В цехах промышленных предприятий широко применяют мостовые краны, грузовые подъемники (лифты) и тельферы.
Мостовой кран состоит из моста 1, который движется по рельсам подкрановых путей, и передвигающейся по мосту тележки 2 с вертикально перемещающимся крюком 3 подъема и спуска груза 4 (рис. 138). Таким образом, мостовой кран имеет три основных реверсивных электропривода: для движения моста, для движения тележки и для вертикального перемещения крюка.
Питание мостового крана электроэнергией происходит по главным троллеям (токопроводам), прокладываемым вдоль подкрановых путей. На мосту укреплен токосъемник 5, контакты которого скользят по троллеям. Вдоль моста имеются вспомогательные троллеи для питания электродвигателя вертикального перемещения крюка и электродвигателя тележки. Управляют мостовым краном из кабины 6, подвешенной на одном из концов моста.
Электродвигатели кранов и подъемников, а также некоторых станков и прессов работают в повторно-кратковременном режиме, характеризующемся чередованием периодов работы (нагрузки и пауз), во время которых электродвигатель имеет холостой ход или останавливается. Частые пуски в повторно-кратковременном режиме вызывают усиленный нагрев электродвигателей, поэтому для такого режима выпускают специальные крановые электродвигатели. Они допускают значительные перегрузки по сравнению с обычными и имеют номинальную мощность при определенном значении коэффициента ПВ, называемого относительной продолжительностью включения и определяемого в процентах из формулы
где tр — общее время работы электродвигателя за один полный цикл;
t0 — общее время пауз за один полный цикл.
Предположим, что цикл работы электродвигателя вертикального перемещения крюка составляет 200 с (спуск холостого крюка, остановка для закрепления груза, подъем, остановка, во, время которой мост с грузом перемещается, спуск с грузом, остановка для снятия груза с крюка и подъем холостого крюка).
Время работы электродвигателя под нагрузкой в течение одного цикла составляет 50 с, а время пауз (остановки и холостой ход) —150 с. В этом случае относительная продолжительность включения
Электродвигатели для повторно-кратковременного режима изготовляют для работы с ПВ, равным 15, 25, 40, 60%, и рассчитывают на время одного цикла, равное не более 10 мин.
Рис. 138. Общий вид мостового крана
Мостовые краны и подъемники выпускают с электродвигателями для работы как на переменном, так и на постоянном токе. Наиболее распространены мостовые краны и лифты, работающие на трехфазном переменном токе.
Мостовые краны имеют, кроме специальных крановых электродвигателей, тормозные магниты, крановые контроллеры, панели управления и защиты, устанавливаемые в кабине крановщика, и пусковые сопротивления.
Рис. 139. Схема управления крановым трехфазным асинхронным двигателем при помощи кулачкового контроллера
Тормозные магниты служат для быстрого торможения, остановки механизмов и удержания на высоте поднятого груза после остановки электродвигателя. В электрических схемах кранов наряду с механическим торможением тормозными магнитами, которые зажимают тормозные колодки вала электродвигателя, имеет место электрическое торможение (торможение противовключением, переводом электродвигателя в генераторный режим и др.).
Крановые контроллеры применяют барабанного и кулачкового типов в зависимости от количества включений в час.
Панели управления и защиты для кранов изготовляются стандартных типов и содержат в зависимости от схемы крана контакторы, рубильники, предохранители, реле и др.
Крановые сопротивления, служащие в качестве пусковых, выпускают в виде ящиков с чугунными и фехралевыми сопротивлениями.
На рис. 139 показана схема управления крановым трехфазным асинхронным двигателем с фазным ротором при помощи кулачкового контроллера. В верхней части барабана контроллера происходит включение схемы статора электродвигателя. Фаза сети J12 после включения рубильника Р подается непосредственно к выводу С2 статорной обмотки, минуя контроллер. Две другие фазы сети Л1 и ЛЗ после включения рубильника попадают на пальцы контроллеров С1 и С3, к которым также подключены выводы С1 и С3 статорной обмотки.
Контроллер имеет по пять положений влево и вправо. Для каждого положения звездочка указывает на замкнутое состояние контакта; отсутствие ее означает разомкнутое состояние контакта. При среднем (нулевом) положении контроллера электродвигатель не работает, так как к статору подключена только одна фаза Л2.
При повороте штурвала контроллера влево в первое положение фаза Л1 соединяется с выводом С1, фаза Л3 — с выводом С3 и электродвигатель начинает работать. Нетрудно проследить по схеме, что при дальнейшем повороте штурвала контроллера влево до последнего пятого положения соединение фаз Л1 и Л3 с выводами С1 и С3 не изменяется и электродвигатель работает во всех положениях в одну сторону. При обратном повороте штурвала в нулевое положение контакты размыкаются и электродвигатель останавливается. Катушка тормозного магнита ТМ остается без тока и его якорь отпадает, зажимая при этом тормозные колодки на шкиве вала электродвигателя.
При переводе штурвала контроллера в правое положение фаза Л1 попадает не на вывод С1, как ранее, а на вывод С3. Соответственно фаза Л3 попадает на вывод С1 и электродвигатель идет в обратном (правом) направлении.
В нижней части контроллера собирается схема включения сопротивлений, введенных в цепь ротора электродвигателя. При положении контроллера 1 три сопротивления полностью введены и электродвигатель, потребляя небольшой ток, начинает развертываться. Во втором положении замыкается контакт Р5, при этом часть сопротивления Р5—Р6 выводится (шунтируется). В последнем, пятом положении все сопротивление полностью выведено, ротор электродвигателя закорочен и развивает нормальное число оборотов.
Грузовые подъемники могут иметь рычажное и кнопочное управление. При рычажном управлении лифтер находится в кабине подъемника и рычагом включения управляет им. При кнопочном управлении кабина подъемника автоматически останавливается на том этаже, кнопку-указатель которого нажали.
Схема кнопочного управления четырехэтажным подъемником, показанная на рис. 140, содержит электродвигатель трехфазного тока Л, тормозной электромагнит ТМ, сетевой рубильник 1Р с предохранителями 1П, панель управления с двухполюсным рубильником 2Р, предохранителями 2П и контакторами КВ и КН. Имеются также этажные реле ЭР, этажные переключатели ЭП, дверные контакты шахты ДКШ, контакт ловителя слабины троса КЛ и кнопочная станция в кабине подъемника.
Схема работает следующим образом. Допустим, что лифт надо отправить на третий этаж. Нажимают кнопку 3 эт (предварительно должны быть включены рубильники 1Р и 2Р), образуется замкнутая цепь: фаза Л3 — рубильник 2Р — предохранитель 2П — нормально замкнутые контакты дверей шахты 1ДКШ, 2ДКШ, 3ДКШ, 4ДКШ — нормально замкнутая кнопка «Стоп» с самовозвратом с размыкающим контактом — нормально замкнутый контакт ловителя КЛ — нормально замкнутый блок-контакт КН — катушка КВ — контакт переключателя 3ЭП — катушка реле 3ЭР — кнопка 3 эт — нормально замкнутые блок-контакты КВ и КН — предохранитель 2П — рубильник 2Р — фаза Л2.
Рис. 140. Схема кнопочного управления грузовым подъемником
Срабатывает реле 3ЭР и своим блок-контактом шунтирует кнопку 3 эт, которую можно отпустить. Включается катушка КВ и контактор КВ включает электродвигатель Д в сеть; при этом также включается в сеть тормозной магнит ТМ и освобождает тормоз, вследствие чего электродвигатель поднимает кабину вверх. При включении контактора КВ размыкается его блок-контакт в цепи кнопок управления и во время хода кабины они не действуют; можно только остановить кабину кнопкой «Стоп». Когда кабина дойдет до третьего этажа, этажный переключатель 3ЭП станет в нейтральное положение (как показано на рисунке для второго этажа). Цепь катушки контактора КВ размыкается, контактор КВ отключает электродвигатель Д и питание тормозного магнита.
Пройдя второй этаж, кабина повернет рычаг переключателя 2ЭП и поставит его в левое замкнутое положение (как показано на рисунке для первого этажа). Поэтому, нажав в дальнейшем кнопки 2 эт и 1 эт, мы включим контактор КН, и кабина пойдет вниз.
Электротали (тельферы) широко применяют в промышленных цехах для перемещения грузов до 3 т, которые передвигаются по монорельсовому пути и имеют два реверсивно включаемых электродвигателя Д1 и Д2 (рис. 141).
Рис. 141. Схема управления электроталью
При нажатии сдвоенной кнопки «Подъем» включается контактор П и электродвигатель Д1 работает на подъем, пока кнопку подъема держат в нажатом состоянии. В то время цепь катушки контактора спуска С разомкнута кнопкой подъема и блок-контактом П. При достижении предельной высоты подъема срабатывает путевой конечный выключатель ВК — П, контактор 1 отключается и электродвигатель Д1 останавливается. При нажатии кнопки «Спуск» происходит аналогичное включение контактора С и электродвигатель Д1 работает в обратном направлении (на спуск).
Второй электродвигатель Д2 горизонтально перемещает тельфер вперед и назад. Включение электродвигателя Д2 происходит по схеме, аналогичной схеме включения электродвигателя Д1.
Контакторы В — Н и П — С имеют механическую блокировку, исключающую одновременность операций подъема и спуска с горизонтальным перемещением.
Контрольные вопросы
- Каковы назначение и устройство разъединителей, масляных выключателей и выключателей нагрузки?
- Каковы назначение и принцип действия разрядников?
- Объясните назначение и принцип действия реакторов.
- Объясните назначение и принцип действия трансформаторов напряжения и трансформаторов тока.
- Что понимают под термином «напряжение короткого замыкания трансформатора»?
- Перечислите основные условия для параллельной работы трансформаторов.
- Как производят фазирование на напряжении до 380 В й свыше 380 В?
- Как выбирают предохранители для защиты асинхронных двигателей от перегрузок и коротких замыканий?
- Поясните схему пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором путем переключения его обмоток со звезды на треугольник.
- Поясните схему пуска асинхронного двигателя с фазным ротором.
- Каковы преимущества синхронных двигателей перед асинхронными?
- Поясните схемы включения электродвигателей постоянного тока с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.
- Каков принцип действия сухого, ртутного и механического выпрямителей?
- Объясните устройство магнитного пускателя.
- Как устроены электромагнитные реле максимального тока, тепловое и газовое реле?
- Каковы особенности включения амперметров через трансформаторы тока?
- Для чего введена международная система единиц измерений (СИ)?
- Каково устройство люминесцентной лампы?
