Электродвигатели грузоподъемных механизмов.

Электродвигатели применяют на постоянном и переменном токе.

В качестве двигателей на переменном токе преимущественно используются асинхронные двигатели с фазным ротором, допускающие многоступечатое регулирование скорости изменением сопротивлением в цепи фазной обмотки ротора. В более простых случаях, когда можно ограничиться двумя, тремя скоростями, могут быть применены асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Крановые двигатели работают в кратковременном и повторно-кратковременном режимах с частыми пусками в условиях повышенной тряски и вибрации. Они должны иметь высокие пусковые и максимальные моменты, должны обеспечивать работу в режимах электрического торможения, включая режим противовключения.

Для судовых, палубных, подъемно-транспортных и других механизмов применяются двигатели серии МАП, характеризующиеся большой частотой включений при тяжелых условиях пуска и торможения. Двигатели МАП с короткозамкнутым ротором могут быть одно- двух- и трехскоростными. Для получения различных скоростей (в двухскоростных двигателях) в статорные пазы укладываются две независимые обмотки, шаг которых образует различное число полюсов магнитного поля при подключении к сети напряжением 380 В. Сочетание полюсов кратное, например; 2р=4/8 или 8/16 или 4/12. При этом обеспечиваются скорости поля 1500/750 или 750/375 или 1500/500 об/мин. Для трехскоростных двигателей в пазы статора укладываются три независимые обмотки с числом полюсов 2р=4/6/12 или 4/8/16 или 4/12/24. Возможны и другие двигатели иностранного производства.

Управление многоскоростным асинхронным двигателем.

Управление пуском заключается в непосредственном подключении к сети той или иной обмотки (прямой пуск). Регулирование скорости (ступенчатое) – переключением обмоток с большой скорости (малое число полюсов) на малую скорость (большое число полюсов) и обратно. Пуск на большую скорость осуществляется, как правило, последовательно включением в сеть сначала тихоходной обмотки, а затем быстроходной (тихоходная обмотка при этом должна быть отключена от сети, если включена быстроходная). Для исключения режима одновременного включения двух обмоток предусмотрена электрическая и механическая блокировка.

Реверс двигателя производится «реверсом поля». Для изменения направления вращения поля, а следовательно и ротора, необходимо изменить подключение к сети двух любых фазных выводов обмоток статора. При реверсе любой обмотки машина попадает в режим торможения противовключением, при этом токи на 20-30% превышают пусковой ток. Для ограничения этих токов необходимо как при пуске, так и при реверсе на большой скорости последовательно переходить через тихоходную обмотку.

Силовая часть схемы управления двухскоростным реверсивным асинхронным двигателем выделена на рис.2.1. жирными линиями. Обмотка малой скорости ОС1, обмотка большой скорости ОС2. Контакты 1С1 и 1С2 при замыкании подключают к сети обмотку малой скорости. Контакты 2С1 и 2С2 при замыкании подключают к сети обмотку большой скорости. Включение реверсивных контакторов В1,В2 или Н1,Н2 меняет направление поля вращения независимо от подключенной в данный момент тихоходной или быстроходной обмотки. Замыкание контактов Т1 Т2 тормозного магнита ТМ производит растормаживание вращения вала двигателя. Эти контакты при работе двигателя всегда замкнуты. В цепи статорных обмоток включены биметаллические проводящие пластины тепловых реле РТ. При большом токе (при перегрузке) пластины нагреваются, изгибаются (жестко соединены пластины с разным коэффициентом теплового расширения) и производят отключение катушек контакторов главной цепи 1С1,1С2 или 2С1, 2С2. При этом работа двигателя прерывается из-за перегрузки, т.к. контакты 1С1, 2С1 или 2С1, 2С2 размыкаются.

Схема релейно-контакторного управления.

Схема управления контактами главной цепи получает питание через трансформатор TU от сети питания двигателя (от ее линейного напряжения). Трансформатор TU снижает напряжение с 380В до 220В или 127В. Катушки контакторов получают переменное напряжение, а все реле – постоянное через выпрямитель В.

Алгоритм работы схемы определяется положением рукоятки командоконтроллера.

Командоконтроллер (можно называть командоаппарат) – позиционный коммутационный аппарат, рассчитанный на коммутацию (замыкание, размыкание) сравнительно небольших токов.

Данный командоконтроллер имеет пять фиксированных положений:

нейтральное – нулевое и два положения – по направлению для обеспечения вращения двигателя на подъем (выбирать) и спуск (травить) груза. Черная точка на линии разрыва контактов цепей управления, которая стоит на пунктирной вертикальной линии, говорит о том, что этот разрыв замкнут. В случае отсутствия точки на пунктирной линии – разрыв остается разомкнут.

Разрывы в цепях управления могут быть замкнуты или разомкнуты с помощью командоконтроллера, контакты обозначены IК3(IIК3), IК7(IIК5), IК5(IIК5), IК8(IIК8), IК6(IIК6) (сдвоенные).

Например, в нейтральном положении рукоятки управления командоконтроллера (в положении 0) будут замкнуты контакты IК3 и IIК3, а остальные разомкнуты. При переводе рукоятки в положение 1 «Подъем» контакты IК3 и IIК3 разомкнутся, но будут замкнуты IК7, IIК7, IК8 и IIК8. Аналогично можно определить замкнутые и разомкнутые контакты для любого другого положения командоконтроллера.

Замыканием контактов командоконтроллера подается напряжение на катушки контакторов: В – вперед, Н – назад, тормозного магнита – Т, 1С – включение контактов обмотки малой скорости, 2С – включение контактов обмотки большой скорости.

Реле напряжения 1РН, 2РН с выдержкой времени на отпускание своего якоря (на отключение) получают питание через вспомогательные контакты 1С4 или 2С4 при срабатывании соответствующих контактов.

Многополюсный пакетный переключатель ПП замыкает свои контакты при включении его на этапе приготовления схемы к пуску. Выключатель ВУ работает как автоматический выключатель управления, защищая схему от коротких замыканий. Предохранители 1П-4П служат для защиты от перегрузки, т.е. больших токов (например, при повышении напряжения в сети, при замыкании в трансформаторе).

РЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНАЯ СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГРУЗОВОЙ ЛЕБЁДКОЙ

1П

4П

TV

Спуск Подъём

2 1 0 1 2

2П

3П

ПП1

IВУ

1РН1

1РН2

IK3

Н1

Н2

В1

В2

1РН3

1РН4

2РН3

2РН4

ПП2

IIK3

IIВУ

2РН1

2РН2

Т1

Т2

IK7

В

ТМ

ПП3

Н3

ПП4

Н

IIK7

В3

IK5

IIK5

Н4

1С1

1С2

2С1

2С2

2РТ

3РТ

В4

T

1РТ

4РТ

1С

ПП5

T3

IK8

ПП6

2С3

2С

IIK8

ПП7

ОС1

ОС2

IK6

1С3

ПП8

IIK6

T4

1РН

ПП9

1С4

2РТ

1РТ

4РТ

3РТ

2С4

ПП10

2РН

В

Релейно-контакторная схема управления электроприводом грузовой лебедки.

Работа схемы управления определяет работу электропривода в различных его режимах.

Приготовление схемы к работе заключается в подаче напряжения на схему, включением автомата в щите управления (на схеме не показан), переключением пакетного переключателя ПП в положение борта и включением соответствующего выключателя управления ВУ, а также съемный ручной ключ управления ставим в положение «включено». Командоконтроллер при этом находится в нулевом положении, контакты IК3 и IIК3 замкнуты. Тем самым становится возможным подача напряжения на катушки контакторов через контакты командоконтроллера К5, К6, К7 и К8. Одновременно через замкнутый контакт Т4 тормозного контактора Т подается питание на катушки реле напряжения 1РН либо 2РН. Реле срабатывает, и через свои контакты 1РН1-1РН4 либо 2РН1-2РН4 обеспечивается подача напряжения на схему управления в ненулевом положении командоконтроллера.

При переводе рукоятки командоконтроллера в положение 1, например «Подъем» по левому борту произойдут следующие переключения:

• замыкание контакта IК7 и получит питание катушка контактора В «Вперед»; срабатывание контактора В обеспечит замыкание его главных контактов В1, В2, тем самым определится направление вращения «Вперед», а блок-контакт В3 в цепи другого реверсивного контактора- разомкнется (электрическая блокировка от одновременного срабатывания контакторов направления), также замкнется блок-контакт контактора В4, тем самым получит питание катушка тормозного контактора Т, замкнутся силовые контакты Т1, Т2, сработает тормозной магнит ТМ и произойдет растормаживание ротора двигателя. В цепи питания реле разомкнется контакт Т4, но отключения реле 1РН не произойдет, т.к. предусмотрено отпускание его якоря с выдержкой времени.

• замыкание контакта командоконтроллера IК8 приводит к подаче напряжения на катушку контактора малой скорости 1С, при этом замкнутся контакты 1С1, 1С2 и обмотка малой скорости будет подключена к сети всеми тремя фазами: двигатель начнет разворачиваться в направлении «Подъем» и после разгона будет работать на малой скорости. Также замкнется блок-контакт 1С4, поддерживая питание на катушке реле 1РН, а блок-контакт 1С3 – разомкнется, тем самым обеспечивая разрыв в цепи контактора большой скорости 2С (электрическая блокировка от одновременного срабатывания контакторов скорости).

В дальнейшем, при переводе рукоятки командоконтроллера в положение 2 «Подъем» на большой скорости произойдет:

• все также срабатывание контактора направления вращения В, при этом разомкнется контакт командоконтроллера IК8 и замкнется контакт IК6, вследствие чего катушка контактора скорости 1С потеряет питание, а катушка контактора большей скорости 2С получит питание. Соответственно в главной цепи будут разомкнуты контакты 1С1, 1С2 и замкнуты контакты 2С1 и 2С2, в результате двигатель прейдет на работу с большей скоростью. Цепь реле 1РН будет находиться под напряжением, которое уже обеспечивается замкнутым контактом 2С4 при разомкнутом 1С4.

Аналогичным образом можно проследить работу аппаратов схемы при спуске груза, т.е. в обратном направлении «Назад». Реверс двигателя обычно производится последовательным перемещением рукоятки командоконтроллера, например, из положения 2 «Подъем» в положение 1 «Подъем», далее через нейтральное положение можно быстро перевести рукоятку командоконтроллера в положение 1 «Спуск», а затем в положение 2 «Спуск».

При переводе через нейтральное положение изменяется состояние контактов реверса В и Н. Катушка одного из них (В) теряет питание, а катушка другого (Н)– получает питание. Контакторы же скорости 1С и 2С остаются под напряжением при реверсе, и срабатывает тот контактор, который обеспечивает заданную скорость.

Для остановки двигателя необходимо рукоятку командоконтроллера уставить в положение 0 , при этом катушки всех контакторов обесточиваются, обмотка статора отключается от сети, тормозной магнит ТМ (катушка электромагнита) перестает отжимать пружины колодок тормоза и происходит механическое затормаживание всей вращающейся части механизма лебедки. При исчезновении напряжения в сети (например, аварийного отключения ее от генераторов из-за КЗ) также происходит обесточивание всей схемы управления, отключение всех контакторов и затормаживание вращения, в каком бы положении ни находился груз (нулевая защита).

Схема предусматривает следующие виды защиты:

1. При снижении или отключении напряжения происходит выключение реле РН, которое размыкает контакты 1РН3 и 1РН4 и отключает тем самым всю схему управления. После восстановления напряжения пуск электродвигателя возможен только при возврате рукоятки в нулевое положение – нулевая и минимальная защита, которая необходима для безопасности работы обслуживающего персонала и людей. Выдержка времени реле РН исключает ложное срабатывание при кратковременном снижении напряжения (нулевая или минимальная защита).

2. От токов короткого замыкания в силовой цепи установлен автоматический выключатель АВ, срабатывающий на отключение при достижении токов 5-7 кратного значения.

3. Цепи управления защищены от токов короткого замыкания и перегрузки плавкими предохранителями (1П -4П).

4. Защита обмоток статора (изоляция) от длительных токов перегрузки осуществляется с помощью тепловых реле 1РТ-4РТ. Тепловое реле не срабатывает при пуске двигателя, т.к. пусковой ток кратковременный и реле не успевает за время его протекания нагреться до температуры уставки. Зато при длительном протекании сравнительно небольшого тока перегрузки, в полтора-два раза превышающий номинальный, реле срабатывает и отключает эл.двигатель раньше, чем он нагреется до недопустимой температуры. Контакты тепловых реле находятся в цепи катушки реле напряжения РН,и в случае срабатывания тепловой защиты размыкают свой контакт, разрывая цепь реле напряжения, которое в свою очередь подающего питание эл.двигателю.

Состав основных электрических аппаратов (и обозначений в схеме), расположенных в магнитной станции управления эл.приводом грузовой лебедки.

В, Н – контакторы (катушка) направления вращения эл.двигателя (реверсивные контакторы);

1С,2С – контакторы (катушка) малой и большой скоростей (контакторы скорости);

Т – контактор (катушка) тормоза;

ТМ – тормозной электромагнит;

1РН, 2РН – реле напряжения с выдержкой времени на отключение (на постоянном токе) ;

1РТ-4РТ – тепловые реле;

ПП1-ПП10 – контакты многополюсного пакетного переключателя (переключатель постов управления правым или левым бортом);

В – двухплечевой выпрямительный мост;

трансформатор напряжения 380/127 В;

Также двигатель МАП -28-4/12(морского исполнения, асинхронный с повышенным пусковым моментом, мощность 28 кВт, на 4/12 полюсов, соответственно на скорости 1500/500 об/мин);

ОС1(2р=12) – тихоходная обмотка статора;

ОС2 (2р=4) – быстроходная обмотка статора;

КК- командоконтроллер, обеспечивающий переключение в двух направлениях вращения и на двух скоростях;