Управление электродвигателями на строительных подъемниках

§ 36.

Управление электродвигателями на строительных подъемниках

Управление механизмами строительных подъемников осуществляется путем управления работой электрических двигателей, используемых для привода этих механизмов.

Под управлением электродвигателями понимают их пуск и остановку, реверсирование хода (изменение направления вращения) и изменение частоты вращения.

Для большинства подъемников и их механизмов не меняют скорости движения в процессе их работы. Такие механизмы приводят в действие с помощью односкоростных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора. Эти двигатели имеют жесткую механическую характеристику, при которой частота вращения электродвигателя почти не изменяется при допустимых изменениях момента нагрузки на его валу, создаваемого приводимым в движение механизмом.

Грузоподъемные лебедки подъемников, у которых необходимо регулировать скорости подъема и опускания груза, приводят в действие асинхронными электродвигателями с фазным ротором. Эти двигатели обладают мягкой механической характеристикой, которая отличается значительным изменением частоты вращения ротора при изменении момента нагрузки на валу двигателя.

Пуск, остановку и реверсирование трехфазных асинхронных электродвигателей выполняют с помощью трехполюсных магнитных пускателей и кнопок управления. Для изменения направления вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя достаточно поменять местами любые две фазы, питающие обмотку его статора. Это достигается применением второго магнитного пускателя, который подключают определенным образом к питающей сети и обмотке статора двигателя. Катушка этого магнитного пускателя получает напряжение через вторую кнопку управления, обусловливающую заданное направление вращения двигателя.

На рис. 66 приведена принципиальная электрическая схема, реверсирования д вига геля с двумя трехполюсными магнитными пускателями и двумя кнопками управления с самовозвратом. Этими кнопками обеспечиваются пуск, остановка и реверсирование трехфазного

асинхронного электродвигателя. Буквами А, В, С на схеме обозначены три провоза трехфазного переменного тока напряжением 380 В с частотой 50 Гц, буквой N — нулевой глу-хозаземленный провод. Между

нулевым проводом и фазой напряжение составляет 220 В. Оно используется для цепи управления, в которую входят катушки-магнитных пускателей К1 и К2 и кнопки управления Кн1 и Кн2. Знаками С1, С2 и С3 обозначены выводные концы обмотки статора двигателя. Толстыми линиями показана силовая цепь, тонкими — цепь управления. Силовые контакты первого пускателя — К1, второго — К2.

Рис. 66. Принципиальная схема управления асинхронным трехфазным двигателем с короткозамкнутым ротором при помощи двух магнитных пускателей

При нажатии на кнопку Кн1 напряжение подается в катушку К1, замкнутся контакты пускателя К1, провод фазы А соединится с концом C1 обмотки двигателя, провод фазы В — с конном С2, С — с концом С3. Предположим, что двигатель при этом будет вращаться вправо. Когда кнопку Kн1 отпустят, ее контакты

разомкнутся, снимется напряжение с катушки пускателя и разомкнутся контакты К1, выключив двигатель. Если нажать на кнопку Кн2, то ее нижние (на рисунке) контакты замкнутся и подадут напряжение в катушку пускателя К2, и его контакты К2 замкнутся. При .этом провод фазы В по прежнему соединится с концом обмотки С2, провод фазы А—с концом С3, а провод фазы С — с концом С1. Двигатель при этом будет вращаться влево.

При нажатии на любую из кнопок один ее контакт замыкается, а другой размыкается, следовательно, одновременное включение обоих пускателей невозможно, даже если случайно нажать на обе кнопки.

Шахтный бетоноподъемник БП-0,5 и грузопассажирские- подъемники ПГС-800 и МГП-1000 имеют регулируемые скорости подъема и опускания грузонесущих органов. С этой целью для привода грузоподъемных лебедок этих подъемников используют

асинхронные электродвигатели с фазным ротором и один из ниже описываемых способов регулирования частоты их вращения. В результате двигатель работает на искусственной механической характеристике, при которой можно изменять частоту вращения ротора в сравнительно больших пределах. Это вполне обеспечивает необходимую плавность разгона и остановки грузонесущих органов при повышенных скоростях их передвижения.

На бетоноподьемнике БП-0,5 использован способ регулирования частоты ’вращения двигателя за счет ступенчатого изменения величины сопротивлений, включаемых в цепь его ротора. На подъемнике ПГС-800, помимо этого, еще применяют способ притормаживания двигателя с помощью тормозного вихревого генератора. Это обеспечивает более стабильные скорости, подъема и опускания как груженой, так и порожней кабины подъемника. Однако этот способ . имеет недостаток из-за того, что тормозной генератор имеет малую продолжительность включения — ПВ=5%, что в пять раз меньше, чем у работающего совместно с ним двигателя. Это ограничивает время использования подъемника на малых скоростях передвижения кабины, что снижает его эксплуатационные показатели. На подъемнике МГП-1000 двигатель притормаживают другим способом — с использованием асинхронной тормозной машины и динамического торможения.

Принципиальная схема управления двигателем с помощью пускорегулирующих сопротивлений в цепи фазного ротора и магнитного контроллера показано на рис. 67.

В первом положении командоконтроллера Подъем замыкается контакт В1-1 и включается катушка. К1. Контактор К1 включает статор силового двигателя М и электромагнит тормоза Эм в сеть. В цепь ротора силового двигателя включено полное сопротивление резистора R, и двигатель работает на минимальной частоте
вращения п1 при заданном моменте сопротивления Мс. Во втором положении замыкается контакт В1-2 и включается контактор КЗ, который закорачивает часть резистора R, уменьшая сопротивление в цепи ротора. Двигатель работает на характеристике II с частотой вращения nп. В третьем положении контроллера включается контактор К4, который закорачивает обмотку ротора двигателя и двигатель при этом будет работать на естественной характеристике III с частотой вращения nщ.

Следовательно, при постоянной нагрузке на валу двигателя от поднимаемого груза частота его вращения будет возрастать при уменьшении сопротивления в цепи ротора и уменьшаться при увеличении сопротивления. Когда двигатель включен на спуск, то груз не только преодолевает силы трения, но и стремится ускорить вращение двигателя в направлении спуска. Частота вращения двигателя очень быстро достигает синхронной, после чего

двигатель начинает работать как генератор, преодолевая момент (усилие) груза, т. е. тормозя механизм. Если сопротивление в цепи ротора двигателя даже полностью закорочено, то скорость опускания груза будет на 5—10% больше той, которая соответствовала бы работе двигателя на синхронных оборотах. При увеличении сопротивления в цепи ротора двигателя скорость опускаемого груза будет увеличиваться, так как двигатель при этом будет являться как бы менее мощным тормозом.

Рис. 67. Управление асинхронным электродвигателем с фазным ротором при помощи магнитного контроллера:
а — принципиальная схема управления с помощью магнитного контроллера и пускорегулирующих сопротивлений, б — механическая характеристика двигателя при управлении магнитным контроллером

Таким образом, частоту вращения барабана грузоподъемной лебедки можно регулировать изменением сопротивления в цепи ротора двигателя только при подъеме сравнительно тяжелого груза. При подъеме легкого груза или порожнего грузонесущего органа скорость этим способом практически не регулируют. При спуске как порожнего грузонесущего органа, так и груженого, его скорость всегда близка к синхронной или чуть больше ее при закороченном сопротивлении ротора и увеличивается при включении (увеличении) этого сопротивления.

На бетоноподъемнике БП-0,5 применен принцип описанной схемы регулирования работы двигателя, но роль магнитного контроллера выполняется отдельными магнитными пускателями с кнопками управления Подъем, Спуск и Стоп, а также тремя реле времени. После нажатия на кнопку Подъем автоматически через реле времени последовательно с заданными интервалами времени срабатывают три дополнительных магнитных пускателя. Они закорачивают своими контактами резисторы в цепи ротора двигателя. При этом увеличивается скорость поднимаемого груза. Скорость спуска грузонесущего органа на этом подъемнике не регулируется. Описанный способ регулирования скорости подъема груза — наиболее простой, дешевый и вполне соответствует условиям работы подъемника БП-0,5: масса поднимаемого груженого ковша стабильна, а для опускания порожнего ковша регулирование скорости не требуется.

К грузопассажирским подъемникам, например ПГС-800, предъявляют более высокие требования по регулированию скорости подъема и спуска как груженой, так и порожней кабины, поэтому для регулирования частоты вращения грузоподъемной лебедки используют более сложное устройство с тормозным генератором.

В схеме со ступенчатым регулированием и фиксированием в переходных режимах скорости движения кабины подъемника ток возбуждения тормозного генератора должен быть такой величины, которая необходима для работы с кабиной номинальной массы.
Рассмотрим работу этой схемы (рис. 68). При нулевом положении контроллера обмотка возбуждения тормозного генератора замкнута через резистор R2 и катушку реле времени Р/. Реле времени имеет такое большое сопротивление, при котором ток в обмотке возбуждения будет столь малым, что тормозной генератор практически не сможет создать тормозного момента. Реле времени Р2 включено через резисторы R3 и R4, а его контакт в цепи катушки Кб разомкнут.

При первом положении спуска замыкаются соответствующие контакты командоконтроллера В1, включая катушки контакторов К2 и КЗ. Контактор К2 включает электродвигатель M1 и катушки тормозных магнитов или двигателя электрогидравлического толкателя тормоза. Контакт контактора КЗ шунтирует (закорачивает) катушку реле Р1 и ток возбуждения быстро нарастает. Контакт реле Р1 разомкнется с выдержкой времени 0,5 с, после чего в цепь возбуждения вводится полное сопротивление резистора R2 и тормозной генератор начинает работать в номинальном режиме. Совместная работа тормозного генератора и электродвигателя

M1 с полным сопротивлением резистора R1 в цепи ротора обеспечивает спуск кабины на характеристике 1C (рис. 68, б), т. е. на минимальной скорости.

При втором положении спуска включаются контакторы К2 и КЗ. Включается контактор К4, который закорачивает одну ступень резистора R1, вследствие чего скорость спуска увеличивается и привод будет работать на характеристике 2С, т. е. на средней скорости.

При третьем положении спуска остаются включенными контактор К2 и контактор К4. Контактор КЗ выключается, отключая тормозной генератор и замыкая своим блок-контактом цепь катушки К5. Контактор К5 при этом закорачивает вторую ступень резистора R1, а блок-контактом шунтирует катушку реле Р2. Контакт Р2 с выдержкой времени 0,3 с замкнет цепь катушки К6. Контакт К6 закорачивает последнюю ступень резистора R1 и электродвигатель переходит в генераторный режим. Скорость спуска при этом возрастает до максимальной величины и привод работает на характеристике ЗС.

В первом положении подъема совместная работа тормозного генератора Г и электродвигателя M1 с закороченной ступенью резистора R1 обеспечивает работу привода на малой скорости, т. е. на характеристике 1П.

Рис. 68. Управление асинхронным электродвигателем с фазным ротором с помощью тормозного генератора при ступенчатом изменении тока возбуждения:
а — принципиальная электрическая схема, б — механическая характеристика привода при
ступенчатом регулировании тока возбуждения

Во втором и третьем положениях подъема тормозной генератор отключен, а электродвигатель, в цепи ротора которого последовательно закорачиваются ступени резистора R1, обеспечивает увеличение скорости привода при его работе соответственно на характеристиках 2П и ЗП. Контактор Кб включается автоматически, как и при раооте привода на спуск, но выдержка времени реле R2 увеличивается примерно вдвое, так как в цепи катушки реле будет закорочен резистор R4. Цепи катушек К2 и КЗ имеют электрическую блокировку, обеспечивающую одновременное отключение контакторов К2 и КЗ. Этим исключаются провалы опускающегося груза, возможные в момент отключения привода.

Для грузопассажирского подъемника МГП-1000 применена схема регулирования его скорости, разработанная заводом Динамо (рис. 69, а). В этой схеме увеличивается продолжительность включения тормозной машины и улучшаются механические характеристики работы грузоподъемного механизма.

Двигатель привода грузоподъемной лебедки M4 с фазным ротором и тремя парами полюсов механически связан с тормозной машиной М2, представляющей собой трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, но с двенадцатью, парами полюсов. Эта схема работает следующим образом.

В первом положении подъема замыкаются соответствующие контакты командоконтроллера. При этом включаются контактор К8 и магнитные пускатели К5, КЗ, К1, с помощью которых включается на подъем двигатель M1 и включаются тормозная машина М2 и тормозной электромагнит ЭМ1. Совместная работа двигаеля M1 с полным сопротивлением резистора R2 в роторной цепи и тормозной машины М2 обеспечивает работу привода грузоподъемной лебедки на минимальной скорости, соответствующей характеристике 1П (рис. 69, б).

Во втором положении подъема размыкается цепь катушки К1. Пускатель К1 отключает тормозную машину и блок-контактом

К1 включает пускатель К4, который закорачивает часть резистора R2 и отключает катушку реле времени РВ1. Обороты двигателя M1 с частично закороченным резистором R2 увеличиваются, и привод работает на характеристике 2П.

В третьем положении подъема через блок-контакты К5, КЗ и РВ1 включается пускатель Кб, который закорачивает вторую ступень резистора R2, а своим блок-контактом размыкает цепь катушки реле РВ2. Отпадающие с выдержкой времени контакты реле времени РВ2 замыкают цепь катушки К7 и его контакты К7 закорачивают последнюю ступень резистора R2. Двигатель при этом увеличивает свои обороты и работает на характеристике ЗП.

В первом положении спуска замыкаются соответствующие контакты В1-3, В1-9, В1-10 и включают контактор К10 и пускатели K10, КЗ и К6. Двигатель M1 при этом работает в режиме динамического торможения. В цепь ротора этого двигателя введено две

ступени резистора R2. Тормозная машина М2 включена в направлении спуска. Совместная работа тормозной машины М2 и двигателя M1 в режиме динамического торможения, обеспеченном подпиткой обмотки его статора постоянным током через выпрямитель Вп1, обеспечивает работу привода лебедки на минимальной скорости по характеристике 1C (см. рис. 69,б).

Во втором положении спуска в цепь ротора двигателя M1 вводится полное сопротивление резистора R2. Совместная работа тормозной машины М2 и двигателя M1 в режиме динамического торможения, но уже с полным сопротивлением резистора R2 в цепи ротора обеспечивает работу привода лебедки на средней скорости по характеристике 2С.

В третьем положении спуска отключается динамическое торможение двигателя M1 и включается пускатель К.5, замыкая цепи катушек К4, К9 и РВЗ. Пускатель К4 закорачивает первую ступень резистора R2 и отключает реле времени РВ1. Контактор К9 включает двигатель M1 в направлении спуска. Реле РВ при отпадении якоря с выдержкой времени включает пускатель К6, который закорачивает вторую ступень резистора R2 и своим блок-контактом включает пускатель К7, закорачивающий последнюю ступень резистора R2. Тормозная машина М2 при этом отключена, так как разомкнуты блок-контакты К10 и К5 в цепи катушки К2. Двигатель M1 с закороченными резисторами R2 обеспечивает работу привода лебедки на повышенной скорости по характеристике ЗС.

Рис. 69. Управление асинхронным электродвигателем с фазным ротором с помощью асинхронной тормозной машины:
а — принципиальная электрическая схема, б — механическая характеристика привода

содержание .. 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 ..