Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Кранэлектропривод, ООО

Кранэлектропривод, ООО

Простейшие способы получения посадочной скорости в крановом электроприводе на базе асинхронного двигателя с фазным ротором

Е.В. Попов, канд. техн. наук,
Генеральный директор
ООО «Кранэлектропривод»
Г. Москва

Несмотря на массовое внедрение преобразователей частоты на большинстве мостовых и козловых кранах применяется асинхронный двигатель с фазным ротором с простейшей системой регулирования – включением в цепь ротора резисторов. Резисторы закорачиваются контакторами или силовым контроллером. Последовательно закорачивая резисторы в цепи ротора можно обеспечить относительно плавный пуск двигателя. Темп закорачивания резисторов обеспечивает крановщик (в случае если электродвигатель управляется силовым контроллером) или реле времени (если для управления электродвигателем применяется панель с контакторами).

Рис 1. Схема электропривода механизма подъема на базе кулачкового контроллера ККТ-61

Возможности регулирования скорости в данной схеме существенно ограничены. При подъеме номинального груза действительно возможно регулировать скорость. При пуске электродвигателя в направлении подъема с полностью включенным в цепь ротора резисторами электропривод работает на характеристике 2 в точке «а». Частота вращения электродвигателя и пропорциональная ей скорость подъема груза при этом равна n1п. При последовательном закорачивании ступеней резисторов электропривод последовательно переходит на характеристики 3, 4, 5, 6, 7, 8 (в данном случае контроллер имеет 6 позиций). Скорость будет последовательно увеличиваться до n2п, n3п, n4п, n5п, n6п, n7п. На позиции 6 резисторы в цепи ротора закорачиваются полностью, и, электродвигатель выходит на естественную механическую характеристику при скорости n7п (при отсутствии добавочных сопротивлений).
Если же груз на крюке отсутствует, то отсутствует и регулирование скорости, т.е. подъем пустого крюка или легкого груза на всех позициях будет производится примерно с одинаковой скоростью.
Для работы в направлении опускания груза электродвигатель реверсируется (изменяется чередование фаз, скорость отрицательна). Пуск электродвигателя также производится с полностью включенными в цепь ротора резисторами. Поскольку область нагрузок электропривода механизма подъема находится в I и IV квадрантах (см. рис.2), то если запустить электродвигатель с номинальным моментом на валу (номинальный груз на крюке), то при полностью включенном в цепь ротора резисторе электродвигатель будет работать в точке a’ при скорости n1c. Нетрудно заметить, что при одном и том же значении сопротивления резистора в цепи ротора, скорость подъема номинального груза (для приведенных значений сопротивления) составляет примерно 10% от номинальной скорости, а скорость опускания примерно 180% от номинальной скорости. Такая скорость опасна как с точки зрения сохранности груза («жесткая» посадка, так и с точки зрения сохранности электродвигателя (чрезмерное увеличение скорости).
Поэтому в инструкциях для крановщиков было отмечено, что при включении электродвигателя на опускание груза во избежание чрезмерного увеличения скорости необходимо быстро перемещать рукоятку контроллера на последнюю позицию.
Таким образом, регулировать скорость опускания груза включением сопротивления в цепь ротора – невозможно!
Еще раз напомним, что по данной схеме выполнены электроприводы механизма подъема как минимум 50% мостовых и козловых кранов, эксплуатирующихся в России. Данная схема позволяет производить лишь плавный разгон электродвигателя с ограничением пусковых токов (что тоже немаловажно, особенно при небольшой мощности питающей сети), и не более того. Регулировать скорость в самом необходимом режиме – при опускании груза невозможно.
Каким же образом производилась посадка груза в этом случае? Пониженная скорость в таких электроприводах получается путем кратковременных, многократных т.н. «толчковых» включений электродвигателя в направлении спуска.
Несмотря на низкие регулировочные свойства, такой электропривод по прежнему востребован в России из-за низкой стоимости и простоты устройства. Для неинтенсивно работающих кранов, перегружающих грузы, не требующие бережного обращения, он до-настоящего времени конкурентоспособен.
При переводе кранов на управление по радиоканалу или с подвесного пульта чаще всего кулачковый контроллер «тупо» дублируется контактами магнитных пускателей. Ну и добавляется автоматический разгон в функции времени. То есть появляется дополнительная аппаратура, а регулирования скорости как не было, так и нет.

Рис 2. Механические характеристики механизма подъема на базе кулачкового контроллера ККТ-61

Получение посадочной скорости в электроприводе на базе АД с фазным ротором, особенно если в схеме применяется кулачковый контроллер, всегда было сложной задачей.
Способов этих достаточно много, все они в той или иной степени паллиативные (идеальное регулирование скорости можно получить только в частотно-регулируемом электроприводе) в большинстве случаев они требуют значительного усложнения схемы.
Если не рассматривать не прижившиеся на нашей земле способы, широко применявшиеся за рубежом, то наиболее распространенным является динамическое торможение. Особенно динамическое торможение самовозбуждением. Особенности данного способа были описаны автором в одной из предыдущих статей. Схема электропривода усложняется существенно, количество аппаратуры достаточно велико. Тем не менее, до появления доступных преобразователей частоты такой электропривод не имел альтернативы.
Наиболее простым и древним способом является торможение противовключением. Данный способ является наиболее простым, но и наименее удобным с точки зрения управления краном. В цепь ротора двигателя включается дополнительное сопротивление. Электродвигатель подключается к сети в направлении подъема. Если масса груза на крюке достаточно велика, то груз опускается с малой скоростью (точка g на рис/ 2).
Сразу следует сказать ритуальную фразу о низких энергетических показателях данного способа регулирования скорости. Впрочем, для того, кому в первую очередь важна изначально низкая цена и простота электропривода, а интенсивность работы крана невысока, энергетические показатели не важны. Да и в общем цикле крана данный режим используется небольшое время.
Гораздо неприятнее другое свойство: чем меньше масса груза, тем меньше скорость опускания. При некоторой массе груза, вместо ожидаемого опускания он будет подниматься.
Это лишает управление краном мнемоничности, затрудняет работу крановщика и замедляет выполнение операций, возникает опасность для стропальщиков, ожидающих движение груза в другом направлении.
Тем не менее, в крановом электроприводе торможение противовключением применяется до настоящего времени, например в панелях ТСА.
Таким образом, динамическое торможение самовозбуждение требует значительного усложнения и удорожания схемы, торможение противовключением затрудняет управление краном.
Поэтому существует потребность в простом и недорогом способе получения посадочной скорости в простейшем электроприводе на базе АД с фазным ротором. Постараемся сформулировать требования к такому способу:

  • Схема для получения посадочной скорости должна выполняться в качестве дополнительного оборудования к базовому электроприводу с кулачковым контроллером;
  • Объем монтажных работ при модернизации существующих кранов должен быть минимален;
  • Управление краном, особенно по радиоканалу или с подвесного пульта должно быть мнемоничным;
  • Дополнительное оборудование, в случае неисправности должно легко исключаться из схемы электропривода, без нарушения работы в базовом варианте.
Читать еще:  Что сделать чтобы поднять давление масла в двигателе

Рис 3. Схема электропривода механизма подъема с импульсно-ключевым коммутатором

Рис 4. Внешний вид импульсно ключевого коммутатора

Онлайн помощник домашнего мастера

Статор электродвигателя – конструктивное устройство, принцип работы, проверка работоспособности и особенности ремонта

  • Оборудование

Статором электродвигателя называется неподвижный узел электрооборудования, взаимодействующий с динамической его частью – ротором. Статоры являются важной частью синхронных и асинхронных двигателей. В первом типе электродвигателей на неподвижный механизм наматывается обмотка, а на асинхронных образцах располагается индуктор.

Статор состоит из двух основных деталей – основания и сердечника. Основание представляет собой отлитый или сварочный корпус, изготовленный с помощью чугунных или алюминиевых сплавов.

Сердечник выполнен в виде вала из специальной стали толщиной от 0,35 до 0,5 мм, прошедшей дополнительный обжиг. В нем имеются специальные пазы для крепления перемотки электродвигателя, состоящей из жильных проводов, скрученных между собой параллельным способом. Данное соединение позволяет ослабить токи вихревого свойства.

Краткое содержимое статьи:

Принципы перемотки статора

Электромагнитное поле статора создается с помощью трехфазной перемотки. В пазах электродвигателя крепятся определенное количество катушек, соединенных друг с другом.

Варианты перемоток неподвижной части электродвигателей зависят от вида изоляции, выбор которой обусловлен следующими параметрами:

  • показатель максимального напряжения;
  • значение допустимой температуры перемотки;
  • габариты и тип паза;
  • вид обмотки.

В зависимости от способа размещения катушек в пазах статора перемотка двигателя осуществляется в один или два слоя. В качестве материала обмотки используют кабель из меди.

Проведение ремонта

Любому электрооборудованию, с течением времени, свойственны отказы в его работе. Причины поломок могут быть от банального загрязнения до воздействия внешних факторов.

В случае нарушения работы, ремонт электродвигателя начинайте с чистки или продувки элементов статора. Затем, после удаления грязи и пыли, приступите к съему корпуса изделия для замены обмотки. На токарном станке, либо с помощью стамески срезается лицевая часть перемотки статора.

Для размягчения изолирующего материала статор следует разогнать до температуры около 200 градусов, после которой снимается обмотка, извлекается катушка и прочищаются пазы. После разборки электродвигателя новая обмотка статора устанавливается с помощью готовых шаблонов.

После установки катушки, её покрывают лаком, с последующей сушкой при температуре 150 градусов по Цельсию не менее двух часов.

Читать еще:  102 двигатель троит нет холостого хода

Проверка электродвигателя на сопротивление между корпусом и обмоткой производится после высыхания всех частей статора. Регулировка оборудования под необходимые параметры возможна с помощью подбора кабеля для перемотки.

Теплоизоляция статора

В ходе эксплуатации не исключены случаи перегрева деталей и узлов при сбоях в работе двигателя. Повышение температуры перемотки статора связано с изменением значения потребляемого тока. Данный сбой происходит по причине размыкания электрической цепи, путем пропадания электрического сигнала одного из фазных проводов.

Другой причиной изменения температуры может являться механический износ подшипников. В этом случае страдает изоляция обмотки двигателя, приводя его в нерабочее состояние.

В наши дни защита от перегрева используется практически на всех электрических приборах. Она срабатывает в следующих случаях:

  • при сбоях во время запуска или замедления статора;
  • при больших перегрузках;
  • при резких скачках напряжения;
  • при выходе из строя фазных проводов;
  • при работе двигателя с заклинившим ротором;
  • при сбоях приводных устройств.

Защита статора с помощью теплового реле

Суть такой защиты состоит в применении реле с пластиной из биметалла. Металлическая полоса, под действием электрического тока, начинает работать на изгиб. По достижению определенной температуры пластина, под действием пружины, расцепляется со специальной защелкой и разъединяет всю электрическую схему.

В исходное положение пластина приходит при помощи ручного нажатия кнопки. Конструкция теплоизоляции статоров различна, исходя из области применения, показателей тока и устройства реле.

В настоящее время реле производятся как в составе сборочных единиц, так и самостоятельных деталей. В зависимости от предназначения, отличаются ручным и автоматическим принципом действия.

Для приборов, рассчитанных на узкий диапазон величины потребляемого тока, выбор защиты требует более ответственного подхода. С включением электродвигателя в сеть происходит нагрев металлической полосы путем прохождения заряда по намотанной спиралевидной проволоке.

Длиной этой проволоки и регулируется время автоматического срабатывания тепловой защиты. Увеличение длины спирали приводит к более позднему принудительному выключению электрооборудования. Не всегда превышение допустимой нагрузки обусловлено перегревом оборудования.

Иногда трудно сразу определить, по какой причине произошел сбой в работе электрической схемы. В этом случае следует произвести прозвон статора двигателя мультиметром.

Подбор реле производится с помощью технических характеристик станка, либо учитывая номинальное значение потребляемого тока. Все необходимые значения вы сможете найти в инструкции по эксплуатации оборудования.

Отличия электродвигателей на промышленном производстве

Для крупных предприятий с большими производственными площадями требуется оборудование, работающее на больших мощностях. Технические характеристики электродвигателей позволяют таким станкам функционировать на мощностях в пределах от 1 до 2,5 кВт.

В деревообрабатывающем производстве используются станки трехфазного типа и асинхронного принципа действия. При этом, они без проблем работают при бытовом напряжении в 220 Вольт.

Отличительными особенностями подобных двигателей являются:

  • высокие показатели мощности при небольших габаритах;
  • увеличенная частота вращения;
  • защита от влаги;
  • долговечность и работоспособность.

13.11.2017 — Расчет пускорегулируещего сопротивления для асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Длительное регулирование частоты вращения таким способом энергетически нецелесообразно, т.к. при малых скольжениях большая часть потребляемой двигателем электроэнергии расходуется на нагрев реостатов в цепи ротора.

  • ККТ61А, при коммутации в цепях обмоток статора и ротора, схема включения контактов симметричная, регулирование частоты вращения неустойчивое до 1:3;
  • ККТ68А, при коммутации в цепи обмотки ротора, схема включения контактов симметричная, регулирование частоты вращения неустойчивое до 1:2;
  • ККТ62А, при коммутации в цепях обмоток ротора двух АД, схема включения контактов симметричная, регулирование частоты вращения неустойчивое до 1:3.
  • для управления магнитным контроллером независимо от мощности привода используются командоконтроллеры или кнопочные станции, требующие минимальные затраты энергии оператора;
  • износостойкость в 5-8 раз выше, чем у кулачковых контроллеров за счет коммутации осуществляемой контакторами;
  • большой запас по коммутации, способны пропускать без повреждений ток до 15 IН на время срабатывания защиты;
  • в связи с заранее запрограммированной системой пуска и торможения возможность недопустимой перегрузки сведена к минимуму;
  • применение магнитного контролера по сравнению с кулачковым позволяет повысить степень автоматизации электропривода и тем самым производительность рабочей машины или механизма.
  • с рассеиваемой мощностью 25 — 150 Вт и сопротивлением от 1 до 30 000 Ом типа ПЭВ, представляющие собой фарфоровые цилиндры, на которые навита нихромовая проволока и которые покрыты нагревостойкой стекловидной эмалью;
  • с рассеиваемой мощностью 250 — 400 Вт и сопротивлением от 0,7 до 96 Ом, выполненные в виде плоских элементов с константановой, фехралевой или нихромовой проволоки диаметром от 0,5 до 1,6 мм, намотанной на фарфоровые изоляторы, закрепленные на металлическом держателе;
  • с рассеиваемой мощностью 850 — 1000 Вт и сопротивлением от 0,078 до 0,154 Ом из фехралевой ленты размерами от 0,8×6 до 1,6×1,5 мм, намотанной на ребро. Лента в виде спирали надета на фарфоровые изоляторы, опирающиеся на металлический держатель коробчатого сечения;
  • с рассеиваемой мощностью 115 — 230 Вт при соответствующем токе 55 и 215 А и сопротивлением от 0,005 до 0,28 Ом из чугунных элементов типа НС400 и НС401
  • для торможения противовключением
  • для динамического торможения
  • длительный ток в реостате ступени должен быть больше или равен соответствующему расчетному тепловому току;
  • выбранное сопротивление не должно отличаться от расчетного в «+» – на 15%, в «-» – на 10%;
Читать еще:  Что стучит в двигателе приоры после ремонта

Сайт, дизайн и материалы на его страницах имеют авторские права.

Согласно статье УК РФ № 147 «нарушение авторских прав» (лишение свободы до 2 лет либо штраф до 200 000 руб.)
запрещается несогласованное с правообладателем копирование, распространение и любое использование информации.

Схема управления реверсивным асинхронным двигателем с фазным ротором

Частоту вращения ротора асинхронного электродвигателя с фазным ротором можно регулировать, изменяя величину сопротивления в роторной цепи (см. подразд . 5.2).

Управлять такими электродвигателями возможно с помощью силовых и магнитных контроллеров (рис. 6.15). В настоящее время в подъемно-транспортных механизмах используются магнитные контроллеры, относящиеся к аппаратам дистанционного управления.

Для выключения двигателя необходимо контроллер перевести в нулевое положение. Вращение “Назад” осуществляется постановкой рукоятки магнитного контроллера на позицию 1 “Назад”, при этом включается контактор КМ 2 . Происходит смена чередования фаз в обмотках статора и начинается обратное вращение ротора при полном включенном пускорегулирующем резисторе роторной цепи. Дальнейший процесс управления аналогичен описанному выше.

Особенностью работы двигателей подъемно-грузовых лебедок является спуск груза. В этом случае груз не только преодолевает силы трения, но и стремится ускорить вращение двигателя в направлении спуска. Скорость двигателя очень быстро достигает синхронной, после чего двигатель начинает работать как генератор под действием силы тяжести груза, т.е., тормозя механизм. Если сопротивление в цепи ротора двигателя полностью закороченно , то скорость опускания груза на 5-10 % больше синхронной частоты вращения. Увеличение роторного сопротивления приводит к увеличению скорости спуска (а не к уменьшению, как это бывает при подъеме).

Схема автоматического пуска и торможения противовключением асинхронного двигателя с фазным ротором. Пуск двигателя совершается нажатием кнопки SB1 (вперед) или SB2 (назад), тем самым подается питание на катушку контактора КМ 1 (или КМ2). Рассмотрим работу схемы при срабатывании контактора КМ 1 (рис. 6.16).

в цепи ротора.

в цепи ротора, и двигатель выводится на естественную характеристику.

служит для ограничения тока при торможении.

Если требуется реверсирование двигателя, то необходимо нажать на кнопку противоположного направления вращения (в нашем примере на кнопку SB2), не воздействуя на кнопку SB3 (стоп). При этом отключаются контакторы КМ 1 и КП. Последний — из-за размыкания контакторов КМ 1 и РБ. Как только замкнется размыкающий контакт КМ 1 в цепи катушки контактора КМ2, он включится, и двигатель переведется в режим торможения противовключением .

так, что при начале торможения, когда направления вращений магнитного поля статора и ротора противоположны (S=2), оно срабатывает, а при угловой скорости, близкой к нулю (S=1), когда напряжение на его катушке снижается почти вдвое, реле отпускает свой якорь. При пуске в обратную сторону реле РП не срабатывает, так как ЭДС ротора становится еще меньше, достигая нулевого значения при S=0.

Блокировочное реле РБ служит для создания временного разрыва в цепи катушки контактора КП, оно отключается одновременно с контактором КМ1, а включается только после замыкания контактов контактора КМ2. Когда контакты РБ сомкнутся, уже успеет сработать реле РП.

По окончании процесса торможения контакт РП закроется и контактор КП зашунтирует ступень сопротивления Rn . Затем произойдёт изменение направления вращения ротора, то есть пу ск в пр отивоположном направлении (назад).

Если остановку двигателя производить кнопкой SB3, то обмотки статора отключатся от сети, но электрического торможения не произойдет, двигатель остановится под действием статического момента сопротивления на валу.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector