Применение подъемно-транспортных машин для комплексной механизации производства (стр. 5 из 38)
Асинхронные короткозамкнутые двигатели применяют для привода лебедок, талей, монорельсовых тележек, однобалочных мостовых кранов, легких кранов и тихоходных подъемников, т. е. в тех случаях, когда не требуется регулирования скорости и имеет место невысокое число включений в час. При применении короткозамкнутых двигателей в механизмах передвижения необходимо проверить отсутствие пробуксовки приводных колес при разгоне.
При Tmax частота вращения двигателя падает до нуля, т. е. двигатель останавливается („опрокидывается”).
Частота вращения (об/мин) магнитного поля статора асинхронного двигателя:
n060f /p,где f – частота переменного тока, Гц; р – число пар полюсов статорной обмотки.
Таким образом, номинальную частоту вращения асинхронного двигателя можно изменять путем изменения числа пар полюсов статора. Двигатели, в которых использован такой способ изменения частоты вращения, называют многоскоростными. А с и н х р о н н ы й д в и г а т е л ь с ф а з н ы м р о т о р о м в отличие от коротко-замкнутого двигателя позволяет регулировать скорости приводного механизма, что достигается изменением сопротивления в цепи ротора двигателя. При введении резисторов в цепь ротора механическая характеристика (рис. 3.2) асинхронного двигателя трансформируется так, что максимум момента смещается в сторону меньших значений частоты вращения, причем чем больше сопротивление резисторов, тем больше это смещение. С увеличением сопротивления цепи ротора частота вращения двигателя (при постоянном моменте) уменьшается, а механические характеристики становятся менее жесткими. Регулировочные свойства асинхронного двигателя с фазным ротором способствуют более плавному разгону механизма по сравнению с короткозамкнутым двигателем. При этом пусковой ток значительно снижается.
Рисунок 3.2– Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором.
На рис. 3.2 пунктирными линиями и стрелками показано изменение момента при разгоне двигателя. Переход с характеристики на характеристику, т.
е. с одной ступени на другую ступень роторного резистора, производится вручную или автоматически.
Асинхронный двигатель с фазным ротором находит наиболее широкое применение в кранах. Его используют для привода всех крановых механизмов, при длительной работе с пониженными скоростями.
Свойства электропривода с д в и г а т е л е м п о с т о я н н о г о т о к а зависят от способа подключения обмоток возбуждения. Для привода грузоподъемных машин применяют двигатели параллельного возбуждения (шунтовые), двигатели последовательного возбуждения (сериесные) и двигатели смешанного возбуждения (компаундные).
Регулирование скорости двигателя параллельного возбуждения производится либо изменением сопротивления в цепи якоря, либо изменением сопротивления в цепи обмотки возбуждения, либо изменением напряжения, подводимого к двигателю. Первые два способа регулирования применяют при питании двигателя от общей сети постоянного тока, а последний – при питании двигателя от отдельного источника постоянного тока с регулируемым напряжением, например от отдельного генератора.
На рис. 3.3, а приведено семейство механических характеристик шунтовых двигателей при различных сопротивлениях в цепи якоря и постоянном максимальном возбуждении двигателя. Жесткость механических характеристик понижается с увеличением сопротивления в якорной цепи. При полностью введенном сопротивлении момент изменяется по искусственной характеристике 3, при частично введенном сопротивлении – по характеристике 2, при полностью выведенном сопротивлении – по характеристике 1, которую называют естественной. Двигатели параллельного возбуждения допускают применение всех тормозных режимов работы: генераторного с рекуперацией электроэнергии в сеть, противовключения и динамического торможения. При питании двигателя параллельного возбуждения от специального генератора постоянного тока образуется так называемая система «генератор–двигатель» (система Г–Д). Эта система обладает наилучшими регулировочными свойствами по сравнению с другими системами электропривода, но имеет весьма большую стоимость при изготовлении.
Рисунок 3.3– Механические характеристики двигателя постоянного тока: а – параллельного, б – последовательного возбуждения (1 – естественные; 2, 3 – искусственные).
Двигатели последовательного возбуждения приводятся в действие с помощью пусковых резисторов в цепи якоря так, что по мере увеличения частоты вращения поочередно выводятся секции реостата. Особенностью сериесных двигателей является мягкость их естественной и искусственных механических характеристик (рис. 3.3, б), причем эта мягкость увеличивается при уменьшении момента. Двигатели последовательного возбуждения чаще используют для привода механизмов подъема кранов. Так как масса поднимаемых грузов изменяется в широких пределах, подъем грузов большой массы механизмом с двигателем последовательного возбуждения происходит с меньшей скоростью, а подъем грузов малой массы – с большей скоростью. Это способствует увеличению производительности грузоподъемных машин. Ввиду того, что частота вращения двигателя (см. рис. 3.3, б) последовательного возбуждения при уменьшении нагрузки возрастает, механизм с таким двигателем должен всегда иметь некоторую нагрузку T0 во избежание достижения двигателем недопустимо высокой частоты вращения. Двигатели последовательного возбуждения могут работать во всех тормозных режимах: генераторном, противовключения и динамического торможения.
Свойства двигателей с м е ш а н н о г о в о з б у ж д е н и я являются промежуточными между двигателями параллельного и последовательного возбуждения. Обычно скорость частоты вращения регулируют изменением внешнего сопротивления в цепи якоря. Двигатели смешанного возбуждения предназначены для привода механизмов передвижения и поворота кранов.
Управление приводными электродвигателями грузоподъемных машин (включение двигателей в сеть, реверсирование, разгон до номинальной частоты вращения, отключение и т. д.) производят с помощью магнитных пускателей, контакторов, контроллеров или релейноконтакторных систем управления, называемых магнитными контроллерами.
Тиристорное управление электродвигателями в последнее время находит все более широкое применение. Тиристорный электропривод обладает такими важными качествами, как надежность работы, высокий КПД, малые размеры и масса, небольшая мощность управления тиристорами, широкие регулировочные возможности, в известной мере универсальность применения и т. д. С помощью тиристоров и соответствующих систем управления возможно осуществление реверсирования двигателей, перевод их из двигательного режима работы в любой тормозной режим, получение требуемых механических характеристик. Особенно благоприятные возможности возникают при использовании тиристорного электропривода в системах автоматического управления грузоподъемных машин.
Токоподвод к грузоподъемным машинам или механизмам кранов осуществляется с помощью гибких кабелей, троллеев и кольцевых токоприемников.
3.4. Привод от двигателей внутреннего сгорания.
Этот привод по сравнению с электрическим приводом не зависит от источников питания. Однако привод от двигателей внутреннего сгорания обладает незначительной перегрузочной способностью, невозможностью реверсирования и неустойчивостью работы при малой частоте вращения. Этот двигатель не может развить достаточный пусковой момент, поэтому сначала производят его пуск вхолостую, а затем с помощью фрикционной муфты подсоединяют к нему рабочие механизмы грузоподъемной машины. Невозможность реверсирования двигателей внутреннего сгорания приводит к необходимости применения специальных реверсивных устройств – механических, электрических и др.
Для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к рабочим механизмам крана используют механическую, электрическую или гидравлическую передачу. При электрической передаче дизель приводит в действие электрический генератор от которого электроэнергия поступает к электродвигателям рабочих механизмов. Такой кран называют дизельэлектрическим. Кран с механической передачей является дизель-механическим. Кроме того, на кранах с приводом от внутреннего сгорания применяют комбинированные передачи (электромеханические, гидромеханические и др.).
Привод от двигателей внутреннего сгорания находит применение на автопогрузчиках и различных передвижных кранах. Специальные двигатели, предназначенные для грузоподъемных машин, промышленностью не выпускаются. На самоходных стреловых кранах и автопогрузчиках используют в основном транспортные дизели или автомобильные карбюраторные двигатели, а на плавучих кранах находят применение также судовые дизели.
3.5. Гидравлический и пневматический привод.
Основными преимуществами г и д р а в л и ч е с к о г о п р и в о д а по сравнению с электроприводом, которые обусловили его применение в грузоподъемных машинах, являются:
плавное бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов машин; большая перегрузочная, способность; меньшая масса и размеры, приходящиеся на единицу передаваемой мощности; малая инерционность привода, что особенно важно для машин, работающих в повторно-