витка.
Контакторы, предназначенные для переключения полярности или чередования фаз, имеют механическую блокировку, препятствующую включению одного контактора до полного размыкания цепи второго контактора. Правильность действия механической блокировки осуществляется при движении от руки подвижных частей контакторов. При правильно отрегулированной механической блокировке не должно быть одновременного замыкания контактов блокируемых контакторов. Блокировки регулируются методом перемещения точки поворота рычагов. Надежная работа механической
блокировки — гарантия против коротких замыканий в главной цепи при переключении направления движения. После наладки цепей управления следует проверить действие тормозов. Срабатывание тормозов должно быть четким, с полным освобождением тормозного шкива, а при отключении привод тормоза должен освобождать колодки без задержек и заеданий. После налад-
б)
Рис. 23. Схемы включения измерительных приборов при наладке кранового электрооборудования.
а —в комплекте постоянного тока; б — в комплекте переменного тока; А — амперметры; V — вольтметры; W — ваттметры; Яд — добавочные сопротивления в цепях ваттметров; Ш — шунты амперметров постоянного тока; ТТ — трансформаторы тока для приборов переменного тока.
ки цепей управления и при работающих тормозах можно приступить к опробованию главной цепи.
Первое опробование осуществляется без нагрузки. Включение производится на первое-второе положения, и проверяется правильность направления движения Механизма.
При исправной работе с полностью введенными пусковыми сопротивлениями в обоих направлениях движения можно приступить к разгону путем постепенного выведения сопротивлений. Для контроля за величиной пусковых токов в главную
цепь включают амперметры. В процессе опробования механизмов на холостом ходу повторно проверяются действие механических тормозов и эффективность торможения. Схемы включения измерительных приборов при наладке приведены на рис. 23.
На холостом ходу проверяется правильность функционирования схемы магнитных контроллеров при быстрых переключениях командо-контроллера в любое рабочее положение. Если появляются большие пусковые токи, рывки механизмов, необходимо увеличить выдержки
времени отпадания реле ускорения, а также отрегулировать работу реле торможения методом противовключения. Наладка завершается проверкой работы аппаратуры при номинальной нагрузке. В процессе проверки работы под нагрузкой производится окончательная
регулировка максимальных реле защиты. При грузе НО—115% номинального осуществляются пуски на подъем или передвижение с наибольшей скоростью. Реле настраивают таким образом, чтобы уставка срабатывания была близка к пусковым токам этого режима. Во время настройки максимальной защиты следует проконтролировать характер коммутации главной цепи. Дуга не должна выходить за пределы камеры контактора; значительная дуга указывает на неисправность контактора или чрезмерно большой ток уставки срабатывания защиты.
Правила управления, крановыми механизмами
Передовой опыт работы крановщиков-новаторов показывает, что при высококвалифицированном управлении крановыми механизмами можно достичь не только высокой производительности крана, но также обеспечить значительное повышение межремонтных сроков службы электрооборудования и механизмов.
Ниже рассматриваются рекомендации по управлению крановыми механизмами с помощью контроллеров.
1. Кулачковый контроллер ни в коем случае нельзя останавливать в промежутке между фиксированными рабочими положениями. При установке кулачковых контроллеров в промежутке между фиксированными положениями контактная система оказывается в самых неблагоприятных условиях, так как нажатие на контакты может быть пониженным. Такое положение опасно и может привести к свариванию контактов. В контроллерах предусмотрены приспособления фиксирования рабочих положений, которые позволяют крановщику ощущать установку контроллера в рабочее положение. Для обеспечения надежной работы необходимо периодически проверять фиксирующий аппарат и регулировать его по мере необходимости. Для командо-контрол-леров переменного тока требования к фиксации пониженные. В этих аппаратах четкая фиксация необходима в основном для нулевого положения.
2. Переводить рукоятку контроллеров из одного положения в другие нужно так, чтобы не происходило рывков механизма. В первую очередь это относится к силовым кулачковым контроллерам, так как при быстром переводе контроллера из нулевого положения
в последующие значительно увеличивается вращающий момент электродвигателя и величина ускорения может превысить допустимое значение, что приведет к пробуксовке ходовых колес и ударам в механических передачах. Однако чрезмерная задержка в каждом рабочем положении снижает производительность крана и ведет к повышенному расходу электроэнергии. Можно рекомендовать следующие темпы движения рукоятки контроллеров:
Механизмы подъема —задержка в первом положении 2—3 с и последующий переход с задержкой на каждом положении 0,6—1,2 с, т. е. по существу плавное движение рукоятки с минимальными задержками на рабочих положениях. При подъеме порожнего крюка вообще достаточно плавное движение рукоятки.
Механизмы тележки — переход с положения на поженив с задержкой 1,0—1,5 с. При торможении противовключением переход на первое положение противоположного направления вращения и задержка до полной остановки.
Механизмы моста и поворота — переход с положения на положение с задержкой 1,6—2,0 с, причем на первом, втором положениях задержка должна быть по 2 с на каждом с тем, чтобы кран получил на этих положениях достаточную скорость.
Если при пуске за счет толчка появилось качание груза, гашение раскачки лучше всего ликвидировать повторным толчком в то время, когда качающийся груз движется против движения крана. Этот способ особенно эффективен при большой длине троса, когда период качания груза составляет 3—5 с. Торможение моста или поворота следует производить методом противовключения. При этом сразу после остановки механизма нужно производить отключение во избежание движения в противоположную сторону.
3. Спуск грузов, близких по массе к предельной грузоподъемности крана, следует вести в крайнем положении контроллера, так как на первом — третьем положениях спуска при больших сопротивлениях в цепи ротора возможен разгон груза до скоростей, значительно превышающих номинальную.
4. Посадка и точная остановка при опускании груза в электроприводах, не имеющих специальных систем регулирования, производятся методом толчковых включений. Если груз близок к предельному по грузоподъ-
емкости, опускание осуществляется в режиме противовключения на первом положении подъема; при более легких грузах толчковое включение производится при переключении с первого положения спуска на первое положение подъема. Этим способом можно снизить скорость, доведя ее до 20—ЗО%1 номинальной. Однако следует иметь в виду, что толчковое включение приводит к повышенному износу контактов и пользование им без надобности не рекомендуется. В аппаратуре башенных кранов малая скорость спуска обеспечивается применением специальных тормозных устройств и поэтому там установка и посадка грузов осуществляются на первом положении спуска независимо от массы грузов.
5. Быстроходные высокопроизводительные краны, управляемые магнитными контроллерами, имеют систему свободного выбега механизмов горизонтального перемещения. С целью снижения расхода электроэнергии и обеспечения плавности остановки следует заблаговременно отключать механизмы передвижения (тележки, моста, поворота) с тем, чтобы механизм замедлялся вначале за счет свободного выбега, а затем уж точно останавливался торможением методом противовключения.
6. При любой непредвиденной остановке, связанной с отключением защиты, рукоятки всех контроллеров возвращаются в нулевое положение. Команду на повторное включение контактора защиты дают только при рукоятках контроллеров, находящихся в нулевом положении.
7. Если, несмотря на перевод в нулевое положение рукоятки контроллера, груз продолжает опускаться, это означает, что механический тормоз неисправен, необходимо срочно включить контроллер на подъем и методом толчковых включений плавно опустить груз. В этом случае выключение аварийного выключателя не рекомендуется.
8. Для экстренной остановки механизмов передвижения следует отключить аварийный выключатель.
Уход за аппаратурой в эксплуатации
Четкая и надежная работа крановых аппаратов, а также достаточный срок службы во многом зависят от правильно организованного ухода за ними в эксплуатации. Правильно запланированные периодические осмотры, предупредительные ремонты и надлежащая органи
зация этих работ позволят предотвратить внеплановые простои кранов из-за выхода из строя аппаратуры.
Периодичность осмотров устанавливается в зависимости от темпов и интенсивности работы механизмов. В качестве типовых условий может быть рекомендована следующая периодичность осмотров: для кранов тяжелого режима с большой частотой включений осмотр следует производить после 10—15 смен работы; для кранов среднего режима машиностроительных предприятий и строительных кранов осмотр следует производить 1 раз в месяц; для кранов легкого режима, связанных с эпизодическими работами, осмотр производится 1 раз в три месяца.
Периодический осмотр имеет целью выяснить состояние аппаратуры и способность ее к дальнейшей нормальной работе. При периодическом осмотре определяется потребность в ремонте, устраняются имеющиеся неисправности и проводятся профилактические работы.
Уход за контакторами. При осмотре системы необходимо проверять основные параметры: раствор, величину нажатия на контакты. Раствор контактов измеряется размером А между двумя наиболее близкими точками расхождения контактов. Провал контактов (рис. 24) определяется размером В. По мере износа контактов величина раствора увеличивается. Увеличение раствора, связанное с износом контактов, является нормальным, однако, если он растет за счет изменения хода подвижной системы, его необходимо уменьшить до нормы.
По мере износа контактов провал уменьшается. Пределом уменьшения провала является половина расстоя-
д
Рис. 24. Контактный узел электромагнитных контакторов.
ния В. Поскольку наличие провала контактов связано с обеспечением необходимого контактного нажатия, контроль этой величины при каждом осмотре обязателен.
Регулируют величину провала контактов винтом ограничения хода контактодержателя (КТ 6000, КТПВ) либо подгибают подвижный контакт (КПД 121) или мостик (пускатель).
Получение необходимого контактного нажатия — гарантия надежной работы контактора, отсутствия сваривания контактов при включении больших токов и отсутствия недопустимых нагревов контактов. Начальное нажатие — это усилие, создаваемое контактной пружиной в точке первоначального касания контактов. Недостаток начального нажатия ведет к повышенному износу и свариванию контактов, избыток начального нажатия может привести к явлению двоения при включении, т. е. включение с задержкой в промежуточном положении, что также ведет к быстрому выходу из строя контактора. Начальное нажатие проверяется при касании контактов, когда полоска бумаги, зажатая между контактодержателем и кронштейном в зазоре В (рис. 24), может быть свободно вынута.
Величина нажатия измеряется пружинным динамометром, укрепленным перпендикулярно плоскости касания контактов. Регулируют начальное нажатие изменением усилия контактной пружины. В контакторах КТ 6000 это производится изменением сжатия пружины с помощью регулировочной гайки, в контакторах КТПВ 600— с помощью прокладок под контактную пружину, в некоторых типах контакторов и пускателей, не имеющих регулировочных огранов, — заменой пружины или изменением ее характеристики.
При регулировании контактного узла необходимо убедиться в отсутствии смещения контактов. Смещение подвижных контактов относительно неподвижных не должно превышать 1,5 мм. Линия соприкосновения контактов при полном включении должна составлять не менее 70 %! ширины контактов. В процессе включения многополюсных контакторов имеет место неодновременное включение всех полюсов, что неблагоприятно сказывается на надежности работы при включении и размыкании контактов. Величина неодновременности замыкания контактов нё' должна превышать 1 мм.
В процессе работы на контактах, коммутирующих главную цепь, появляется оплавление, а на стенках дугогасительных камер — копоть и нагар. Поэтому необходимо периодически осуществлять чистку контактных узлов. Медные контакты зачищаются напильником с мелкой насечкой, не нарушая формы контактов. Контакты из сплавов, содержащих серебро, зачищать не нужно, достаточно только удалить копоть с самих контактов и с соседних частей, особенно с деталей из изоляционных материалов.
Очистка дугогасительных камер от копоти и нагара обязательна, так как нагар имеет электропроводящие свойства, что может привести к перебросам дуги на заземленные части при коммутации контакторами тока. При осмотре контакторов необходимо убедиться в отсутствии задевания подвижными контактами стенок дугогасительных камер, а также значительных щелей при полностью надетых камерах.
Надежность работы контакторов во многом определяется правильностью сборки, регулировки и состояния электромагнитного привода. Если при включении втяги-гивающей катушки электромагнитная система переменного тока, находясь в замкнутом положении, гудит с дребезжанием, это говорит о неисправности, причинами которой могут быть: недостаточное напряжение, питающее катушку, неплотность прилегания якоря к магнитопроводу, заедание, препятствующее самоустановке на магнитопроводе якоря, неисправность короткозамкнутого витка. .
При напряжении на катушке 85 %' номинального контакторы должны четко срабатывать. Во включенном положении электромагнит создает умеренный шум (гудение). При снижении напряжения до величины 70% номинального контактор не должен отпадать, но в этом случае гудение электромагнита может быть резким.
Для устранения перечисленных неисправностей, вызывающих дребезжание электромагнита, необходимо зачистить поверхности прилегания якоря к магнитопроводу, обеспечить легкое вращение якоря в подшипниках путем регулировки затяжки или заменить вкладыши, установить целостность короткозамыкающего витка на магнитопроводе. Лопнувший виток рекомендуется сваривать латунным припоем. Если гудение не удается устранить приведенными способами, необходимо 86
произвести шлифование или пришабривание поверхностей прилегания. Шлифование производится вдоль листов. При шлифовании необходимо сохранить зазор под средним керном. Проверка исправности катушек производится замером ее сопротивления и потребляемой мощности. При замыкании витков внутри катушки резко возрастает потребляемая мощность.
Осмотр узла блок-контактов заключается в проверке отсутствия заеданий, наличии провала мостиков подвижных контактов, возможности дополнительного свободного хода траверсы с мостиками еще на 2—3 мм после полного включения контактора.
Смещение подвижных и неподвижных блок-контактов не должно быть выше 1,5 мм.
Уход за кулачковыми контроллерами. При периодическом осмотре кулачковых контроллеров обследуют контактные коммутационные элементы, узел фиксации положений и подшипниковые узлы кулачкового вала. На рабочих поверхностях контактов не должно быть больших оплавлений и капель металла, если они имеют-су, их удаляют напильником с мелкой насечкой. Зачистка контактов стеклянной или наждачной бумагой недопустима, так как частицы абразивного материала остаются на контактах, что значительно увеличивает их переходное сопротивление. При зачистке контактов нельзя нарушать форму контактных поверхностей. Линия касания контактов должна составлять не менее 70 %1 ширины контактов. Контакты с серебряными накладками вообще не нужно запиливать. Достаточно только вытереть копоть. Особенно важным является регулярная проверка растворов и провалов контактов. В современных кулачковых контроллерах изоляционные рейки с группами контактов закреплены в двух точках на корпусе. Сдвиг одной из точек крепления может вызвать нарушение величин растворов контактов сразу целой группы контактных элементов. Поэтому при периодическом осмотре необходимо контролировать прочность крепления и положение реек с контактными элементами.
На рис. 25 приведен общий вид кулачкового контактного элемента для коммутации цепей переменного тока. Из рисунка видно, что размыкание элемента происходит при набегании гребня кулачковой шайбы 4, а включение— под действием включающей пружины элемента.?.
Рис. 25. Контактный элемент кулачкового контроллера переменного тока.
подлежат замене. Как и в
Поэтому нажатие на контакты 1 обеспечивается, как и в контакторах, контактной пружиной, но включающая пружина 3 должна преодолевать действие контактной пружины 2. Недостаточное усилие включающей пружины ведет к снижению начального нажатия на контакты, чрезмерное усилие включающей пружины ведет к чрезмерному повороту контакто-держателя и нарушению необходимого взаимодействия деталей. Токопереход от подвижных контактов к выводным зажимам осуществляется через гибкие соединения. При периодическом осмотре контролируется целостность этих соединений. При изломе более 20% проволок гибких соединений они контакторах, нагары и копоть
на пластмассовых деталях и в дугогасительных камерах подлежат удалению без повреждения поверхности пластмассы. Проверка начального нажатия раствора и провала производится таким же способом, как у контакто-
ров. ।
При осмотре узлов фиксирования рабочих положений проверяются целостность пружины, свобода перемещения фиксирующих роликов, достаточность усилия, создаваемого пружиной, и наличие гребней на храповике фиксатора. Изношенные детали и пружины, имеющие пониженное усилие, подлежат замене на запасные. Проверка свободы вращения кулачкового вала в подшипниках производится при освобожденном фиксирующем аппарате. В случае заедания вала в подшипниках необходимо освободить вал, промыть шариковые подшипники и заполнить их консистентной смазкой.
Уход за выключателями. От надежности работы конечных и аварийных выключателей зависит безопасная работа крановых механизмов. При осмотре выключате-
лей прежде всего проверяются свобода поворота вала выключателя, действие устройства само-возврата рычага в исходное положение и действие контактных элементов.
В выключателях контактные элементы цепи управления имеют мости-
Рис. 26. Контактный элемент конечных выключателей.
ковые контакты с напайками из серебра (рис. 26). Зачистка напильником или абразивной шкуркой этих контактов недопустима. Очистка от копоти и грязи производится тряпкой, смоченной в спирте. Помимо состояния поверхности проверяют отсутствие
смещения между подвижными и неподвижными контактами, а также степень износа поверхностей трения кон-
тактного рычага.
Заедание вала возможно в подшипниках выключателя и при неисправности фиксирующего аппарата. Выключатели имеют подшипники скольжения, не нуждающиеся в смазке. Поэтому задачей профилактической проверки является удаление грязи и при необходимости очистка шеек вала от ржавчины. Выключатели после размыкания контактов должны иметь еще некоторый свободный ход рычага для пропуска приводной линейки. Проверяются наличие свободного хода рычага и положение линейки, которая должна проходить в пределах свободного хода рычага. Поскольку срабатывание выключателей происходит при ударном воздействии линейки на рычаг, необходимо периодически проверять надежность соединения рычага с валом и подтягивать клиновой болт крепления.
Рекомендации по ремонту аппаратуры в условиях эксплуатации В процессе эксплуатации кранового электрооборудования даже при правильном и регулярном проведении профилактических проверок, осмотров и смены запасных частей возможны появления неисправностей, связанных с проявлением внутренних дефектов в материалах и узлах изделий, непредвиденных нагрузок, последствий корот
ких замыканий и т. п. При небольших повреждениях электрической аппаратуры устранение неисправностей целесообразно проводить в процессе эксплуатации силами персонала по техническому обслуживанию электрооборудования.
Неисправности крановой аппаратуры можно объединить в две группы: а) неисправности в схемах управления, мешающие выполнению работы по прямому назначению; б) сгорание или поломка отдельцых элементов аппаратуры, проявляющиеся в отказах срабатывания или функционирования аппаратов.
В свою очередь первая группа неисправностей может проявляться как следствие дефектов внешнего и внутреннего монтажа, так и в связи с вйходом из строя отдельных аппаратов. Неисправности второй группы в конечном счете проявляются в виде сбоев в работе всего электрооборудования. Однако проявление неисправностей возможно и в виде самостоятельных признаков, например обгорание контактов, появление дыма от загорания изоляции, повышенный нагрев отдельных элементов.
Ниже приводятся рекомендации по устранению наиболее часто встречающихся неисправностей. В табл. 18 приведен перечень наиболее часто встречающихся неполадок при управлении крановыми электроприводами и вероятные причины их появления. Как следует из таблицы, часть неполадок является следствием сбоев в работе отдельных аппаратов. Среди них наиболее вероятными являются поломка пружин, нарушение контакта в главных цепях и в цепях управления в изношенных аппаратах, сгорание катушек электромагнитов, а также сваривание контактов как следствие пониженного нажатия на контакты. В большинстве случаев устранение неисправностей такого рода связано с заменой деталей, являющихся сменными и входящими в перечень запасных частей. Однако в эксплуатации могут отсутствовать те или иные детали и узлы. Поэтому ниже даются рекомендации по изготовлению некоторых сменных деталей для оперативного ремонта вышедших из строя аппаратов.
Главные контакты контакторов и контроллеров могут быть изготовлены из твердой полосовой меди МГТ (ГОСТ 434-55) или из меди марки Ml (ГОСТ 859-41). Для некоторых типов контакторов и пускателей к контактам припаиваются металлокерамические наладки. Наилучшим материалом такой наладки является композиция 90
Таблица 18
Проявление неисправности Вэроятная причина неисправности Метод поиска неисправности
При включенном главном выключателе и включении выключателя цепи управления и кнопки защиты линейный контактор на срабатывает При опускании кнопки защиты линейный контактор отключается При переводе рукоятки контрол- а) Сгорел предохранитель цепи управления б) Не все контроллеры находятся в нулевом положении в) Отсутствует контакт в цепи нулевых кулачковых элементов г) Сгорела катушка линейного контактора д) Нарушен контакт максимального реле а) Неисправны блок-контакты линейного контактора б) Нарушен контакт в цепях конечных выключателей а) Замыкание на корпус одной из Заменить предохранитель; при повторном сгорании найти место короткого замыкания или заземления и устранить неисправность 1 Устранение неисправности в аппаратах 1 Устранение неисправности в аппаратах Измерить сопротивление изоляции
лера в первое рабочее положение срабатывает защита фаз статора электродвигателя или тормозного электромагнита б) Междуфазное замыкание в) Сгорание предохранителя цепи управления в схеме с магнитным контроллером между корпусом и фазами Проверить отсутствие междуфазного замыкания в аппаратах, отсоединенных от двигателя и тормозного электромаг-HHfa, а также отдельно в электродвигателе и тормозном электромагните Замыкание на корпус в цепи управления
Проявление неисправности Вероятная причина неисправности Метод поиска неисправности
При переводе рукоятки контроллера в первое рабочее положение срабатывает защита При переводе рукоятки в первое рабочее положение без нагрузки на крюке механизм не приводится в движение При плавном переводе в последнее рабочее положение механизм разгоняется толчками или отключается защита г) Короткое замыкание в цепи ротора на щеткодержателях, выводных зажимах резисторов, выводных зажимах роторных цепей контроллера д) Неисправность в цепи конечного выключателя проверяется возможностью работы в противоположном направлении движения а) Обрыв одной фазы обмотки статора б) Обрыв цепи тормоза в) Не происходит растормаживания механического тормоза г) Обрыв в двух фазах цепи ротора а) Обрыв цепей отдельных секций резистора б) Отсутствие электрического контакта отдельных контактов аппарата, замыкающих ступени резистора в) Установленный резистор имеет неверную разбивку величин сопротивлений по ступеням Проверяется отсутствие короткого замыкания в следующей последовательности: электродвигатель, контроллер, сопротивления Устранение неисправности в конечном выключателе Проверить наличие напряжения на всех фазах Проверить наличие напряжения на катушке электромагнита тормоза Устранить заедания в узлах тормоза Проверить целостность резисторов и надежность контакта щеткодержателей двигателя 1 Проверить токопрохождение на каж- | дой из ступеней разгона Произвести пересчет ступеней резистора
Проявление неисправности Вероятная причина неисправности Метод поиска неисправности
При быстром переводе команде- а) Неправильно отрегулированы вы- Увеличить выдержки времени реле ус-
контроллера в крайнее рабочее положение срабатывает защита держки времени реле ускорения б) Сгорел выпрямитель или катушка реле ускорения корения путем уменьшения толщины немагнитной прокладки Проверить, что реле ускорения в нулевом положении включены
Рукоятка контроллера не возвра- а) Приварились контакты контрол- Устранить неисправность; зачистить
щается в нулевое положение, привод не отключается лера в цепи статора б) Заедает собачка фиксатора контакты; проверить нажатие на контакты Исправить фиксатор
Г При возвращении в нулевое по- Нарушена регулировка тормоза; за- Проверить действие тормоза, устра-
ложение контроллера механизма подъема большой выбег механизма подъема, работающего вхолостую. Груз в нулевом положении не удерживается липание электромагнита тормоза. Заземлилась одна фаза цепи привода тормоза. имеющего трехфазное питание нить неисправность
При быстром переключении с од- а) Не отрегулировано реле коитро- Условия срабатывания реле противо-
ного направления движения в дру- ля противовключения включения отрегулировать согласно ука-
гое командо-контроллеров механизмов горизонтального передвижения срабатывает защита А заниям в схеме
Проявление неисправности Вероятная причина неисправности Метод поиска неисправности
При быстром переключении с од- б) Не отрегулирована механическая Обеспечить отсутствие короткого за-
ного направления движения в дру- блокировка между контакторами на- мыкания через контакты контакторов
гое командо-контроллеров меха- правления направления за счет регулировки меха-
низмов горизонтального передвижения срабатывает защита При установке контроллера на а) Обрыв одной фазы питающего нической блокировки Восстановить подачу трехфазного пи-
второе положение подъема номи- напряжения либо вне крана, либо в тания на кран или на двигатель
нальный груз движется вниз Конечная защита не срабатывает пределах- аппаратуры крана б) Неисправность в цепи резистора а) Не отключается электромагнит- Проверить правильность подбора резистора Проверить отсутствие приваривания
ный аппарат, в цепи катушки которого включены конечные выключатели б) Нарушение регулировки конечного выключателя (механическая поломка) контактов линейного контактора или обходных цепей питания нулевого реле Отрегулировать выключатель
С0К.15М. Пайка производится На контактных аппаратах с угольными электродами припоем марки ПМФ. Припой измельчается в порошок; к нему добавляется 10% буры. Нагревание производится осторожно, пока расплавленный припой не выступит из-под накладки. Допускается применять припой ПСР45 в виде пластинок толщиной 0,1 мм, вырезанных по размерам припаиваемых накладок. Напайка серебряных контактов к деталям блок-кон-тактов выполняется из серебра СР999 (ГОСТ 6836-54). Размеры контактов приводятся в инструкциях по обслуживанию или изготовляются по образцу, снятому с аппарата.
Пружины аппаратов изготовляют из стальной проволоки марки П (ГОСТ 9389-60) с модулем упругости 2-Ю7 Н/см2. Пружины навивают в исходном состоянии на стержень несколько меньшего диаметра, чем внутренний диаметр пружины. После навивки пружину «отпускают» в масляной ванне при температуре 260—280°С в течение 20 мин и охлаждают на воздухе. После проверки геометрических размеров и механических свойств пружину окрашивают масляным лаком печной сушки и высушивают в печи. Концы пружины затачивают на наждачном круге.
Втягивающие катушки могут быть установлены на каркасе, без каркаса и без каркаса, но на металлической гильзе. Каркас, на который наматывается катушка, выполняется из пластмассы или электрокартона, склеенного из нескольких тонких слоев. Бескаркасные катушки наматываются на специальные разборные оправки и обматываются хлопчатобумажной лентой с последующей пропиткой или компаундировкой.
При выходе из строя каркасной катушки обмотка ее снимается, а каркас используется для намотки новой обмотки. На катушке обычно написаны данные ее обмотки (число витков, марка и размер провода, сопротивление).
Металлическая гильза бескаркасных катушек постоянного тока может быть сделана из тонкой листовой стали. Для таких катушек переменного тока гильзу изготовляют из немагнитных металлов (латунь или дюраль), и в ней по всей высоте делается продольный разрез. Гильзы изолируются тонким картоном общей толщиной около 1 мм. На большинстве катушек устанавливают жесткие контактные зажимы. Под зажим нужно подкладывать электрокартон и лакоткань, чтобы расстояние по
поверхности изоляции от края зажима до обмотки было не меньше 6—8 мм. Обмоточный провод припаивается к концу зажима. На зажим сверху накладывают электрокартон с щелью для наружной его части. Внутренний вывод (конец обмотки) должен быть изолирован двумя слоями лакоткани и выведен у края катушки наружу. При тонкой проволоке (меньше 0,5 мм) вывод лучше делать толстым многожильным проводом, чтобы при установке зажима провод не обломился. Практика показывает, что большое количество внутренних пробоев бывает из-за некачественного выполнения внутреннего вывода. Поэтому он должен быть сделан особенно тщательно.
Некоторые катушки делаются двухсекционными. Такая катушка более сложна в производстве, но и более надежна. В этом случае на каждую секцию приходится только половина рабочего напряжения, так как обе секции соединены последовательно и расположены по длине катушки. При этом уменьшается напряжение между слоями обмотки. Кроме того, эту катушку можно наматывать таким образом, чтобы оба конца обмотки (выводы) находились снаружи, т. е. нет необходимости в сложной изоляции выводов.
При намотке катушек нужно обращать особое внимание на следующее. Витки обмотки по возможности укладывать в ряд более плотно, не оставляя провала около краев. В неплотно намотанной обмотке отдельные витки могут глубоко западать внутрь обмотки (особенно у краев катушки). Напряжение между таким витком и соседним может быть очень большим и вызвать пробой изоляции и замыкание витков накоротко. Для катушек постоянного тока замыкание нескольких витков ведет в дальнейшем к повышению нагревания. Для катушек переменного тока такое замыкание совершенно недопустимо. Поэтому катушки переменного тока должны изготовляться только из обмоточного провода с очень качественной изоляцией, например марки ПЭВ.
В клееных каркасах должна быть применена угловая изоляция, предохраняющая от возможности пробоя с обмотки через место стыка гильзы и шайбы каркаса на корпус контактора. Обмотка не должна доходить до наружного края торцовых шайб (или стенок) каркаса, чтобы не было пробоя с обмотки на металлические детали аппарата.
Наиболее простым для эксплуатации способом пропитки является промазка каждого слоя обмотки изоляционными лаками и эмалями. Для промазки следует использовать лаки КФ-95 и ГФ-95 с концентрацией до 50—60%. После намотки с промазкой катушку изолируют снаружи двумя слоями киперной ленты с перекрытием половины ширины ленты. При изолировке ленту промазывают лаком, используемым для промазки слоев обмотки. Изолированную катушку сушат в печи с температурой ПО—130°C в течение 12—14 ч до выделения растворителей и запечки лака. После запечки катушку отделывают лаком БТ-99 двукратным покрытием с сушкой на воздухе по 4—6 ч после каждого покрытия.
Общие рекомендации по установке и обслуживанию тормозных устройств на кранах
Тормоза монтируются после установки на механизмах тормозных шкивов. Шкив тормоза должен удовлетворять следующим требованиям: 1) диаметр шкива должен иметь точность обработки С4; 2) радиальное биение, овальность и конусность не должны превышать половины допуска на диаметр шкива; 3) рабочая поверхность шкива должна иметь твердость не менее Дв=280 и чистоту поверхности не ниже 7 класса (V?; 4) на рабочей поверхности шкива не допускается наличие следов коррозии, масла, краски и т. п.
При установке тормоза необходимо обеспечить совпадение центра тормоза с центром шкива, а непараллель-ность и перекос поверхностей тормозных колодок относительно поверхности шкива не Должны превышать 0,1—0,2 мм.
Сочленение электромагнитов или электрогидравличе-ских толкателей с тормозом должно' обеспечивать свободное перемещение их подвижных частей. При этом важно, чтобы во включенном положении якорь электромагнита вошел в соприкосновение с ярмом магнитопровода. В противном случае возможно отпадание якоря при снижении напряжения в сети.
Для тормозных электромагнитов переменного тока особое значение имеет плотное прилегание якоря по всей поверхности соприкосновения с ярмом. При отключении электромагнита перемещение подвижной системы дол
жно ограничиваться упором тормозных колодок в шкив тормоза. В противном случае, при отключении привода, колодки могут не войти в соприкосновение со шкивом.
Ход подвижных частей тормоза должен при регулировке составлять не более 2/3 максимально допустимого хода электромагнита. При этом зазор между колодками и шкивом должен быть достаточным, чтобы исключить трение тормозных колодок о шкив при включении тормоза. Следует иметь в виду, что чем меньше начальный зазор между колодками и шкивом, тем реже потребуется производить перерегулировку. При наладке тормозных устройств необходимо следить, чтобы приложенное к электромагниту противодействующее усилие (пружины или противовеса) не превышало тягового усилия, однако большой запас по тяговому усилию также нежелателен, так как ведет к-повышенным напряженностям в движущихся частях и снижению износоустойчивости.
Бесперебойная работа тормозных устройств кранов обеспечивается в основном за счет регулярного осмотра, ухода и профилактической регулировки механизма. Периодичность обслуживания определяется интенсивностью работы крана и степенью нагрузки тормоза. При периодических осмотрах должны выполняться следующие мероприятия, относящиеся к электроприводу тормозов: регулярная смазка подвижных частей; контроль хода подвижных частей и его восстановление при износе тормозных накладок; выявление и устранение люфтов в сочленениях.
Неисправности электроприводов тормозных устройств чаще всего проявляются в виде отказов срабатывания (растормаживания и затормаживания), повышенного шума (гудение). Наиболее вероятными причинами отказов при включении являются недопустимо большой ход в результате износа тормозных колодок, витковое замыкание в катушках электромагнита или обрыв цепи электромагнита.
Если якорь электромагнита при отключении не отпадает, возможными причинами отказов могут быть следующие: замерзание смазки в холодное время года, износ немагнитной прокладки (электромагнитов постоянного тока) или смятие стыка магнитопровода переменного тока. Для обеспечения надежного отпадания магнитопроводы тормозных электромагнитов должны иметь немагнитную прокладку или зазор не менее 0,5 мм.
Наиболее частой неисправностью является повышенный шум электромагнитов переменного тока. Поскольку в большинстве случаев гудение связано с неполным включением, эта неисправность должна немедленно устраняться, так как неполное включение ведет к быстрому выходу из строя катушки. Повышенное гудение может возникнуть также при витковом замыкании в катушке или нарушении короткозамкнутого витка магнитопровода. Витковое замыкание в катушке неизбежно приведет к выходу ее из строя, поэтому при обнаружении такой неисправности необходимо сразу же провести ремонт катушки с целью сохранения ее каркаса.
Ремонт короткозамкнутого витка магнитопровода также обязателен, поскольку его обрыв помимо возникновения резкого гудения может привести к вибрации подвижных частей магнитопровода и выходу из строя всего тормоза.
Тормозные электромагниты постоянного тока получают питание от сети переменного тока через полупроводниковые выпрямители.
При эксплуатации селеновых выпрямителей наблюдается так называемое «старение» (необратимое повышение падения напряжения в выпрямительном переходе). Это ведет к снижению выпрямленного напряжения, поэтому необходимо периодически проверять величину выпрямленного напряжения и при необходимости уменьшать величину добавочного регулирующего резистора.
При длительном бездействии селеновые выпрямители частично теряют свои выпрямляющие свойства. Для восстановления свойств выпрямителя после длительного бездействия (год и более) его необходимо подвергнуть так называемой формовке, т. е. пропустить по нему выпрямленный ток, ограничив его величиной 50—70% номинального значения.
П риложение 1
ПЕРЕСЧЕТ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ
В практике эксплуатации нередко бывает необходимо произвести расчет обмотки, предназначенной для условий работы, отличных от существующих (другое напряжение, другой режим работы ПВ).
Например, если действительный режим катушки оказывается более тяжелым, чем тот, иа который она рассчитана, то во избежание чрезмерного нагревания ее нужно пересчитать. Иногда требуется пересчитать катушку на другое напряжение, в ряде случаев оказывается необходимым применять марку и сечение проводов, отличные от использованных в катушке. Для облегчения расчета в подобных случаях рекомендуется пользоваться указанными ниже формулами, полученными в результате простых математических выводов.
1. Пересчет катушки постоянного тока параллельного возбуждения иа другое напряжение
Известны обмоточные данные катушки, рассчитанной на напряжение 1)\ и режим при ПВ1-. диаметр неизолированного обмоточного провода di; диаметр изолированного обмоточного провода £>i; число витков Hi; сопротивление обмотки Ry
Необходимо определить обмоточные данные новой катушки d2, D2, n2, Ri-
Если обмотка должна быть рассчитана на новое напряжение при том же значении режима ПВу то диаметр неизолированной проволоки определяется по формуле, мм:
= dt.
Если обмотка должна быть рассчитана на новый режим ПВ2 при том же напряжении Ui, то диаметр голой проволоки определяется из условия сохранения принятой температуры и коэффициента заполнения катушки по формуле, мм:
Далее по ГОСТ на обмоточные провода проверяют наличие рассчитанного провода и в случае отсутствия его подбирают ближайший больший или меньший стандартный диаметр d2 голой проволоки и соответствующий диаметр изолированной проволоки D2 принятой марки. Указанный выше пересчет исходит из условия сохранения марки обмоточного провода.
Число витков п2 новой катушки определяется из условия сохранения неизменным коэффициента заполнения катушки (с учетом изо-100
ляции провода). Сохранение коэффициента заполнения катушки Определяет технологическую возможность ее намотки
/Г). V
«1-
пг
Сопротивление обмотки при 20 °C, Ом:
"'d' я,-
/?2 =--------
n^dt.
Если выбирают ближайший больший стандартный диаметр обмоточного провода, превышение температуры катушки над температурой окружающей среды и усилие будут несколько выше, чем у катушки, выполненной по таблице обмоточных данных. При выборе ближайшего меньшего диаметра превышение температуры и усилие несколько снижаются.
2. Пересчет токов катушек, включаемых последовательно, при изменении режима работы ПВ.
Для данной катушки, рассчитанной на ток Ц и режим работы ПВ1, подсчитать величину допустимого тока 12 при новом режиме работы ПВг.
Из условия обратно пропорционального отношения мощностей и соответствующих им режимам работы необходимый ток можно подсчитать следующим образом:
Л ПВ2 l\R ПВг
ПВ, ПВг
А ПВ, ив, •
где Р[ и Р2 — мощности при ПВ1 и ПВ2; R — сопротивление катушки.
3. Пересчет катушки переменного тока на другое напряжение
Известны обмоточные данные катушки, рассчитанной на напряжение (71 и режим ПВг. диаметр голого провода di, диаметр изолированного провода Di, число витков щ и сопротивление Ri. Известна также марка провода.
Требуется определить обмоточные .данные d2, п2, R2 новой катушки для напряжения U2 при том же режиме работы ПВь
Число витков новой катушки следует определять из условия сохранения тягового усилия, т. е. индукции в магнитопроводе, которая пропорциональна отношению U/n (вольт/виток). Следовательно,
(У, и2
п2
П1
откуда
Расчетный диаметр изолированного провода из условия сохранения коэффициента заполнения катушки, мм:
По ГОСТ находят ближайший меньший диаметр изолированного провода £>2 и соответствующий ему диаметр голого провода di.
Сопротивление при 20 °C, Ом:
/?2 =
^2^1
Rt.
Приложение 2
ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В АППАРАТОСТРОЕНИИ
Доски асбестоцементные марки 400-25 по ГОСТ 4248-68.
Применяются для изготовления перегородок, дугогасительных камер, аппаратных панелей и тому подобных деталей, работающих в зоне электрической дуги. Размеры досок: длина 1200 мм, ширина 800 мм, толщина 6, 10, 15, 20, 25 и 35 мм. Плотность 1,9 г/см3. Предел прочности при изгибе 4000 Н/см2.
Гетинакс электрический, листовой марки III по ГОСТ 2718-66 применяется для монтажных деталей, находящихся внутри шкафов или погруженных в трансформаторное масло при температуре не выше 105 °C. Размеры листов 550X700 мм толщиной от 1,5 до 30 мм. Плотность 1,4 г/см2. Предел прочности при изгибе 10 000 Н/см2.
Текстолит листовой электротехнической марки Б по ГОСТ 2910-67 применяется для изготовления планок, прокладок, реек, панелей и других деталей в виде пластин при температуре не выше 105 °C и умеренной влажности. Плотность 1,35 г/см2. Предел прочности при изгибе 8 000 Н/см2.
Стеклотекстолит листовой электротехнический марки СТ по ГОСТ 12652-67 применяется для панелей, планок, прокладок, работающих при температуре до 130 °C и повышенной влажности. Плотность 1,85 г/см2. Предел прочности при изгибе 10 000 Н/см2. Размеры листов от 450X600 до 980X1 480 мм. Толщина от 1,5 до 25 мм.
Электроиит листовой по ТУ МХП 3485-58 — изоляционный материал на основе асбокаучуковой композиции. Применяется для изоляции в изделиях с температурами до 180 °C (шайбы, прокладки и т. п.). Размеры листов от 600 x 600 мм до 1 250X3 000 мм. Толщина листов 0,2; 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мм.
Картон изоляционный марки ЭВ по ГОСТ 2824-60 применяется для изготовления различных изоляционных прокладок, работающих при температуре окружающей среды до 105 °C. Плотность 1,15 г/см2. Изготовляется в рулонах шириной 1 000 мм; толщина картона 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мм.
Лакоткань на капроновой основе марки ЛКМ 105 по ГОСТ 2214-70 применяется для изолировки концов катушек аппаратов. Ширина тканн 800 мм, толщина 0,1 мм. Используется прн температуре до 105 °C.
Стеклолакоткань электроизоляционная марки Л СК 155/188 по ГОСТ 10156-70 применяется для изоляции выводов катушек при температуре до 180 °C. Ширина тканн от 690 до 990 мм, толщина 0,15 мм.
Лента изоляционная хлопчатобумажная кнперная по ГОСТ 4514-48 применяется для изоляции катушек при последующей компаундиров-ке. Ширина ленты 20, 25, 30 мм, толщина 0,45 мм. Предельная рабочая температура при использовании ленты 120 °C. Лента пропитывается лаком 447.
Трубки электроизоляционные марки ТКР по ТУ 16-503.031-69 предназначаются для изоляции и защиты выводных монтажных проводов. Максимальная рабочая температура 180 °C. Трубки имеют внутренние диаметры 2, 4, 6, 8, 10, 12 мм.
Приложение 3
ПРОВОДА МЕДНЫЕ ОБМОТОЧНЫЕ КРУГЛЫЕ И ИЗОЛИРОВАННЫЕ
ПЭЛБО ГОСТ 16507-70. Провод, изолированный масляным ла; ком и одним слоем нитей из хлопчатобумажной пряжи. Максимальная рабочая температура 105 °C.
ПЭВ 1 ГОСТ 7262-70. Провод, изолированный высокопрочной эмалью с изоляцией нормальной толщины. Максимальная рабочая температура 120 °C.
ПЭТВ ОСТ16-505.001-70. Провод, изолированный высокопрочной эмалью с изоляцией нормальной толщины. Максимальная рабочая температура 135 °C.
ПЭТ 155 ТУ16-505.277-71. Провод эмалированный, теплостойкий. Максимальная рабочая температура 150 °C.
ПСДК ГОСТ 7019-71. Провод, изолированный двумя слоями обмотки из стекловолокна с подклейкой н пропиткой кремнийорга-ническим лаком. Максимальная рабочая температура 180 °C.
Шкала диаметров медного обмоточного провода 0,1; 0,11; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,16; 0,17; 0,18; 0,19; 0,2; 0,21; 0,23; 0,25; 0,27; 0,29; J0,31; 0,33; 0,35; 0,38; 0,41; 0,44; 0,47; 0,51; 0,53; 0,55; 0,57; 0,59; 0,62; 0,64; 0,67; 0,69; 0,72; 0,77; 0,8; 0,83; 0,86; 0,9 мм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Брейтер М. Е. и др. Электрическая аппаратура подъемных кранов. М., «Энергия», 1967. 151 с.
2. Буйлов А. Я. Основы электроаппаратостроения. М.—Л., Гос-энергоиздат, 1946. 372 с.
3. Баниов С. Е. Ремонт электрооборудования металлургических заводов. М., Металлургиздат, 1957.
4. Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей и электропривода. М., «Энергия», 1967. 472 с.
5. Меклер А. Г. Электрооборудование подъемно-транспортных машин. М., Машгиз, 1959. 374 с.
6. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Киев, «Проминь», 1970, 352 с.
7. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. М., «Недра», 1970, 206 с.
8. Соколов М. М., Борисов Ю. М. Электрооборудование подъ-емнотранспортных машин. М., «Машиностроение», 1971, 375 с.
9. Электрическое оборудование кранов. Под ред. А. А. Рабиновича и М. М. Синайского. М., Госэнергонздат, 1963. 400 с.
Цена 20 коп.