ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МОСТОВЫХ КРАНОВ

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МОСТОВЫХ КРАНОВ

Мостовые краны получают питание также от цеховых подстанций или распределительных щитов. Напряжение сначала подается по проводам или кабелям, а затем через контактные провода (троллеи), проложенные по колоннам цеха вдоль пути крана,— на скользящие токоприемники, прикрепленные к мосту крана. От токоприемников напряжение поступает в защитную панель, находящуюся в кабине машиниста крана, и через контроллеры — к двигателям и тормозным электромагнитам. На защитной панели установлены вводный рубильник, контакторы и защитные реле. Эта аппаратура защищает двигатели от перегрузок и повреждений при коротких замыканиях. Электрические блокировки, предусмотренные в схеме защитной панели, не -позволяют машинисту нарушать правильный порядок управления механизмами крана. Например, аппаратура защитной панели включится и подаст напряжение к контроллерам только в том случае, если все контроллеры будут поставлены в нулевое (нерабочее) положение- Это одно из требований техники безопасности.

В комплект электрооборудования каждого механизма крана Входят двигатели, тормозные электромагниты, конечные выключатели, контроллеры, контакторы и пускорегулирующие сопротивления.

Двигатели приводят в действие все механизмы крана. С помощью тормозных электромагнитов управляются тормоза крановых механизмов. Контроллеры

с контакторами и сопротивлениями служат для Пуска И остановки двигателей и регулирования скорости движения механизмов. Краны снабжаются различными приборами безопасности, назначение и конструкция которых будут описаны в соответствующем разделе.

Крановые двигатели переменного тока. Для приведения в действие механизмов крана применяют асинхронные двигатели трехфазного тока. Двигатели изготовляют с фазным или короткозамкнутым ротором. Статор этих двигателей собирают из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В пазы статора укладывают обмотки, которые выведены на доску зажимов, находящуюся на корпусе двигателя.

Фазный ротор асинхронного двигателя состоит из сердечника, изготовленного, как и статор, из листовой стали с пазами для укладки обмотки. Сердечник посажен на вал, который укреплен в шарико- или роликоподшипниках, установленных в подшипниковых щитах. Обмотку ротора выполняют из медных изолированных шин, образующих три фазные катушки, концы которых соединяют вместе, а начала выводят к трем медным контактным кольцам, насаженным на общий вал ротора. Кольца с помощью медно-графитных щеток, прижимаемых к кольцам пружинными щеткодержателями, соединены с пуско-регУлирующим сопротивлением.

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя состоит из медных или алюминиевых стержней круглого или прямоугольного сечения, приваренных или отлитых заодно с бронзовыми или алюминиевыми кольцами большого сечения. По форме этот ротор напоминает беличье колесо,

Крановые электродвигатели с фазным ротором обозначаются МТ, с короткозамкнутым ротором — МТК. Эти двигатели рассчитаны в большинстве случаев на напряжение 220/380 в. Если напряжение питающей сети 220 в, статорную обмотку двигателя соединяют треугольником; при 380 в — звездой. В паспорте крановых двигателей мощность указана при продолжительности включения (ПВ), равной 25%. При увеличении или уменьшении ПВ соответственно уменьшается или увеличивается и мощность двигателя. Отсюда следует, что один и тот же двигатель может работать с большей нагрузкой в течение короткого промежутка времени и длительный период — с меньшей нагрузкой.

Рис. 11. Схемы соединения обмоток двигателей постоянного тока.

Отношение максимального момента к номинальному в крановых электродвигателях типа МТ находится в пределах 2,5—3. Это позволяет двигателю наряду с кратковременной перегрузкой надежно работать при некоторых колебаниях напряжения сети, которое допускается не более 15%. Двигатели типа МТК имеют начальный пусковой момент в 2,6—3,2 раза больше номинального. Асинхронный двигатель имеет достаточно жесткую характеристику—мало изменяет скорость вращения при изменении нагрузки. В пределах нормальной нагрузки и допустимых перегрузок между током двигателя и нагрузкой на валу существует пропорциональная зависимость: с увеличением нагрузки двигатель потребляет из сети больший ток и большую мощность. При работе вхолостую асинхронный двигатель потребляет из сети намагничивающий ток, нужный для создания вращающегося магнитного поля. Намагничивающий ток у крановых двигателей переменного тока достигает 60—70% номинального тока при ПВ = 25%. Коэффициент мощности (косинус фи) асинхронных двигателей невысокий и три номинальной нагрузке равен 0,68—0,73.

Крановые двигатели постоянного тока состоят из индуктора, якоря с обмоткой и коллектором, щитов с подшипниками и щеткодержателями со щетками. Индуктор состоит из станины, главных и дополнительных полюсов с катушками. Станина предназначена для крепления на ней полюсов с катушками возбуждения, а также для прохождения через нее магнитного потока

полюсов. У двигателей четыре главных и четыре добавочных полюса. По способу возбуждения двигатели типа МП, КПДН и ДП изготовляют с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением. Двигатели с последовательным возбуждением применяют главным образом на мостовых кранах; с параллельным и смешанным возбуждением—для вспомогательных механизмов металлургического производства и в системах электропривода генератор—двигатель. Схемы соединения обмоток двигателей постоянного тока показаны на рис. 11.

В двигателе параллельного возбуждения ток возбуждения независимо от нагрузки имеет постоянную величину, и это придает ему жесткую характеристику. Скорость вращения двигателя шараллельного возбуждения почти не изменяется при изменении нагрузки на его валу. В двигателе (последовательного возбуждения магнитный поток изменяется с изменением тока нагрузки, и это придает двигателю мягкую характеристику, его скорость значительно изменяется при изменении нагрузки. Так, например, крановый двигатель типа ДП-42 при мощности 40 кет развивает 490 об/мин, а при мощности 20 кет— 680 об/мин. Мягкая характеристика двигателей последовательного возбуждения наиболее подходит для крановых механизмов. Так, при работе с полной нагрузкой механизм будет двигаться со скоростью, предусмотренной паспортом двигателя, а три холостом ходе механизма, т. е. при малой загрузке, скорость возрастет в 1,5—2 раза. Это значит, что непроизводительный холостой пробег механизм выполнит быстрее, а это в свою очередь способствует повышению производительности труда. Однако двигатели последовательного возбуждения не могут работать совсем без нагрузки, так как в этом случае может произойти «разнос» двигателя, т. е. чрезмерное, опасное увеличение скорости вращения. Для предупреждения этого в схемах управления предусматривается включение добавочного сопротивления параллельно якорю двигателя. Двигатели постоянного тока позволяют регулировать скорость от нуля до поминальной величины при помощи добавочного сопротивления в цепи якоря

Применение двигателей. Двигатели постоянного тока находят широкое применение в конструкциях кранов, работающих в особо тяжелых условиях, при частых и

Значительных перегрузках, а также в тех случаях, когда требуются расширенные пределы .плавного регулирования скорости, и там, где нужно для увеличения производительности обеспечить повышение скорости перемещения вхолостую (напрнмср, для подъема пустого крюка крана, работающего с большими высотами подъема). В связи с большой надежностью работы крановых двигателей постоянного тока в тяжелых условиях работы они находят широкое применение в конструкциях металлургических кранов. Ограниченность применения двигателей постоянного тока состоит в том, что для питания они требуют преобразовательных агрегатов или цеховой сети (постоянного тока. К тому же вес и стоимость двигателей постоянного тока превышают вес и стоимость двигателей трехфазного тока той же мощности; расходы по их обслуживанию соответственно также больше. Поэтому двигатели постоянного тока применяют лишь в случаях неоспоримых технических и экономических преимуществ. Таким образом, на кранах общего назначения применяют двигатели переменного тока, которых подавляющее большинство.

Пускорегулирующие сопротивления. При пуске двигателя с контактными кольцами в цепь его обмотки включают сопротивление, которое по мере увеличения скорости вращения постепенно уменьшается до тех шор, пока двигатель не разовьет полной скорости, соответствующей его нагрузке. Эта особенность двигателя с контактными кольцами, позволяющая ограничить ток и момент при пуске в необходимых пределах, выгодно отличает его от короткозамкнутого и является основной причиной того, что для кранов применяют в основном двигатели с контактными кольцами. Сопротивление следующим образом влияет на скорость ротора. Возьмем двигатель, который имеет три пары полюсов. В этом случае синхронная скорость вращения статора при частоте тока 50 гц

n =50*60/3= 1000 o6/мин.

Асинхронный двигатель только тогда развивает момент вращения, когда скорость вращения его ротора будет меньше скорости вращения поля. Величина, показывающая, насколько ротор вращается медленнее поля статора, называется скольжением

Таким образом, подбирая нужное сопротивление, можно обеспечить необходимую скорость вращения двигателя с фазным ротором.

В момент пуска двигателя ротор вращается медленно, а магнитное поле статора вращается с постоянной скоростью. Скольжение в этом случае достигает большой величины (в момент пуска 100%), поэтому э. д. с, развиваемая в замкнутой обмотке ротора, также велика. В несколько раз больше номинального и ток ротора, который как и скорость вращения, понижается за счет дополнительного сопротивления.

В начальный период ток по закону Ома будет меньше благодаря добавочному сопротивлению:

Таким образом, сопротивление предназначается для уменьшения пускового тока двигателя до величины, безопасной для двигателя и сети, увеличения вращающего пускового момента и регулирования скорости вращения во время работы.

Особенности управления двигателем механизма подъема. Так как при опускании вес груза способствует вращению, то скорость вращения весьма быстро достигает синхронной и может даже превзойти ее. Это значит, что скольжение двигателя, упав до нуля, может стать отрицательным, т. е. ротор будет не только не отставать от вращающегося поля, но и обгонять его При этом в обмотке ротора, обгоняющей поле статора, наводится

э. д. с., пропорциональная скольжению, и если обмотка замкнута, то возникает ток. Ток, взаимодействуя с магнитным потоком, создает вращающий момент, направленный в обратную сторону по отношению к движущему моменту, создаваемому в данном случае грузом. Как только скорость вращения настолько превзойдет синхронную, что обратный тормозной момент полностью уравновесит момент, определяемый грузом, дальнейшее увеличение скорости вращения прекратится. Скорость вращения будет тем больше, чем тяжелее груз и чем больше сопротивление, включенное в роторную обмотку. При вращении ротора с опережением (с отрицательным скольжением) двигатель уже не потребляет энергии тока из сети, а, наоборот, отдает его в сеть. При спуске, так же как и при подъеме, сохраняется зависимость между моментом двигателя, скольжением и сопротивлением роторной цепи. Чем больше сопротивление при данном моменте, тем больше скольжение. Но так как при спуске в генераторном режиме скольжение отрицательное, то чем больше скольжение, тем больше скорость вращения (при подъеме было наоборот). Поэтому при спуске тяжелых грузов увеличение сопротивления в роторе увеличивает скорость вращения.

Рис. 12. Барабанный контроллер.
1 — корпус; 2 — сегменты; 3 — пал с сегментодержателями; 4 — штурвал; 5 — пальцедержатель с пружиной и регулировочными гайками; 6 — стальная изолированная рейка; 7—-пальцы с сухарями; 8 — съемный кожух.

Контроллеры. В крановых электроприводах контроллеры применяют для пуска, остановки, изменения направления вращения (реверсирования), торможения и регулирования скорости вращения двигателей. Контроллер не включает в себя сопротивлений, но они могут быть к нему присоединены. Этим они отличаются от реостата. Различают контроллеры по роду тока, электрическим схемам, в которых они используются, и по конструкции привода. Чаще всего они бывают с механическим или магнитным приводом. По пополнению контактной части контроллеры с механическим приводом бывают кулачковые или барабанные. Последние постепенно выходят из употребления и используются лишь для очень легких режимов работы. Барабанные контроллеры нашей промышленностью не -выпускаются, хотя большое количество их находится еще в эксплуатации на действующих кранах. Постепенно барабанные контроллеры вытесняются кулачковыми контроллерами, которые допускают более тяжелые режимы работы. Однако в наиболее тяжелых режимах даже кулачковые контроллеры с механическим приводом непригодны. В этих случаях 'применяются магнитные контроллеры, .которые управляются дистанционно посредством переключателя катушек электромагнитов специальных аппаратов (контакторов и реле). Магнитные контроллеры состоят из магнитной станции (контакторов и реле) и командоагапарата (командоконтроллера).

Для пуска и защиты от перегрузок короткозамкнутых двигателей тельфера на корпусе его установлены два магнитных пускателя, управляемых кнопочными аппаратами; устройство контреллеров приведено на рис. 12—15.

Рис. 13. Кулачковый контроллер.
а—принцип действия; б— дугогашение в контроллере; 1 — катушка: 2 — рог; 3 — камера: 4 — полюс; 5 — поле катушки; 6 — поле дуги.

Рис. 14. Панель магнитного контроллера.
1 — панель; 2— рубильник силовой цепи; 3— рубильник цепи управления: 4—предохранители цепи управления; 5 — контакторы для включения и реверсирования двигателя; 6 — контакторы для закорачивания ступеней сопротивления; 7—противоточный контактор; 8 — блокировочное реле; 9 — максимальное реле.

Барабанный контроллер (рис. 12) состоит из изолированного вала, на котором закрепляют штурвал и чугунные сегменты. К сегментам сверху винтами прикрепляют изогнутые по окружности медные полосы. На изолированной неподвижной стойке устанавливают пальцы, имеющие на концах сухари. К пальцам с одной стороны присоединяют провода, идущие от сети, а другая сторона с сухарем на конце касается сегментов при соответствующем включении поворота штурвала. При установке вала в определенное положение провода, прикрепленные к пальцам, соединяются через соответствующие сегменты, связанные перемычкой. Контроллер закрывается кожухом. Вскрывать контроллеры при невыключенном рубильнике строго запрещается.

Кулачковый контроллер (рис. 13) состоит из контактных элементов и кулачковых шайб, количество которых зависит от сложности схемы и числа переключаемых цепей, Фасонные кулачковые шайбы К укреплены на валу, опрессованном электроизоляционным материалом. По шайбам .перекатываются ролики Р, меняющие свое положение в зависимости от того, находится ролик на участке с меньшим или большим радиусом. В первом случае медные контактные элементы контроллера замкнуты и прижимаются пружиной Я, во втором, наоборот, контакты разомкнуты. Замыкание и размыкание контактов сопровождается их перекатыванием, что позволяет им самоочищаться от окиси меди и нагара. Износ контактных поверхностей в кулачковых контроллерах меньше, чем в барабанных, из-за отсутствия трения скольжения и вследствие того, что рабочая часть контакта, через которую более или менее длительно проходит ток, удалена от места образования искр и дуги. Эти особенности кулачковых контроллеров дают возможность использовать их при тяжелых режимах работы. Для облегчения работы контактных деталей в контроллерах применяют электромагнитное гашение дуги. Специальная «атушка, выполненная из нескольких витков толстой проволоки, укреплена на стальном сердечнике. По дугогасительной катушке проходит ток, разрываемый контроллером (ток силовой цепи). Взаимодействие магнитного поля катушки и дуги вызывает гашение последней. Возникновение гасящей дугу силы и ее направление схематично показаны на рис. 13,6. В связи с тем, что при гашении дуги возможен переброс ее на соседние пальцы, между ними ставят асбес-то-цементные перегородки.

Магнитный контроллер представляет собой панель открытого или защищенного исполнения, на которой размещены различные аппараты управления и защиты.

Рис. 15. Командоконтроллер.
1— корпус; 2—пал кулачкового барабана; 3 — сектор зубчатый; 4— рукоятка; 5 — кулачки, изменяющие число фиксированных положений рукоятки; 6 — рычаг фиксирующего устройства; 7 — пружина фиксирующего устройства;
8 — шайба фиксатора; 9 — кулачковые элементы; 10 — кулачковые шайбы; 11 — рейка для крепления кулачковых элементов.

Основными из них являются контакторы и реле. Благодаря этой особенности магнитный контроллер имеет ряд следующих существенных преимуществ по сравнению с барабанными и кулачковыми:
1) контакты барабанного и кулачкового контроллера замыкаются и размыкаются при помощи механического привода непосредственно мускульной силой

крановщика. Это ограничивает мощность контроллера, так как с увеличением размеров контактов и контактного давления усилие, необходимое для управления, возрастает настолько, что быстро утомляет крановщика. При магнитном контроллере электромагнитный привод контакторов при любой их мощности питается энергией из сети, а роль крановщика ограничивается лишь переключениями в цепи катушек контакторов, для чего применяются легкие в управлении переключатели или командоконтроллеры;

2) барабанные и кулачковые контроллеры обязательно устанавливаются в кабине управления в непосредственной близости к крановщику. Это определяется принципом механического управления ими. В мощных и сложных кранах, особенно многодвигательных, в кабине размещается несколько контроллеров, что влияет на размеры кабины. Смонтированные на .панелях контакторы магнитного контроллера располагают вне кабины. В кабине установлены лишь командоконтроллеры небольших размеров.

3) вследствие конструктивных особенностей электромагнитные контакторы значительно прочнее и износоустойчивее, чем контакты барабанного или кулачкового контроллера;

4) магнитные контроллеры позволяют сравнительно просто автоматизировать управление двигателем, что упрощает управление приводом и предохраняет двигатель от ненужных перегрузок. Расположение контактов на панели показано на рис. 14.

Рис. 16. Контакторы.
а — переменного тока: б — постоянного тока.

Командоконтроллер служит для включения и выключения катушек контакторов в той последовательности, которая определяется электрической схемой. По конструкции и принципу действия командоконтроллер является кулачковым контроллером, отличающимся от ранее описанного силового кулачкового контроллера лишь размерами. Так как ток катушек контроллера во много раз меньше тока двигателя, то размеры контактов командоконтроллера и все остальные размеры последнего могут быть значительно меньшими, чем у силовых контроллеров. Контакты командоконтроллера, так же как блок-контакты контакторов, рассчитаны на длительный ток до 10 а переменного тока и выполнены в виде так называемого контактного мостика. На непосредственно соприкасающиеся поверхности неподвижного контакта и мостика напаивают серебряные пластинки круглой формы для надежности контакта при небольшом контактном давлении. Конструкция одного из крановых командоконтроллеров показана на рис. 15.

Контакторы. Для создания магнитных контроллеров, а также ряда простых комплектов аппаратуры (например, магнитных пускателей, реверсоров и т. д.) служат контакторы. Контактор выполняет те же функции, что и рубильник, но с помощью электромагнитного привода. Усилие руки человека заменено усилием, создаваемым катушкой контактора. Когда по катушке управления проходит ток, подвижная часть магнитопровода притягивается и замыкает главные контакты. При исчезновении тока в катушке управления подвижная часть магнитопровода отпадает, размыкая главные контакты. В одном контакторе может быть несколько силовых и вспомогательных контактов, иначе называемых блок-контактами, так как они используются чаще всего для целей блокировки. При одной паре силовых контактов контактор называется однополюсным. В цепях переменного тока наибольшее распространение получили двух- и трехполюсные контакторы, при постоянном токе— однополюсные. Внешний вид трехполюсного контактора переменного тока показан на рис. 16,а. На изолированной оси квадратного сечения 1, подшипники которой для простоты не показаны, установлены подвижные рабочие контакты 2, якорь электромагнита 3 и траверса 4 для блок-контактов. На изолированной плите укреплены неподвижные рабочие контакты 6, блок-контакты 5 и ярмо 7 с обмоткой электромагнита 8. В положении, представленном на рис. 16,а рабочее контакты разомкнуты и ток в силовой цепи Л1, Л2 и Л3 не проходит. Если в катушке 8 появится ток, то якорь 3 будет притянут к ярму 7, ось 1 повернется, рабочие

контакты 2 и 6, а также верхние блок-контакты 5 замкнутся, а нижние блок-контакты 5 разомкнутся. В данном случае показана упрощенная схема пуска и остановки короткозамкнутого асинхронного двигателя 9 с кнопочным управлением ери помощи контактора. Силовая цепь идет непосредственно к двигателю и обозначена жирными линиями. В цепи управления (тонкие линии) показаны две кнопки — включающая «Пуск» и отключающая «Стоп». Пуск производится следующим образом. При замыкании кнопки «Пуск» ток идет от провода Л1 через кнопки в обмотку электромагнита 8 и к проводу Л3. Образуется замкнутая цепь. Якорь притягивается и поворачивает ось 1, при этом одновременно замыкаются рабочие контакты 2 и 6 и верхние блок-контакты 5; последние шунтируют кнопку «Пуск» и позволяют отпустить включающую кнопку. Для выключения двигателя достаточно разомкнуть цепь управления, нажав на кнопку «Стоп». Контакты отпадут под действием собственного веса устройства.

Устройство контактора постоянного тока показано на рис. 16, б. При прохождении тока через обмотку катушки 1 якорь 2 (подвижная часть магнитопровода) притягивается к неподвижному сердечнику 3. При этом якорь, поворачиваясь вместе с укрепленным на «ем суппортом 4 и подвижным контактом 5 вокруг оси 6, вводит подвижный контакт 5 в соприкосновение с неподвижным контактом 7. При этом контакты, соединяясь сначала своими верхними частями, приходят в дальнейшее соприкосновение и смещаются относительно друг друга, как бы притираясь. Гашение дуги происходит в искрогасительной камере, изготовленной из асбоцемента. Последовательно с главными контактами включена искрогасительная катушка 8. Создаваемое этой катушкой магнитное поле направлено таким образом, что дуга (как проводник с током) выталкивается вверх по правилу правой руки. Ток от подвижного контакта 5 отводится при помощи гибкого проводника 9. Контактор монтируется на плите 10

Магнитный пускатель представляет собой контактор, смонтированный в кожухе (с защитным термическим реле или без него ) и предназначенный для дистанционного пуска (остановки) асинхронного двигателя. Пускатели различаются по конструкции, величине, способу защиты от воздействия окружающей среды, числу главных и вспомогательных контактов, схеме включения и номинальному напряжению катушек.

Реле. В электрических схемах управления широко применяются электромагнитные реле. Принцип действия электромагнитного реле аналогичен принципу действия контактора, но отличается тем, что реле предназначено для переключения в цепях управления, а не в силовых

цепях. Конструктивное исполнение реле зависит от его назначения. Применяемые на кранах реле делятся на реле времени, промежуточные напряжения, нулевые и максимальные. Простейшее электромагнитное реле (рис. 17) состоит из намагничивающей катушки 1, включаемой в цепь источника тока, неподвижного стального сердечника 4, поворотного стального якоря 5, укрепленного на шарнире 6 и оттянутого пружиной 7, подвижного и неподвижного контактов 5, расположенных на упругих металлических пластинах 2.

Рис. 17. Электромагнитное реле

Когда в катушке тока нет (исходное положение реле), его якорь располагается на некотором расстоянии от сердечника. При замыкании управляющей цепи
I реле срабатывает. Сердечник намагничивается и притягивает к себе якорь, который в свою очередь перемещает неподвижный контакт реле, замыкая управляемую цепь II.

На рис. 18 показано реле времени типа РЭ-100. На неподвижный сердечник 1 насажена массивная медная гильза 2, служащая короткозамкнутым витком. Сверху гильзы 2 расположена катушка реле 3. При прохождении тока в катушке 3 подвижная часть магнитопровода

4, преодолевая противодействие пружины 5, притягивается к неподвижному сердечнику 1. При этом контакты 6 замыкаются мостиком 7. При отключении тока магнитный поток, создаваемый катушкой 3, спадает до нуля, но реле не размыкает своих контактов сразу. Это происходит потому, что 'при отключении катушки 3 ее магнитный поток, исчезая, пересекает короткозамкнутый виток — гильзу 2, в которой при этом индуктируется ток, создающий магнитный поток. Этот магнитный поток удерживает некоторое время реле во втянутом состоянии. Регулировка выдержки времени реле осуществляется изменением толщины прокладки 8, изготовленной из немагнитного материала (латуни) и натяжением пружины 5.

На кранах постоянного тока в качестве промежуточных или блокировочных применяют реле типа РЭ-100 без медной гильзы (поскольку выдержка времени при этом не нужна), в связи с чем контакты этих реле замыкаются и размыкаются сразу же после появления или исчезновения тока в их катушке. Реле типа РЭ-100 без гильзы применяют также в качестве реле напряжения.

Рис. 18. Реле времени РЭ-100.

Рис. 19. Максимальное реле.

Максимальные реле служат для защиты двигателей крана при увеличении тока выше допустимого. На рис. 19 показано максимальное реле, применяемое на постоянный и переменный ток. Катушка 2 этого реле рассчитана на прохождение всего тока двигателя (обычно она состоит из нескольких витков голой медной шины). Поток, создаваемый этой катушкой, стремится поднять вверх стальной якорь, находящийся в трубке 1, которая изготовлена из немагнитного материала. Уставка (ток срабатывания) реле регулируется винтом 4, который перемещает втулку вместе с якорем по шкале 5. При вращении винта по часовой стрелке якорь опускается вниз и уставка реле увеличивается. При срабатывании реле якорь поднимает бронзовый боек 3, который, ударяя в контактную планку 6, размыкает постоянно замкнутые контакты 7. Цепь катушки линейного контактора разрывается и контактор отключается. В одном реле смонтированы две катушки.

Для защиты трехфазных двигателей катушки максимальных реле включают в две фазы. Для защиты двигателей постоянного тока достаточна защита на одном полюсе, поэтому реле может защищать два двигателя постоянного тока.

На рис. 20 представлена схема работы теплового реле, служащие для максимальной и тепловой защиты двигателя. Тепловое реле состоит из проволочного электрического нагревателя 3, биметаллической пластинки 2 и размыкающих контактов 1. Биметаллическая пластинка представляет собой двухслойную металлическую пластинку из двух металлов, имеющих различные коэффициенты линейного расширения. Проволочная спираль электронагревателя включается последовательно в электрическую цепь, т. е. в цепь защиты двигателя. Замыкание или размыкание этой цепи осуществляют контакты специального электромагнитного выключателя (на схеме не показан). Цепь питания намагничивающей катушки этого выключателя проходит через размыкающую контактную пару теплового реле. При длительной перегрузке двигателя, когда ток в нагревателе заметно возрастет, биметаллическая пластинка изгибается. Реле приводится в действие, При этом изгибающая вверху пластинка освобождает защелку 5, которая под действием пружины поворачивается и размыкает контакты 1. Цепь катушки электромагнитного выключателя разрывается, его контакты размыкаются и двигатель отключается от сети. После охлаждения пластинки нажатием кнопки 4 возвращают реле в исходное положение.

Рис. 20. Тепловое реле.

Рис. 21. Конечный выключатель типа КУ.
а — принцип действия; б — общий вид со снятой крышкой.

Конечные выключатели устанавливают на кранах для ограничения движения механизма при его подходе к крайним точкам шути. Концевые выключатели устанавливают для ограничения высоты подъема крюковой обоймы к упору, остановки мостового крана и их тележек, если скорость их более 32 м/мин (для механизмов передвижения козловых кранов и перегрузочных мостов независимо от скорости их передвижения) и автоматической остановки механизма передвижения при подходе одного крана мостового типа к другому, находящихся на одном подкрановом пути. Принцип действия конечных выключателей аналогичен принципу действия кулачковых контроллеров. В конечном выключателе, так же как и в кулачковом контроллере, размыкание контактов происходит под воздействием кулачковой шайбы. Наиболее широко применяется конечный выключатель типа КУ-501. Выключатель типа КУ имеет две цепи и обеспечивает различные схемы замыкания контакторов, которые могут быть размыкающими или замыкающими или один замыкающий, а другой — размыкающий.

Рис. 22. Конечный выключатель типа ВУ.

Механизм рычажного выключателя типа КУ (рис- 21) размещен в штампованном стальном, закрытом со всех сторон корпусе и имеющей снаружи один рычаг, на который и воздействует отводка, которая установлена в крайних положениях. На валу 1 закреплены шайбы 2. При повороте его с шайбами изоляционный (из карболита) рычаг 4 с контактными мостиками 6 замыкает (или размыкает) неподвижные контакты 9, установленные на изоляционной подставке 11. Рычаг под действием пружины 5 роликом 3 постоянно прижат к кулачковым шайбам. При этом контакты разомкнуты. Для того чтобы контакты замкнулись, когда это необходимо для защиты механизмов, ролик рычага 4 переставляют на ось 10, а пружина 5—в положение К. Изменение положения кулачковых шайб 2 относительно оси 1 производится их поворотом и фиксированием винтами. Это необходимо при перестановках приводного рычага, насаживаемого на конец вала 1, и при изменении схемы замыкания контактов. Фиксирующий храповичок 7 и соединенная с ним собачка 8 с пружиной предназначена для возврата приводного рычага выключателя в исходное положение. Кроме рассмотренного выключателя, на кранах применяется шпиндельный выключатель типа ВУ-150, механизм которого представлен на рис. 22. Червяк 1 расположен на валу 2, посредством которого выключатель соединяется с механизмом. Червяк 1 находится в зацеплении с червячным колесом 3, укрепленным на оси 4. На этой же оси фрикционно укреплены замыкающая шайба 5 и размыкающая 6. Обе шайбы соединены при помощи зуба и снабжены роликами. Неподвижные контакты 7, установленные 'На изоляционной колодке 8, замыкаются мостиком 9, закрепленным на рычаге 10, который вращается вокруг оси 11. Рычаг 10 находится под действием пружины 12, стремящейся отвести мостик 9 от контактов 7. Положение рычага 10 изменяется при помощи роликов замыкающей и размыкающей шайб- При набегании ролика замыкающей шайбы 6 на выступ 13 собачки 14 рычаг 10 расцепляется с этой собачкой и под влиянием пружины 12 отводит мостик 9 от контактов 7. При набегании ролика замыкающей шайбы на выступ 15 рычага 10 последний медленно поворачивается, замыкая мостиком контакты выключателя. В замкнутом положении рычаг 10 запирается собачкой 14 под действием пружины 16.

Для блокировки открывания дверей (контакты люка), для талей кран-балок используются простейшие конечные выключатели типа В-10 (рис. 23). Вал 1 конечного выключателя типа В-10 расположен в литом корпусе. На валу укреплен кронштейн 2, на котором может вращаться изоляционная деталь 3 с подвижным контактным мостиком 4. Неподвижные контакты 5 укреплены на изоляторе 6. Спиральные пружины 7 создают давление на контакты и служат для возврата приводного рычага 8 в исходное положение.

Рис. 23 Конечный выключатель типа В-10.

На рис. 24 показана установка рычажного конечного выключателя типа КУ-133 на механизме подъема. При подъеме крюка выше определенной точки угольник

3 поднимает груз 2 и под воздействием контргруза 4 конечный выключатель 1 размыкает свои контакты, чем ограничивается дальнейший подъем.

Тормозные устройства. Правилами устройства и безопасной эксплуатации кранов предусматривается установка тормозных устройств на все крановые механизмы. По этим Правилам допускается отсутствие тормозов лишь в механизмах передвижения грузоподъемных машин с машинным приводом и их тележек при скорости передвижения менее 32 м/мин. Крановые тормоза в механизмах подъема предназначены для надежного удержания груза на весу, а в механизмах передвижения — для остановки механизма на определенном пути торможения.

Тормозные устройства кранов по конструкции подразделяются на колодочные и ленточные, а по принципу действия — на автоматические и управляемые. В механизмах кранов мостового типа разрешается применять автоматические, замкнутые тормоза (при соблюдении некоторых условий, о которых будет сказано ниже, разрешено на механизмах передвижения применять тормоза нормально открытые).

Рис. 24. Установка выключателя типа КУ-133.

Замкнутые тормоза постоянно
в нерабочем состоянии затянуты усилием пружины или специальным грузом и размыкаются на то время, в течение которого работает механизм- Открытого типа тормоза замыкаются только на то время, в течение которого необходимо, чтобы механизм стоял.

Тормоза в крановых механизмах обычно устанавливают на валу, имеющем наибольшую скорость вращения, т. е. на валу двигателя. С этой целью одна из по-лумуфт муфты, соединяющей вал двигателя с валом редуктора, выполняется в виде тормозного шкива. Тормозной шкив устанавливается со стороны редуктора для того, чтобы тормоз мог остановить механизм даже в случае поломки деталей, соединяющих столумуфты.

Рис. 25. Тормозной электромагнит типа КМТ.

В крановых механизмах наиболее широкое распространение получили двухколодочные тормоза, в которых колодки прижимаются к тормозному шкиву за счет веса тормозного груза или сжатой тормозной пружины. Размыкание тормоза, т. е. отвод колодок от шкива, производится с помощью тормозных электромагнитов или электрогидравлических толкателей.

Тормозной электромагнит состоит из магнитопровода и обмотки возбуждения (катушки). Магнитопровод имеет ярмо и якорь. При прохождении тока через катушку образуется магнитное поле, под действием которого якорь притягивается к ярму и через систему рычагов производит подъем тормозного груза или от-жатие .пружины. По роду питания различают электромагниты постоянного и переменного тока, по величине хода якоря — длинноходовые и короткоходовые.

Тормозной электромагнит типа К М Т (рис. 25) является трехфазным, втяжным с поступательно перемещающимся якорем 4. На закрепленном в корпусе 1 электромагнита ярме 2 расположены три катушки 3, выводы которых заканчиваются на доске зажимов 8, установленной на боковой стенке корпуса. Катушки могут быть соединены звездой (на напряжение 380 в) или треугольником (на 220 в)• По конструктивному исполнению различают магниты с воздушным демпфером и без демпфера. Демпфер служит для смягчения ударов при включении и отключении. Воздушный демпфер 5 состоит из цилиндра, укрепленного болтами на корпусе электромагнита, поршня, насаженного на тягу 6 и перемещающегося в цилиндре, и регулировочного винта 7, с помощью которого изменяется сечение канала, соединяющего полости под поршнем и над поршнем и, следовательно, скорость перемещения поршня.

Тормозной электромагнит типа МО (рис. 26) является однофазным короткоходовым поворотного типа для установки на пружинных колодочных тормозах типа ТКТ. Магнитопровод магнита, склепанный из изолированных листов электротехнической стали, состоит из неподвижного ярма 1 и поворачивающегося якоря 2. Катушка крепится к ярму специальной крышкой 3. Для устранения вибрации электромагнита на ярме закреплен короткозамкнутый виток 4. Как известно, при нормальной промышленной частоте электрического тока 50 гц тяговое усилие изменяется от нуля до максимума 100 раз/сек. Короткозамкнутый виток рассчитан так, что в момент, когда исчезает магнитный поток, наводимый катушкой, виток наводит свой собственный поток, который удерживает якорь от отпадания. Обрыв короткозамкнутого витка приводит к тому, что якорь электромагнита 100 раз/сек отходит от ярма и снова притягивается к нему. При этом создается сильный шум, а пакеты якоря и ярма сильно нагреваются. На рис. 27 представлен тормозной электромагнит постоянного тока типа К М П. Цилиндрический сердечник (якорь) 9 выточен из мягкой стали и в верхней части имеет форму усеченного конуса, а в нижней — хвостовик с отверстием для присоединения к рычажной системе тормоза. Сердечник свободно скользит в направляющей латунной втулке 10. Якорь используется так же, как демпфер, для смягчения ударов при включении и отключении электромагнита. Регулирование демпфера производится винтом 4, имеющим шайбу 3 и прорезь. При повороте витка изменяется сечение прорези для выхода сжимаемого воздуха или для всасывания воздуха при ходе сердечника вниз. Смазка для поверхностей сердечника и направляющей втулки вводится через отверстие винта 4 и удерживается сальником 8. При выключении катушки 2 электромагнита на ее зажимах появляется повышенное напряжение (перенапряжение), вызванное тем, что исчезающий магнитный поток, пересекая витки катушки, наводит в них э. д. с. самоиндукции. Перенапряжение может вызвать .пробой изоляции витков катушки. Для ограничения перенапряжения и поглощения освобождающейся энергии магнитного поля электромагнита параллельно катушке включают разрядное сопротивление 6, помещенное в защитный кожух. Разрядное сопротивление монтируется на корпусе 1 электромагнита. Оно постоянно подключено параллельно катушке на вводных зажимах 7.

Рис. 26. Тормозной электромагнит типа МО.

Рис. 27. Тормозной электромагнит КМП.

Электрогидравлические толкатели имеют размеры и вес, меньшие по сравнению с аналогичными по рабочим параметрам электромагнитами; электроэнергию потребляют они также в несколько раз меньше. Величина напорного усилия гидротолкателя не зависит от положения поршня, в то время как у электромагнита усилие
резко изменяется в зависимости от величины воздушного зазора между ярмом и якорем. С повышением внешней нагрузки до величины максимального напорного усилия толкателя поршень останавливается. При этом двигатель не перегружается и части толкателя не повреждаются- У тормозного электромагнита в этом случае сгорела бы катушка.

Рис. 28. Электрогидравлический толкатель.

По конструктивному пополнению толкатели делятся на двухштоковые и одноштоковые. На кранах должны устанавливаться электрогидравлические толкатели без регулировки времени подъема и обратного хода поршня, так как в противном случае после выключения механизма тормоз замыкается с выдержкой времени. Электрогидравлический толкатель без регулировки времени подъема и обратного хода поршня (рис. 28) состоит из электродвигателя 1, погруженного в рабочую жидкость, корпуса 2 толкателя, центробежного насоса 10, закрепленного на валу электродвигателя, поршня 3 со штоком 9, цилиндра 4, промежуточной крышки 8 и верхней крышки 7 с резиновым армированным уплотнением штока 6. Для уплотнения корпусных деталей служат маслостойкие резиновые кольца 5, 11, 12, 14, 15. Концы обмоток электродвигателя выведены на доску зажимов 13. Кабель крепится при помощи штуцера 16. Колесо насоса 10 имеет прямые радиальные лопатки, которые, независимо от направления вращения колеса, обеспечивают нормальную работу толкателя. При включении электродвигателя центробежное колесо нагнетает масло под поршень. Создается избыточное давление, которое поднимает поршень со штоком до верхнего положения. Рабочая жидкость, находяща-яся над тторшнем, выталкивается через каналы в корпусе к нижней части центробежного колеса. Поршень остается в верхнем положении все время, пока работает насос. При выключении электродвигателя центробежное колесо останавливается, поршень со штоком опускается в нижнее положение, выжимая рабочую жидкость в полость над поршнем. Электрогидротолкатель допускает до 720 включений в 1 ч.

Крановая защитная панель применяется для защиты кранового двигателя от перегрузок и коротких замыканий. Панель состоит из изоляционной плиты, на которой смонтированы вводный рубильник, линейный контактор, реле максимального тока, предохранители цепей управления, замок, разрывающий цепь управления и сигнальная лампа, показывающая наличие напряжения на вводе.

Изоляционная плита с аппаратурой помещается в защитный шкаф. Рукоятка рубильника выведена наружу. Кнопка для включения контактора и ключевина для замыкания цепи управления помещены на стенке шкафа под приводом рубильника. Наиболее широкое применение для переменного тока получили панели типов В и ПКЗ-150 для постоянного тока типа Е. Защитные панели устанавливают при управлении двигателя кранов с помощью контроллеров. Напряжение от главных контактных проводов крана подводится к защитной панели, а затем поступает к контроллерам и двигателям механизмов крана.

Если один из контроллеров находится не в нулевом положении (нулевая блокировка), а также при сниженном напряжении сети (нулевая защита), произвести пуск и отключение двигателей невозможно. Будучи включенными в цепь вспомогательных контактов контроллеров и конечных выключателей, защитные панели осуществляют не только перечисленные виды защит, но и отключают двигатель при срабатывании конечных выключателей или размыкании аварийного выключателя, защитного контакта люка, двери кабины и т. д.

содержание .. 1 2 3 4 ..