Глава 8. ЭЛЕКТРОПРИВОД СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
Понятие об электроприводе
Электроприводом называют систему, состоящую из электродвигателя, передаточного механизма, аппаратуры управления и защиты и предназначенную для сообщения и передачи энергии (движения) рабочей машине.
По числу электродвигателей, занятых в одном производственном агрегате, различают трансмиссионные, одиночные и многодвигательные электроприводы.
Трансмиссионный привод разделяют на общетрансмиссионный, когда движение от электродвигателя передается на главные трансмиссии, расположенные в цехах предприятия, и групповой, при котором электродвигатель приводит в движение через трансмиссию группу машин. По ряду причин трансмиссионный привод сейчас почти не применяется,
В одиночном приводе рабочая машина приводится в движение одним электродвигателем. Одиночный привод может быть простым и индивидуальным, последний в свою очередь подразделяют на простой индивидуальный и особый. индивидуальный.
При одиночном простом приводе движение от электродвигателя к машине поступает через передаточные механизмы (ременная передача, редуктор, муфта). В простом индивидуальном приводе еще сохраняются элементы, передаточных механизмов (гибкий вал стригальной машинки), а в особом индивидуальном приводе они отсутствуют. Отдельные части электродвигателя иногда объединены с исполнительным механизмом и даже исполняют функции рабочих органов (например, электрорубанок).
Многодвигательный электропривод встречается в сложных установках, когда отдельные рабочие органы приводятся в движение собственными электродвигателями (так, в агрегате АВМ-0,4 для приготовления витаминной муки девять электродвигателей, а в зерносушилке СЗСБ-8,0 их десять).
Применяются различные способы соединения электродвигателя с рабочей машиной.
Непосредственное соединение с использованием различных муфт возможно при условии равенства частот вращения валов электродвигателя и рабочей машины.
Когда же частоты вращения валов электродвигателя и машины не совпадают, применяют косвенное соединение при помощи передач различных типов: ременных, цепных, зубчатых.
Ременные передачи, получившие широкое распространение, просты по устройству, обеспечивают плавность хода, бесшумность работы, удобны в обслуживании.
Цепные передачи применяют главным образом для понижения частоты вращения ведомого вала. Они позволяют передавать большой крутящий момент и работают без проскальзывания,
Зубчатые передачи (редукторы с цилиндрическими, коническими и червячными колесами) относятся- к наиболее совершенным передаточным механизмам. Для них характерны большие передаточные числа, значительная передаваемая мощность, долговечность работы.
Аппаратура управления и защиты
Аппаратура управления и защиты предназначена для включения и отключения электроустановок, регулирования их параметров (скорости, напряжения, мощности и др.), защиты их от ненормальных режимов работы, контроля и регулирования производственных процессов.
Электрические аппараты классифицируют по назначению, способу управления (ручное, дистанционное, автоматическое), роду тока (постоянный или переменный), конструкции, исполнению (открытое, защищенное, пылебрызгонепроницаемое, тропическое и т. и.).
По назначению различают: аппараты ручного (рубильники, переключатели, пакетные выключатели и др.) и релейно-контактного (контакторы, магнитные пускатели, электрические реле, реостаты, командоаппараты) управления, аппараты защиты (предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле), аппараты технологического контроля и аппараты сигнализации (различные датчики, реле).
Р у б и л ь н и к и (Р) и переключатели (П) применяют для нечастых неавтоматических (вручную) замыканий и размыканий электрических цепей постоянного (до 440'В) и переменного (до 500 В) тока. Устанавливают их вертикально на панелях различных распределительных устройств открытого, закрытого и водозащищенного исполнения.
По роду привода рубильники и переключатели могут быть с центральной рукояткой (типа Р и П), с боковой рукояткой (РБ и ПБ), с боковым рычажным приводом (РПБ и ППБ) и с центральным рычажным приводом (РПЦ и ППЦ); по числу полюсов — одно-, двух- и трехполюсные.
Подвижные контакта — ножи 2 рубильника (рис. 97) одним концом свободно поворачиваются вокруг оси стойки, а другим входят в неподвижные контакты 1, выполненные в виде пружинящих губок. Цифры в обозначении типа рубильника или переключателя означают: первая после букв — число полюсов (1, 2 или 3), вторая—поминальный ток (1—100 А, 2-250 А, 4-400 A, 6-600 А).
Рис. 97. Рубильник:
1 — неподвижные контакты; 2 — подвижные контакты.
Пакетные выключатели (ПВМ) и переключатели (ППМ), пакетно-кулачковые выключатели (Г1КВ) и переключатели (ПКГ1) применяют для нечастого включения и выключения вручную электродвигателей небольшой мощности, осветительных приборов и других электроустановок в цепях постоянного и переменного тока до 160 А и напряжении до 380 В. По исполнению они могут быть открытые, защищенные, брызгонепроницаемые, герметические; по числу полюсов— одно-, двух- и трехполюсные.
На рисунке 98 показан разрез пакета. При повороте рукоятки выключателя поворачивается вал, а вместе с ним и кулачок 1.Под действием пружины 3 ролик 2 перемещается вниз. Контактный мост 4 перемыкает неподвижные контакты 5. С целью повышения износоустойчивости накладки контактов изготовляют из металлокерамики.
Обозначение типа выключателя (переключателя) расшифровывается так: ПВМЗ-25 — пакетный выключатель открытого исполнения, трехполюсный, на номинальный ток 25 А; ПКП-25-2-40-1 - пакетно-кулачковый переключатель, на номинальный ток 25 А, открытый, без оболочки, для утопленного монтажа; с электрической схемой 40, с исполнением по длине валика 1.
Реостаты применяют для пуска асинхронных электродвигателей с фазным ротором, электродвигателей постоянного тока, а также для регулирования частоты вращения электродвигателей и напряжения генераторов. По назначению различают пусковые, пускорегулировочные и регулировочные реостаты; по способу охлаждения — воздушные, масляные (трансформаторное масло) и песочные (чистый, негигроскопичный песок).
Рис. 98. Пакет кулачкового выключателя:
1 — кулачок; 2 — ролик; 3 — пружина;4 — контактный мост с подвижными контактами; 5— неподвижные контакты.
В простейшем виде реостат состоит из набора элементов сопротивлений и переключающего устройства. Элементы сопротивления изготавливают из никелина, фехраля в виде проволоки или ленты, литые чугунные, штампованные стальные. В жидкостных реостатах применяют 10— 15-процентный раствор соды в воде.
Силовые я щ и к и ЯБП-1, ЯБПВУ, ЯРП-20, в которые встроены блоки «предохранитель-выключатель», устанавливают в сырых и пыльных помещениях и вне помещений. Блок состоит из трехполюсного рубильника и трех предохранителей. Ящики имеют блокировку, исключающую возможность открытия дверцы при включенном блоке и включения блока при открытой дверце. В силовых ящиках ЯПП-15 вместо рубильника использован трехполюсный пускатель ПНВ-30.
Магнитные пускатели применяют для управления асинхронными электродвигателями и другими нагрузками при напряжении до 500 В и частоте тока 50 Гц.
Рис. 99. Схема магнитного пускателя:
1 - сердечник; 2 — катушка; 3 — пружина; 4 — якорь; 5 — подвижные контакты; 6 - неподвижные контакты.
Они обеспечивают дистанционное управление работой электроустановок, защиту их от самопроизвольного включения после мгновенного исчезновения и подачи напряжения, а при наличии тепловых реле — от тока перегрузки, автоматическое отключение при снижении напряжений до 50—60% поминального и входят в схемы автоматики. Принципиальная схема устройства пускателя приведена на рисунке 99. При подаче напряжения на катушку 2 якорь 4, с которым жестко связаны подвижные контакты 5,притягивается к сердечнику 1.
Контакты 5 и 6 замыкаются, включая электродвигатель. Если катушка лишается питания, то контакты 5 и 6 под действием пружины 3 размыкаются и отключают электродвигатель.
Различают нереверсивные и реверсивные магнитные пускатели. При помощи реверсивных пускателей можно не только включать и отключать электродвигатель, но и, кроме того, изменять направление его вращения.
Для управления нереверсивным магнитным пускателем используют кнопки управления с двумя кнопочными элементами: «Пуск» (замыкающий) и «Стоп» (размыкающий), а для управления реверсивным — с тремя кнопочными элементами: «Вперед» (два контакта: замыкающий и размыкающий), «Назад» (два контакта: замыкающий и размыкающий), и «Стоп» (только размыкающий).
На рисунке 100 показана схема управления работой электродвигателя при помощи нереверсивного пускателя. После включения рубильника нажимают па кнопку П и катушка ПМ пускателя получает питание. Сердечник намагничивается, притягивает к себе якорь, главные контакты ПМ замыкаются и включают электродвигатель. Одновременно замыкается блок-контакт ПМ, шунтирующий кнопку Пуск (П). Чтобы остановить электродвигатель, нажимают на кнопку Стоп (С). Цепь катушки ИМ разрывается, якорь под действием возвратных пружин отходит от сердечника, размыкаются главные контакты, лишая электродвигатель питания, и блок-контакты.
Рис. 100. Схема управления асинхронным электродвигателем при помощи нереверсивного магнитного пускателя с тепловыми реле ТРП.
Реверсивный пускатель объединяет два нереверсивных пускателя и снабжен электрической, а иногда и механической
блокировками, предотвращающими одновременное включение обоих пускателей, то есть короткое замыкание в питающей сети. Для надежной взаимной блокировки рекомендуется использовать размыкающие контакты пусковых кнопок и размыкающие блок-контакты, как это показано на рисунке 101. При нажатии на кнопку Вперед сначала размыкается контакт этой кнопки в цепи Назад, затем замыкается контакт в цепи Вперед, включается пускатель Вперед и дополнительно размыкается блок-контакт пускателя Вперед в цепи Назад.
Механическая блокировка содержит два рычага, укрепленные на подвижных частях аппаратов так, что при срабатывании первого пускателя его рычаг препятствует перемещению подвижной части второго (и наоборот).
Промышленность выпускает магнитные пускатели серий ПМЕ и ПА, срок службы силовых контактов которых при номинальной подключенной мощности составляет 0,7 млн. пусков и 0,7 млн. остановок электродвигателя; механическая износоустойчивость 4—7 млн. включений-отключений; частота включений 600 в 1 ч. Пускатели надежно работают при напряжении в сети от 85 до 105% номинального напряжения катушки (36, 127, 220, 380 и 500 В).
Магнитные пускатели серии ПМЕ с прямоходовой магнитной системой изготавливают трех типоразмеров: нулевой, первой и второй величии. Максимальная присоединяемая мощность 10 кВт при напряжении 380 и 500 В. Все контакты мостикового тина (с разрывом цепи одновременно в двух местах) и снабжены накладками из серебра.
Магнитные пускатели серии ПА с поворотной магнитной системой выпускают третьей, четвертой, пятой и шестой величин. Максимальная присоединяемая мощность 75 кВт при напряжении 380 и 500 В. Все контакты мостикового типа с металлокерамическими накладками.
Рис. 101. Схема управления асинхронным электродвигателем при помощи реверсивного магнитного пускателя с тепловыми реле ТРИ.
В обозначении пускателя буквы — это серия пускателя, первая цифра после букв — его величина (от 0 до 6), вторая — род защиты от окружающей среды (1 — открытый, 2 — защищенный, 3 — пылезащищенный, 4 — пылебрызгонепроницаемый), третья — исполнение по назначению и тепловой защите (1 — нереверсивный без теплового реле, 2 — нереверсивный с тепловым реле, 3 — реверсивный без теплового реле, 4 — реверсивный с тепловым реле). Например, марка ПА-322 расшифровывается так: магнитный пускатель серии ПА, 3-го габарита, защищенный, нереверсивный с тепловыми реле.
Командоаппараты (типа 2РВМ, КЭП-12У, МПК-2-12) позволяют автоматически регулировать последовательность и продолжительность операций технологических процессов по требуемому графику.
Это способствует увеличению точности управления процессом, улучшению качества продукции и снижению ее себестоимости.
