Электрооборудование внутризаводского транспорта - Системы управления электроприводом

Системы управления электроприводом внутризаводского электротранспорта могут выполняться с помощью: силовых кулачковых контроллеров, т.е. весь процесс управления, включая выбор необходимых скоростей, осуществляется исключительно водителем транспорта; кнопочных постов; автоматических устройств. В этом случае оператор выбирает только необходимые скорости, а разгон, торможение и соответствующие промежуточные переключения осуществляются автоматически.
Во всех перечисленных системах управления регулирование скорости, а также получение необходимых ускорений и замедлений осуществляются: в электроприводах постоянного тока — изменением подводимого к якорю двигателя напряжения и регулированием тока возбуждения; в электроприводах переменного тока — изменением подводимого к статору двигателя напряжения, а также изменением величины резисторов в цепи обмотки ротора двигателя с фазным ротором и с помощью других способов регулирования.
Управление электроприводом осуществляется электрическими аппаратами, которые по назначению и выполняемым функциям делятся на две группы:
аппараты, осуществляющие оперативное управление электроприводами путем выполнения определенных операций включения и отключения в цепях главного тока и цепях управления;
аппараты, выполняющие функции защиты, контроля и сигнализации.
К первой группе относят силовые кулачковые контроллеры, контакторы, магнитные пускатели, реле и т.д.; ко второй группе — автоматические выключатели, реле защиты и контроля и др. Реле, контакторы, пускатели могут выполнять обе функции.
Электрические контактные аппараты характеризуются следующими основными параметрами: температурой токоведущих частей и смежных изоляционных частей, которая не должна превышать допустимую; 

сопротивлением изоляции в холодном и нагретом состояниях, термической и динамической стойкостью изделия; электрической прочностью изоляции; допустимым числом включений в час; механической и электрической износостойкостью, коммутационной способностью.
По принципу действия различают электрические аппараты: электромагнитные, индукционные, тепловые и контактно-механические.
Силовые кулачковые контроллеры относятся к аппаратам ручного управления двигателями постоянного и переменного тока электротранспорта. Простота конструкции и безотказность в работе, а также минимально возможные габаритные размеры предопределили широкое распространение силовых кулачковых контроллеров для приводов кранов и внутризаводского электротранспорта с невысокими требованиями износостойкости.
Для управления асинхронных двигателей применяются кулачковые контроллеры серий ККТ60А, ККТ61А, ККТ62А, ККТ63А, для двигателей постоянного тока - серий КВ1, КВ16А, КВ-28А, СБ-4Б, ЭК-21000, ЗКУ 004.
Кулачковый контроллер состоит из неподвижной и вращающейся частей. Последняя представляет собой вал, опрессованный изоляцией, на котором укреплены кулачковые шайбы фасонной формы. Число кулачковых шайб зависит от числа переключаемых цепей. На неподвижной части закреплены стыковые перекатывающиеся контакты. При повороте рукоятки или маховичка контроллера, связанного с валом, поворачивается кулачковая шайба 1, по которой перекатывается ролик 2 (рис. 15). Если ролик 2 находится на участке шайбы с радиусом г, контакты 5 и б замыкаются. Если ролик 2 переходит на участок шайбы с радиусом R, то контакты 5 и 6 размыкаются. Надежность контакта между подвижной 5 и неподвижной 6 частями достигается пружиной 3. Пружина 4 и форма контактов 5 и 6 обеспечивают перекатывание контактов (положения /-///), что способствует их самоочищению от нагара и продуктов окисления. Для гашения дуги между контактами контроллера имеются дугогасительные камеры. Кулачковые контроллеры используют для управления электродвигателями постоянного тока мощностью до 20 кВт и электродвигателями переменного тока мощностью до 30 кВт.
На рис. 16 изображен контроллер ЗКУ 004, применяемый на электропогрузчиках типа ЭП-201, ЭП-202. Контроллер состоит из кулачкового вала 2 и микровыключателей 8, крепящихся на двух стенках 9 и составляющих блок контроллера. Вращение кулачкового вала в шарикоподшипнике 3 осуществляется от педали водителя. При нажатии на педаль кулачковый вал, вращаясь, переключает микровыключатели. Внутренний электрический монтаж выведен из корпуса в розетку штепсельного разъема 7. Возврат блока контроллера в нулевое положение осуществляется пружиной педали.
В данном контроллере происходит коммутация обмоток контакторов, а не силовых цепей электропривода. Поэтому контроллеры, которые осуществляют дистанционное управление электропривода и рассчитаны для коммутации обмоток электромагнитных аппаратов, цепей управления, преобразовательных устройств, называют командоконтроллерами.
Командоконтроллеры бывают кулачковые и сельсинные и в основном применяются в электроприводах кранов.

Рис. 15. Схема работы кулачкового контроллера

Рис. 16. Контроллер ЗКУ 004:
а - общий вид; б - вид сбоку; 1 - крышка; 2 - кулачковый вал; 3 - шарикоподшипник; 4 — корпус; 5 - упорная шпилька; 6 — винт; 7 - штепсельный разъем; 8 - микровыключатели; 9 - стенка
Дистанционное включение и отключение силовых электрических цепей производится контакторами переменного и постоянного тока.

Рис.17. Контакторы:
а - постоянного тока; б — переменного тока; 1 — сердечник электромагнита; 2 — электромагнит; 3 — выводы электромагнита; 4 — якорь; 5 — защитная пластина корпуса; 6, 7 - главные контакты; 8 - дугогасительная обмотка; 9 — асбоцементная камера; 10, 17 — блокировочные контакты; 11 — металлические пластины; 12 - неподвижные контакты; 13 — втягивающая обмотка; 14 - якорь с короткозамкнутым витком; 15 - подвижные контакты; 16 - валик
Контактор постоянного тока (рис. 17, а) состоит из следующих основных частей: электромагнита 2, главных контактов 6 и 7, зажимов, гибкого провода, оси, якоря 4 и панели. Когда ток проходит по обмотке электромагнита контактора, якорь поворачивается на своей оси и замыкает главные контакты. При размыкании цепи электромагнита его сердечник 1 размагничивается и якорь размыкает главные контакты цепи под действием собственной массы. Во включенном состоянии давление между главными контактами 6 и 7 обеспечивается нажимной пружиной. Контакторы изготовляют с замыкающими и размыкающими главными контактами. Аналогично бывают размыкающими и замыкающими блокировочные контакты, которые предназначены для включения блокировочных цепей и цепей управления.
Для гашения дуги при размыкании главных контактов применяют дугогасительную обмотку 8, включенную последовательно в цепь главного тока и находящуюся в асбоцементной камере 9.
Контактор переменного тока (рис. 17,6) срабатывает при подключении его втягивающей обмотки 13 к сети переменного тока соответствующего напряжения. При этом электромагнит притягивает свой якорь 14 к сердечнику 1, валик 16 поворачивается, укрепленные на нем подвижные силовые контакты 15 замыкаются с соответствующими неподвижными силовыми контактами 12.
Одновременно с силовыми (главными) контактами замыкаются вспомогательные контакты 10 и размыкаются вспомогательные контакты 17. Их называют еще блокировочными контактами и используют для электрических блокировок в схемах управления. Контактор отключается при размыкании цепи тока обмотки 13.
Особенностью контакторов переменного тока является повышенный в 10—15 раз ток в катушке 13 при срабатывании, в 10—15 раз превышающий ток при втянутом якоре. Поэтому из-за нагрева контакторы с электромагнитами переменного тока допускают не более 600 включений в час, в то время как контакторы постоянного тока выдерживают до 1500 включений в час.
Во включенном положении якорь вибрирует, вызывая гудение. Для уменьшения вибрации и гудения на сердечник электромагнита или на его якорь помещают короткозамкнутый виток 14, а магнитопровод набирают из тонколистовой трансформаторной стали. В связи с тем, что электрическая дуга на переменном токе менее устойчива, чем на постоянном токе, у большинства контакторов переменного тока отсутствуют дугогасительные обмотки.
В табл. 11 приведены технические данные контакторов переменного и постоянного тока, которые чаще всего применяются на внутризаводском электротранспорте.
Для коммутации тока в главных цепях при дистанционном управлении электроприводами электротележек на переменном токе применяют магнитные пускатели.

Магнитный пускатель представляет собой трехполюсный контактор переменного тока. Наибольшее применение получили магнитные пускатели серий ПМЕ и ПАЕ.
По назначению магнитные пускатели разделяют на нереверсивные и реверсивные. Последние применяют в схемах, предусматривающих изменение направления вращения электродвигателя. Реверсивные пускатели состоят из двух пускателей, смонтированных в одном корпусе: один из них служит для прямого, другой — для обратного хода. Нереверсивный магнитный пускатель представляет собой один пускатель. Цифровое обозначение магнитных пускателей следующее: первая цифра - величина пускателя от 0 до 6, от которой зависит коммутационный ток;
вторая цифра — вид исполнения: 1 — открытое; 2 — защищенное; 3 — пылеводонепроницаемое;
третья цифра — назначение: 1 — нереверсивный пускатель без теплового реле; 2 — нереверсивный пускатель с тепловым реле; 3 — реверсивный пускатель без теплового реле; 4 — реверсивный пускатель с тепловым реле. Например, ПМЕ-234 представляет собой пускатель второй величины, пылеводонепроницаемого исполнения, реверсивный с тепловым реле.

Таблица! 1. Технические данные контакторов

В магнитных пускателях имеются главные контакты с системой дугогашения и вспомогательные контакты. Реверсивные пускатели выполняются с механической блокировкой. Для защиты от перегрузок на панели пускателя монтируется тепловое реле. Если тепловая защита в схеме выполнена отдельным автоматическим выключателем, тогда применяются пускатели без тепловых реле.