Электродвигатели переменного тока для кранов — Стиль жизни

Возможно, вам также будет интересно

Компания АББ выводит на рынок новые преобразователи частоты ACS580. Энергоэффективность, длительный срок службы, концепция «все включено» и простота пусконаладки делают этот продукт уникальным на рынке низковольтных преобразователей частоты.

Как обеспечить точность углового позиционирования?

1 сентября, 2005 Угловой энкодер, установленный на двигатель с прямой передачей момента вращения
Энкодеры вокруг нас

Энкодеры – преобразователи линейных или угловых перемещений – неотъемлемая часть любых технических устройств, имеющих дело с прецизионными перемещениями. Будь то обрабатывающие станки с поворотными осями или оборудование для резки и проверки кремниевых пластин, устройства для поверхностного монтажа, гониометры или машины барабанного типа по изготовлению печатных форм (технология CTP): все они в той или иной форме используют круговые датчики или угловые энкодеры 1).

Требования, …

Используя Web функции для операторских станций (OS), появилась возможность управления, контроля и мониторинга за технологическими процессами непосредственно через Internet/Intranet. Из PCS7 Web клиента (любой ПК с Internet Explorer) пользователь получает доступ ко всем данным технологического процесса через PCS7 Web Server. На клиентском ПК в Internet Explorer происходит отображение стандартной операторской станции с общим обзором, рабочими и переключающими областями. Также как и для операторских станций, есть возможность определять права доступа и для PCS7 Web клиентов. Все операции, …

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

До широкого распространения частотных преобразователей асинхронные двигатели средней и большой мощности делали с фазным ротором. Трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором (АДФР) обычно применяли в устройствах с тяжелыми условиями пуска, например в качестве крановых двигателей переменного тока, или же для привода устройств, требующих плавного регулирования частоты вращения.

Конструкция АДФР

Фазный ротор

Конструктивно фазный ротор представляет из себя трехфазную обмотку (аналогичную обмотки статора) уложенную в пазы сердечника фазного ротора. Концы фаз такой обмотки ротора обычно соединяются в «звезду», а начала подключают к контактным кольцам, изолированным друг от друга и от вала. Через щетки к контактным кольцам обычно присоединяется трехфазный пусковой или регулировочный реостат. Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором, однако обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами.

Фазный ротор

Статор АДФР

Статор асинхронного двигателя с фазным ротором по конструкции не отличается от статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Обозначение выводов вторичных обмоток трехфазного АДФР

Обозначение выводов обмоток ротора вновь разрабатываемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Схема соединения обмоток, наименование фазы и выводаОбозначение выводаНачалоКонец

Открытая схема (число выводов 6)
первая фаза	K1	K2
вторая фаза	L1	L2
третья фаза	M1	M2
Соединение в звезду (число выводов 3 или 4)
первая фаза	K
вторая фаза	L
третья фаза	M
точка звезды (нулевая точка)	Q
Соединение в треугольник (число выводов 3)
первый вывод	K
второй вывод	L
третий вывод	M

Обозначение выводов обмоток ротора ранее разработанных и модернизируемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Схема соединения обмоток, наименование фазы и выводаОбозначение вывода

Соединение звездой (число выводов 3 или 4)
первая фаза	Р1
вторая фаза	Р2
третья фаза	Р3
нулевая точка
Соединение треугольником (число выводов 3)
первый вывод	Р1
второй вывод	Р2
третий вывод	Р3

Примечание: Контактные кольца роторов асинхронных двигателей обозначают так же, как присоединенные к ним выводы обмотки ротора, при этом расположение колец должно быть в порядке цифр, указанных в таблице, а кольцо 1 должно быть наиболее удаленным от обмотки ротора. Обозначение самих колец буквами необязательно.

Пуск АДФР

Пуск двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора.

Применяются проволочные и жидкостные реостаты.

Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки контроллера, существенным элементом которого является вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически с помощью контакторов или контроллера с электрическим приводом.

Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом, в котором опущены электроды. Сопротивление реостата регулируется путем изменения глубины погружения электродов .

Для повышения КПД и снижения износа щеток некоторые АДФР содержат специальное устройство (короткозамкнутый механизм), которое после запуска поднимает щетки и замыкает кольца.

При реостатном пуске достигаются благоприятные пусковые характеристики, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов. В настоящее время АДФР заменяются комбинацией асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и частотным преобразователем.

ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
ГОСТ 26772-85 Машины электрические вращающиеся. Обозначение выводов и направление вращения.
А.И.Вольдек. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. заведений. изд. 2-е, перераб. и доп.-Ленинград: Энергия, 1974.

Как работает

Принцип функционирования электродвигателя с фазным ротором основан на магнитном поле, которое вращается с угловой скоростью, зависящей от частоты сети и пар полюсов обмотки статора. Поле образовывается при соединении с сетью трехфазной намотки. Как правило, асинхронный мотор имеет намотку во много фаз (обычно три фазы), но существуют и однофазные.

Вам это будет интересно Особенности магнитной ленты на электросчетчик

Статор и ротор асинхронного двигателя

При пересечении обмоток магнитное поле в соответствии с правилом электромагнитной индукции индуктирует электродвижущую силу в этих намотках. Если намотка ротора замкнута, ее электродвижущая сила вводит в электроцепи ротора энергию. Образуется электромагнитный момент.

Мотор назвали асинхронным из-за того, что угловая скорость ротора не равна угловой скорости вращения электромагнитного поля, то есть они двигаются несинхронно.

Процессы, проходящие в асинхронном электродвигателе, измеряют параметром под названием скольжение, который рассчитывается как разность угловых скоростей ротора и магнитного поля.

Обратите внимание! Скольжение бывает положительным и отрицательным в зависимости от режима функционирования электромотора. При идеальном холостом ходе оно равняется нулю, ротор и поле крутятся с равной быстротой

Никакой электродвижущей силы не образуется, ток и электромагнитный момент нулевые. При включении двигателя скольжение равняется 1 и при идеальном ходе постепенно достигает 0. Если вращать ротор в другую сторону относительно магнитного поля (разница угловых скоростей будет больше 1), появится тормозной момент, так как электродвигатель переходит в режим противовключения

При идеальном холостом ходе оно равняется нулю, ротор и поле крутятся с равной быстротой. Никакой электродвижущей силы не образуется, ток и электромагнитный момент нулевые. При включении двигателя скольжение равняется 1 и при идеальном ходе постепенно достигает 0. Если вращать ротор в другую сторону относительно магнитного поля (разница угловых скоростей будет больше 1), появится тормозной момент, так как электродвигатель переходит в режим противовключения.

Расчет скольжения

В соответствии со значением скольжения в ходе работы электродвигателя различают 3 режима его функционирования:

противовключение (скольжение стремится от 1 до бесконечности);
генераторный (скольжение от 0 до бесконечности);
двигательный (скольжение стремится от единицы до нуля).

Как работает спуск

Чтобы поднимать груз. нужно затрачивать энергию. Чтобы груз опустился, можно энергию и не тратить. Он может опуститься сам под действием силы тяжести. Энергия может потребоваться на то, чтобы притормозить груз при спуске, чтобы он не разогнался слишком сильно.

Первый режим спуска

Рассмотрим первый режим спуска. Мы видим, что при нём замыкаются шайбы контроллера 3, 2, 9, 8.

3 шайба включает контактор ускорения П, вторая шайба включает силовой контактор 1В, который вообще-то работает при подъёме. Однако напряжение на шайбы 2 и 3 подаётся через шайбу 9 и контакт РБ или 1Т. 1Т у нас выключено, до катушки реле РБ тоже напряжение не добирается. Таким образом у нас ни двигатель не работает, ни тормоз не отжимается. Но если нрановщик нажмёт ножную педаль ВН2, включатся Т и 1Т, включится контактор 2В, включится РБ, а также 1В и П. Электоромагнитное поле статора будет стремиться крутить ротор на подъём! Как же так? У нас же первое положение спуска?! Дело в том, что этот режим предназначен для торможения опускающегося груза. Торможения не тормозными колодками (они ведь тоже изнашиваются), а включением двигателя на подъём. В электрической литературе есть такое выражение — «торможение противовключением». Крановщики же говорят «тормозить контртоком».

Второй режим спуска

Второй режим спуска отличается от первого только тем, что при нём не работает контактор ускорения П, и, вследствие этого, торможение опускающегося груза не такое интенсивное.

Третий режим спуска

При нём П и 1В у нас не работают, зато работают 2В и 2Н. Включается 1Т, включается РБ, а через его контакт растормаживающий контактор Т. Также включается контактор ускорения 1У. Смотрите рисунок . При этом режиме на две обмотки статора поступает одна и та же фаза, а на третью обмотку другая фаза. Третья фаза не задействована. При таком подключении обмотки статора она будет тормозить ротор, в какую бы сторону он не вращался. В данном случае ротор вращается «на спуск», а статор его тормозит.

Четвёртый режим спуска

В нём силовой контактор 2В выключается, зато включается силовой контактор 1Н. На двигатель поступают три фазы, и он начинает работать «на спуск». Также включаются контакторы ускорения 2У, 3У, и 4У. Четвёртый режим спуска можно назвать «зеркальным» четвёртому режиму подъёма.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Асинхронный электродвигатель – очень распространенная электрическая машина. Он прост в изготовлении и обслуживании, а из-за простоты конструкции – очень надежен. Но есть у него один недостаток – угловая скорость вращения вала неизменна и зависит от количества полюсов обмотки статора. А как быть, если в процессе работы требуется изменять частоту вращения? Необходимость регулировки оборотов в основном требуется для электродвигателей, устанавливаемых на кранах. Выполняют они там следующие основные функции:

перемещение крана (моста крана) по рельсам;
перемещение тележки крана (в перпендикулярной рельсам плоскости);
подъем груза.

Для перемещения моста крана могут использоваться два двигателя (на обоих концах моста). Для подъема груза могут использоваться два гака разной грузоподъемности, поднимаемые разными электродвигателями. Один гак может иметь два диапазона скоростей подъема, и тоже использовать для этого два электродвигателя.

Мостовой кран

Есть и другие механизмы, скоростью вращения которых нужно управлять: конвейеры, вентиляторы.

Еще одна причина изменять скорость вращения электродвигателя – необходимость его плавного разгона. В момент включения он потребляет ток, в несколько раз превышающий номинальный. Называется он пусковым током. Если при этом еще и нагрузка мотора тяжелая и тоже разгоняется с трудом, то время пуска двигателя увеличивается, а пусковые токи нагревают обмотку статора и могут ее вывести из строя. Да и вал электромотора, его подшипники испытывают механические нагрузки, сокращающие их ресурс.

Электродвигатели постоянного тока способны изменять скорость вращения вала. Для этого в цепи их обмоток включаются реостаты. Этот метод решения проблемы используется на электрифицированном транспорте: в трамваях, троллейбусах, электричках, метро. Но вся инфраструктура энергоснабжения этих потребителей организована особым образом, ведь у постоянного тока свои особенности. Использовать же постоянный ток на предприятиях, большинство потребителей которых работает от сети трехфазного переменного тока, не выгодно. Да и у самих электродвигателей постоянного тока недостатков хватает: сложный щеточный аппарат, уход за коллектором. Реостаты греются, а дистанционное управление несколькими реостатами сразу – сложно.

Поэтому в подобных механизмах используются асинхронные электродвигатели с фазным ротором.

Разновидности планирования

Электрические схемы мостовых кранов обладают узкой специализацией, отвечая за конкретные узлы рабочего механизма. Сами схемы бывают трех типов:

принципиальные;
монтажные;
маркированные;
элементные.

Все они обладают принципиальными функциональными особенностями, которые учитываются при проектировании. Схема создается при условиях, приближенных к идеальным, с минимумом внешних воздействий.

Самые простые – принципиальные, используются при проведении ремонта и реализации настройки транспортно-подъемного агрегата. Схема дает возможность точно отображать полный перечень конструктивных элементов, разделяя систему по цепочкам, поддающихся простой и быстрой идентификации.

Варианты, сконструированные на основе чертежей механизмов, классифицируются на цепи осуществления управления и питания. Каждая из них обладает своими обозначениями, которые выражаются в тонких и толстых линиях. Установочная схема включает все указания взаимных расположений источников питания и вспомогательных компонентов.

Каждый отдельный компонент электрической схемы привода обладает особым обозначением. Барабанные версии, например, демонстрируются в форме разверток, контакты подвижного типа на чертежах рисуются прямоугольниками, пронумерованные линии указывают на положение.

В большинстве случаев схемы определяют последовательности подключения всех составных элементов:

перемещения;
подъема;
защиты.

Но на схемах не указывается пропорциональность расположения.

Электродвигатели постоянного тока

Категория: постоянный ток

Заводы производители электродвигателей постоянного тока: Псковский электромашиностроительный завод, Татэлектромаш, Кросна-Мотор, Карпинский электромашиностроительный завод, Динамо Энерго, Электросила (Силовые машины), Сибэлектропривод, Белгородский электротехнический завод, Островский завод электрических машин

Серии двигателей:

для большегрузных самосвалов – ДПТВ, ЭК, ДК, ЭДП
для железнодорожного транспорта – П, ЭК, ДК, ДТК, ЭДУ, 4ПНЖ, ЭДТ, ЭДК, ДПТ
для экскаваторов – ДЭ, Д, ЭК, ДЭВ, ДЭ (В), ДПЭ, ДМПЭ, ДПВ, КРЭ
для городского электротранспорта – ДПУР, КР
для кранов – Д, МПЭ
для судов – ДПМ, ТДП
для буровых – Д808Б, КР, ДК, МПБ, 4П, ДПБ
для шахт – ДПТ, ДАТВ и ДАКВ
общепромышленное/общее применение – 4П, КР, Д808К

Применение

Двигатели постоянного тока (ДПТ) приводят во вращение механизмы, требующие больших пусковых вращающих, моментов и широкого регулирования частоты вращения. Данные электродвигатели широко применяются в городском и железнодорожном транспорте, в судостроении, при работе кранов и в других областях. При выборе электродвигателя неоходима консультация с заводом производителем.

Цена на двигатели постоянного тока зависит от типа двигателя и его комплектации:

Бренда производителя
Параметров мощности
Линейных размеров двигателя
Наличия защиты от пыли и влаги
Способа монтажа

Преимущества двигателей постоянного тока:

Простота конструкции и ремонтопригодность
Надежность и безопасность оборудования может быть повышена за счет установки дополнительных датчиков, уплотнителей и др.
Возможность и простота регулировки скорости вращения
Компактные габариты, применение в ограниченном пространстве
Широкое распространение и применение в различных отраслях

Устройство двигателя постоянного тока

Конструктивно ДПТ устроен по принципу взаимодействия магнитных полей. Коллектроный электродвигатель постоянного тока состоит из частей:

Статора — неподвижная часть двигателя. Включают постоянные магниты повернутых разными полюсами к обмоткам.
Ротора – вращающееся часть. Расположен на валу и включает обмотки с сердечниками.
Коллектора – двух полукруглых, изолированных пластин, расположенных на валу двигателя.
Щёток — передают электроток через коллектор до обмоток возбуждения.

Рисунок 1 — Устройство коллекторного двигателя постоянного тока. 1- якорь, 2 — сердечник полюса, 3 — обмотка полюса, 4 — вентилятор, 5 — статор, 6 — щётки, 7 — коллектор

Технические характеристики двигателей ДПЭ, ДПВ постоянного тока для экскаваторов

Габариты для двигателей ДПВ постоянного тока для экскаваторов

Двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором

Агрегаты этого типа являются асинхронными двигателями, в которых ротор обмотки соединяется с рабочими и передаточными элементами посредством контактных колец. Крутящий момент двигателя и его частота вращения регулируется внешним сопротивлением.

Для запуска роторного агрегата используется низкий пусковой ток и высокое сопротивление, установленное в цепи ротора. В процессе дальнейшего разгона сопротивление в случае необходимости уменьшается. Обмотка двигателя с фазным ротором отличается от короткозамкнутого большим количеством витков. Еще одним отличием является увеличенное наведенное напряжение и более низкое имеющееся напряжение.

Стандартный ротор запускается при участии трех полюсов, соединенных с контактными кольцами. В этом случае осуществляется последовательное соединение каждого полюса и переменной мощности резистора. Снижение напряженности поля статора может быть выполнено при запуске этого резистора, что приводит к снижению пускового тока. Кроме того, электродвигатели с фазным ротором отличаются высоким стартовым крутящим моментом.

Крановый агрегат с короткозамкнутым ротором также относится к асинхронным двигателям. Его конструкция включает в себя стальной цилиндр, на поверхности которого в пазах расположены медные или алюминиевые жилы и вращающийся ротор. Для изготовления сердечника ротора применяется специальная легированная сталь.

Преимущество преобразователей частоты в приводе кранов и других подъемных механизамов

Частотно-регулируемый привод грузоподъемного оборудования позволяет:

Отказаться от дорогостоящих электрических машина асинхронного типа с фазным ротором и двигателей постоянного тока.
Осуществлять плавное перемещение крана и поднимаемого груза с разной скоростью.
Снизить потребляемую электрическую мощность на 30-40%.
Точно позиционировать положение каретки или тележки, а также самого крана.
Снизить износ электродвигателя и кинематической схемы.
Обеспечить жесткие механические характеристики электродвигателя на валу.
Повысить безопасность грузоподъемного оборудования.
Обеспечить защиту электродвигателя от ненормальных режимов работы и аварий без применения релейных схем.

Главное преимущество частотных преобразователей в крановом приводе – значительное снижение эксплуатационных расходов. Оно осуществляется за счет увеличения межремонтного периода, сокращения потребления электроэнергии, возможности применять относительно дешевые электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:

Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.

Устройство и назначение

Мостовой электрический двухбалочный кран состоит из:

Рабочие балки (2 шт.).
Концевые балки (2 шт.).
Опорные конструкции (2шт.).
Механизм подъема-опускания.
Захватное устройство.
Устройство перемещения тележки.
Привод передвижения самого крана.
Система управления.
Крановый путь.

Рабочие и несущие балки собираются в единую раму прямоугольной формы. Конструкция, собранная из балок и установленная на опоры, называется мостом крана.

Механизм подъема-опускания зависит от требований заказчика и может быть выполнен в виде тельфера или тали. Подъемное устройство снабжается ограничителями нагрузки и тормозом.

В собранном виде, с намотанным на барабан тросом и прикрепленным захватным устройством, механизм называется крановой тележкой. На мост крана тележка монтируется совместно с устройством ее перемещения. В это устройство входят концевые выключатели режима работы, и токовые преобразователи, предназначенные для обеспечения плавности хода.

Мост крана устанавливается на крановые пути и снабжается редуктором и приводом передвижения. На опорные конструкции моста крана устанавливаются специальные стальные колеса, выполненные по принципу колес железнодорожного подвижного состава. Они с внутренней стороны имеют боковой выступ, называемый ребордой. Реборда не позволяет колесу соскочить с рельса кранового пути.

Подача электроэнергии на моторы мостового крана производится по токовым шинам, либо силовым кабелям. Для монтажа кабеля питания моторов тележки используются подвижные крепления.

Нормальная работа обеспечивается пультом управления. В зависимости от требований заказчика он может быть 4-х видов:

Для управления с поверхности площадки (выносной или подвесной).
Радиочастотный, для удаленного управления.
Подвесная кабина для крановщика.
Комбинация из двух или трех вышеперечисленных.

Двухбалочный мостовой кран – распространенная электромеханическая машина. Сфера ее назначения настолько широка, что трудно перечислить все области использования. Складские и цеховые помещения, порты и железнодорожные станции, перевалочные пункты и многое другое. Конструкция машины позволяет установить на него не одну, а две крановых тележки, тем самым еще более расширить области применения. Режимы работы тележек можно отрегулировать так, что они будут работать раздельно, по очереди или синхронно. Работа двух тележек в синхронном режиме открывает возможности для использования машины в металлургических или прокатных цехах, с длинномерными материалами.

Крановый электродвигатель как асинхронная машина переменного тока с повышенным скольжением

Асинхронные электромашины переменного тока используются как крановые электродвигатели по ряду причин:

Они могут обладать так называемой «повышенной характеристикой скольжения», которая чрезвычайно важна при повторно-кратковременных режимах работы: например, барабан грузовой лебёдки крана постоянно тормозится и снова запускается под нагрузкой, при очень высокой инерционности остальных частей механизма. Напомним, что скольжение (s) – это величина, получаемая при делении разности угловой скорости вращения магнитного поля переменного тока в обмотках статора и угловой скорости вращения ротора на вышеупомянутую угловую скорость магнитного поля статора. Значение этой безразмерной величины определяет, работает ли асинхронная машина в режиме генератора, двигателя или в режиме электромагнитного торможения, — теория в этой области очень обширна.

Таким образом, важнейшими характеристиками крановых электродвигателей, наряду с мощностью, возможной частотой вращения выходного вала и пусковым током, являются скольжение и возможные режимы работы.

Подходящие пусковые характеристики по току.
Большинство кранов работают на 3-фазном переменном токе либо от внешней сети, либо от собственной автономной дизель-генераторной станции.

Источник: ledsshop.ru