Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Устройство и эксплуатация автомобильных кранов с электрическим и гидравлическим приводами

..pdf
Скачиваний:
31
Добавлен:
13.11.2023
Размер:
22.77 Mб
Скачать

т. е. фазным^токам ( /ф ) , а действующее значение линейного напря­

жения в У 3 раз больше действующего значения фазного напря­ жения.

Одинаковая нагрузка всех трех фаз называется симметричной или равномерной. Это такая нагрузка, при которой сила тока во всех фазах одинакова и одинаковы сдвиги фаз между фазными э. д. с. и токами. При симметричной нагрузке сила тока в нулевом проводе равна нулю. Примером такой нагрузки является двига­ тель трехфазного тока, соединенный по схеме звезды.

Соединение по схеме треугольника. Соединением по схеме треугольника называется такое соединение фаз генератора или на­ грузки, при котором конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй — с началом третьей и конец третьей — с на­ чалом первой, а узловые точки соединяются с линейными прово­ дами (рис. 101).

При соединении треугольником соотношения между линейными

ифазными токами и напряжениями таковы: и л = Uф , /л = V 3 /ф . Мощность трехфазного тока. Трехфазный ток, как уже указы­

валось выше, есть совокупность трех однофазных токов. Поэтому

активная мощность трехфазного тока

равна сумме мощностей всех

трех фаз.

при равномерной нагрузке фаз активная мощность

Отсюда

трехфазной

системы становится равной:

 

р = зр ф == 3£/ф

/ф cos ср.

Если фазные ток и напряжение выразить через линейные, то активная мощность оказывается одинаковой как для соединения звездой, так и для соединения треугольником:

Р = ]/ 3и л Iл • cos ф = 1,73и л1л cos ф.

В таком виде формула широко применяется для определения активной мощности, развиваемой трехфазным током при равно­ мерной нагрузке фаз.

Во всех областях техники, использующих электрический ток» часто бывает необходимо повышать или понижать напряжение того или иного источника электрической энергии. Для этой цели ис" пользуются специальные приборы, называемые трансформаторами.

Трансформатором называется статический (т. е. без движущих­ ся частей) электромагнитный аппарат, в котором переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток той же часто­ ты, но другого напряжения. Трансформатор имеет не менее ДВУХ обмоток, связанных между собой посредством общего магнитного

потока.

Обмотка трансформатора, соединенная с источником электро­ энергии, называется первичной. Соответственно первичными име­

нуются все

величины, относящиеся

к этой обмотке,— число щит­

ков, напряжение, сила тока и т. д.

Буквенные

обозначения

их

снабжаются подстрочным индексом 1, например

W±, Uly l v

Об­

мотка, отдающая электроэнергию, и относящиеся

к ней величины

называются

вторичными.

 

 

 

В соответствии с системой переменного тока трансформатор мо" жет быть однофазным или трехфазным. У трехфазного трансформа­ тора первичной или вторичной обмоткой принято называть совокуп­ ность трех фазных обмоток одного напряжения.

Если первичное напряжение и х трансформатора меньше ят0~ ричного U2, то он работает в режиме повышающего трансформа* тора; в противном случае (U1> U2) его режим будет режимом п°т иижающего трансформатора.

Принцип трансформирования переменного тока впервые преД' ложил и осуществил русский электротехник П. Н. Яблочков в 1876 году для питания своих электрических свечей. Основываясь на принципе трансформации П. Н. Яблочкова, другой русский ученый И. Ф. Усагин в 1882 году изобрел первый в мире оДн0’ фазный трансформатор. Но особенно широко трансформаторы сТаЛИ

применяться после того,

как М. О. Доливо-Добровольским

бь^а

предложена

трехфазная

система передачи электроэнергии и

раз’

работана

конструкция

первого трехфазного трансформатор3

(1891 год).

 

 

 

Действие трансформатора основано на явлении взаимной ин" дукции, сходном с явлением электромагнитной индукции, и за- ключается в следующем, На замкнутом стальном сердечни­ ке (рис. 102) имеются две °б- мотки: АХ — с одним коли­

чеством иитков (W\) и я*

Рис. 102. Схема действия тра^с" форматора

с

другим количеством витков

(1Р2). Обмогка АХ

присоединя­

ется к цепи переменного тока

с напряжением

1!ъ а другая

ах

присоединяется к нагрузке. Ток в первичной обмотке транс­

форматора возникает под действием первичного синусоидального напряжения £/х. Намагничивающая сила этого тока возбуждает в сердечнике переменный магнитный поток Ф, пронизывающий витки обеих обмоток. Под действием этого потока во вторичной обмотке ах будет индуцироваться э. д. с. взаимоиндукции Е 2, а в первичной обмотке — э. д. с. самоиндукции Ег. Если при этом вторичная обмотка будет замкнута, то по ней будет протекать пере­ менный электрический ток. Таким образом, переменный ток пер­

вичной

обмотки преобразуется

(трансформируется) в переменный

ток во

вторичной обмотке.

 

Отношение напряжений на

зажимах обмоток трансформатора

приближенно равно отношению э. д. с., наводимых в них, т. е.

 

i 'i

E l

 

и2

 

Это отношение обозначается буквой К и называется коэффи­ циентом трансформации, который показывает, во сколько раз на­ пряжение первичной обмотки больше или меньше напряжения вторичной.

Практически коэффициент трансформации можно определять

как отношение ^ при отсутствии нагрузки во вторичной обмотке,

и2

т. е. в режиме холостого хода трансформатора. Если же в цепь вторичной обмотки включена нагрузка, то падением напряжения в обмотках пренебречь нельзя и коэффициент трансформации сле­ дует определять по формуле

Соотношение между токами в первичной и вторичной обмотках определяется по формуле

E l _ A

U2 /1 W2

т. е. токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны напряжениям, а следовательно, и числам витков обмоток.

Это значит, что в той обмотке, на концах которой напряжение выше, ток меньше, и наоборот. Поэтому обмотки высокого напря­ жения обычно делают из более тонкой проволоки, чем обмотки низкого напряжения.

В зависимости от того, для каких сетей переменного тока пред­ назначены трансформаторы, они делятся на однофазные и трех­ фазные.

По принципу действия трехфазные трансформаторы не отлича­ ются от однофазных. У трехфазного трансформатора на сердечник

 

 

(рис.

103),

состоящий

из трех соединен­

 

 

ных ярмом стержней, помещены шесть об­

 

 

моток. Начала первичных обмоток обозна­

 

 

чены

А,

В,

С,

а их

концы

соответствен­

 

 

но — Ху

Y ,

2.

Зажимы вторичных обмо­

 

 

ток

обозначаются

по

аналогии с первич­

 

 

ными обмотками

а,

Ь, с и лг, у, г. Выведен­

 

 

ные нулевые точки

первичной и вторичной

 

 

обмоток обозначаются буквами О и о.

 

 

Обмотки

высшего и низшего напряже­

 

 

ний

могут

быть соединены

как в звезду,

 

 

так и в треугольник. Соединение обмоток

Рис. 103.

Схема уст­

трехфазных трансформаторов в звезду обо­

значается

Y, а

в

треугольник — А; если

ройства

трехфазного

обмотки соединены

в звезду и имеют вы­

трансформатора

 

 

веденную

нулевую

точку, то такое соеди­

 

 

нение обозначается

Y 0.

 

На рис. 104 приведены стандартные схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов и условные обозначения этих схем. Знак над чертой показывает схему соединения обмоток высшего напряжения; знак под чертой — схему соединения обмоток низше­ го напряжения.

Обмотки высшего напряжения, как правило, соединяются

в звезду, так как

при таком соединении фазное напряжение меньше

линейного в V S

раз и проще изоляция обмоток, чем при соедине­

нии в треугольник. Обмотки низшего напряжения чаще соединя­ ются в треугольник, так как при таком соединении трансформатор

менее

чувствителен

к

неравномерности

нагрузки

на

фазах.

 

Мощность, подводимая к пер­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вичной

обмотке

трансформато­

Схема соединения .

 

 

ра,

называется первичной мощ­

 

одмоток

 

 

 

Условные

ностью

и определяется

по фор­

Высокое

Низкое

обозначения

муле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжение

напряжение

 

 

 

 

Р1 = i / 1/ 1coscp1.

 

 

 

 

а а

 

в

с

Y/ x

Мощность, получаемая на за­

 

 

 

 

 

 

 

жимах вторичной обмотки транс­

 

 

 

 

 

 

 

форматора,

называется

 

вторич­

X

У

Z

^

 

У

Z

ной

мощностью и определяется

 

 

 

 

 

 

 

У

/

ж г формуле

 

 

 

 

 

 

 

ш

 

 

 

 

Р 2 =

^ 2f 2 cos ф2.

 

Х У

Z

 

 

/

Л

Мощность Рх всегда несколь­

а

Л

 

с

Уд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ко

больше

мощности

Р 2. Раз­

 

 

 

 

 

 

 

ность между

этими мощностями

 

 

 

ух ^ у

L-°z

составляет

потери мощности в

X

У

Z

трансформаторе.

Эти

 

потери

рис. ю 4. Схемы

соединений

обмоток

СКЛаДЫВаюТСЯ ИЗ потерь обмоток

 

трехфазных

трансформаторов

на нагревание и потерь в железе сердеч­ ника на гистерезис и вихревые токи. По­ тери в меди зависят от нагрузки транс­ форматора и увеличиваются с ее ростом. Потери в железе не зависят от нагрузки и поэтому называются постоянными.

Отношение вторичной, или полезной, мощности трансформатора к первичной, или потребляемой, мощности называется коэффициентом полезного действия транс­ форматора, т. е.

Л = -£*-• Ю0%.

\ Л Л /

- r v w

■ ® — ±

Рис. 105. Схема транс­ форматора тока

Потери в трансформаторах относительно малы, поэтому их к. п.д. достаточно высок. Так, например, к. п. д. трансформаторов малой мощности составляет 92—93 %, а трансформаторов большой мощности — 98—99 %.

Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Они применяются в цепях переменного тока для расширения пределов измерения измери­ тельных приборов и для изоляции этих приборов от токоведущих частей, находящихся под высоким напряжением.

Трансформаторы тока служат для преобразования переменного тока большой величины в ток малой величины. Их изготовляют таким образом, чтобы при нормальном токе в первичной цепи во вторичной обмотке ток был равен 5 А.

Первичная обмотка трансформатора тока (рис. 105) включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), ток в котором измеряется; вторичная обмотка замыкается на ампер­ метр или на последовательную обмотку ваттметра, счетчика и

т.п., т. е. на измерительный прибор с малым сопротивлением. Выпрямителями называются приборы и аппараты, пропускаю­

щие электрический ток только в одном направлении. Выпрямители называют иногда электрическими вентилями.

Существует несколько схем для выпрямления однофазного и трехфазного переменного тока. Рассмотрим основные из них. Начнем с однофазных схем (рис. 106). На приведенных ниже схемах вентили изображены условным обозначением для полупроводни­ кового диода; проводящее направление полупроводникового диода в схемах указывается вершиной треугольника в его обозначении. На схемах показано соединение вентилей и соответствующая ему

форма кривой выпрямленного тока.

Самой простой является однополупериодная схема (рис. 106, а). При этой схеме выпрямленный ток протекает через сопротивление RH за каждый период Переменного тока только в течение одного полупериода, откуда и происходит название схемы. Вполне по­ нятно, что такая схема выпрямления мало рациональна: выпрям-

а

Щ

Г\А Г\_

t

Рис. 106. Схемы выпрямления однофазного тока:

а — однополупериодная; 6 — двухполупериодная; в»-мостовая одно­ фазная

а

п г

г

\

i \

А

\

!

\ 1 \

\

t

Рис. 107. Схемы выпрямления

трехфазного тока:

а — трехфаэная с нулевым выводом;

б — трехфазная мостовая

ленные напряжения и ток резко пульсируют, переменный (выпрям­ ляемый) ток слабо используется (только наполовину).

Двухполупериодная схема со средней точкой трансформатора (рис. 106, б) дает лучшие результаты: через каждый из двух вен­ тилей ток проходит в течение половины периода, а выпрямленный

ток через

сопротивление

RH течет на протяжении

всего

периода.

Пульсация

напряжения

и тока, соответственно, меньше, чем в пер­

вой схеме.

 

 

 

 

 

 

Широко

применяется

при выпрямлении

однофазного

тока мо­

стовая

схема с четырьмя

вентилями (рис.

106, в).

В ней

вентили

работают по два за каждую половину периода, а ток по сопротив­

лению RH так же, как

и в двухполупериодном выпрямителе, про­

текает

весь период.

трехфазного тока применяют две схемы:

Для

выпрямления

с нулевым выводом и

трехфазную мостовую (рис.

107). Трехфаз­

ный ток при его выпрямлении имеет по сравнению с однофазным существенное преимущество: пульсация выпрямленного напряже­ ния (а следовательно, и тока) получается значительно меньшей, что видно при сравнении кривых напряжений, изображенных на рис. 106 и 107; особенно благоприятные результаты в отношении малой величины пульсации дает мостовая схема (рис. 107, б).

Г л а в а IX. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Электрическая часть электрического привода кранов состоит из генератора, электродвигателей, трансформаторов, аппаратуры управления, аппаратуры защиты, контрольно-измерительных при­ боров, вспомогательных приборов и электрических проводов.

Генератор преобразует механическую энергию в электриче­ скую. Электрический ток, вырабатываемый генератором, посту­ пает по кабелю в силовой шкаф, расположенный на неповоротной раме крана, затем через токоприемное устройство на поворотную платформу и далее через пульт управления и пусковые устройства направляется к электродвигателям исполнительных механизмов.

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в ме­

ханическую.

Трансформаторы на кранах служат для понижения напряже­ ния, а трансформаторы тока — для включения в силовую цепь амперметра и стабилизирующего устройства генератора.

Аппаратура управления предназначается для включения и от­ ключения электрических цепей, пуска, остановки, торможения и изменения направления вращения электродвигателей. К аппара­ туре управления относятся пакетные переключатели, кнопки управ-

ления, универсальные переключатели, магнитные пускатели и КОНТ-

роллеры.

и от

Аппаратура защиты осуществляет защиту приборов и uetf

отких

чрезмерного теплового действия тока, возникающего при к0Р^вкие

замыканиях и перегрузках. К аппаратуре защиты относятся пЛ

 

предохранители, автоматические выключатели (установочнь*

У

томаты). Кроме того, функции защиты выполняют магнитные

катели.

 

Контрольно-измерительными приборами в электрических **

 

крана являются амперметр, вольтметр и частотомер.

К вспомогательным приборам относятся кольцевой ток0пР

емник, штепсельные разъемы и т. п.

,

Электрическая часть электропривода изучаемых

автомоби ‘

ных кранов рассчитана на питание переменным током. Такой ПР " вод в отличие от привода, рассчитанного на питание постоя**нь

током, имеет более простую и надежную конструкцию.

 

На изучаемых кранах генератор вырабатывает переменный ток

напряжением 380 В. При этом силовые цепи

и цепи управляй

у кранов К -162 и

К-162М питаются током

напряжением

а у

кранов К-67

и 8Т-210 силовые цепи — напряжением 3#и

*

цепи

управления — напряжением 220 В.

 

 

2. ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Работа генератора основана на явлении электромагнитной иН' дукции.

Обмотка ротора генератора создает основной магнитный п0тОК возбуждения. При вращении ротора вращается и магнитный по'гоК» пересекающий обмотки неподвижного статора, в которых индУцйв’ руется э. д. с. Под действием этой э. д. с. при замыкании сил0вои цепи в ней проходит ток, питающий электродвигатели испоЛнИ* тельных механизмов.

На изучаемых кранах применяют синхронные генерат0Ры переменного тока. Такой генератор представляет собой электрИче" скую машину, скорость вращения ротора которой находится в с'ГР0гом и постоянном отношении к частоте вырабатываемого переМей~ ного тока.

Частота / колебаний э. д. с. и тока синхронного генерат°Ра равна произведению числа пар полюсов ротора р на скорость еГ° вращения п (об/мин), деленному на 60:

' = ^ ’ ГцИз этой формулы следует, что при промышленной частоте 50

п3000 об/мин.

р

С увеличением силы тока возбуждения напряжение, развиваем06 генератором, увеличивается, Поэтому напряжение, развиваем06

генератором, можно регулировать путем изменения силы тока

вобмотках ротора.

Внастоящее время на кранах применяются генераторы, обмотка ротора которых питается током, выпрямленным кремниевыми выпрямителями. Технические характеристики генераторов, уста­ навливаемых на последних моделях кранов, приведены в табл. 9. Эти генераторы вырабатывают трехфазный ток частотой 50 Гц, на­ пряжением до 400 В.

 

 

 

 

Таблица 9

Марка крана

Марка генератора

Мощность,

Скорость

Сила тока,

кВт

вращения,

А

 

 

 

об/мин

 

К-162М (К-162)

ЕСС5-82-4М101

30

1500

54

К-67 и 8Т-210

ЕСС5-81-6М101

20

1000

36

Генератор ЕСС5-82-4М101 (рис.

108) состоит из двух

основных

частей: неподвижной — статора 6

и подвижной — ротора 5. Ста­

тор цилиндрической формы отлит из чугуна, на его корпусе имеют­ ся специальные приливы — лапы для крепления генератора. В корпус статора запрессован цилиндрический сердечник 7, изго­ товленный из отдельных тонких листов электротехнической стали. Во внутренней части сердечника сделаны пазы для укладки трех­ фазной основной обмотки. Кроме основной обмотки, в пазах стато­ ра установлена дополнительная трехфазная обмотка 8 возбужде­ ния генератора. Концы основной обмотки 2 (рис. 109) соединены между собой звездой и выведены к контактным зажимам Сх, С2, С3, 0 на щитке /, укрепленном на корпусе генератора. Начала фаз дополнительной обмотки 7 (Лх, А 2, А 3) выведены также на щиток

для подключения

к стабилизирующему

устройству,

а концы

(Ои

0 2,

О.) подсоединяются к блоку кремниевых выпрямителей,

кото­

рые

установлены

на передней крышке

генератора

и закрыты за­

щитным кожухом. Концы обмотки возбуждения 3 подсоединяются к двум контактным кольцам, установленным на вал ротора на изо­ ляторах. На генераторе установлены шесть кремниевых диодов, соединенных между собой по трехфазной схеме. Выпрямитель должен работать обязательно с радиатором для отвода тепла.

К торцам корпуса статора с двух сторон болтами крепятся чу­ гунные литые крышки 9 (см. рис. 108). Внутри крышек устанав­ ливаются шариковый и роликовый подшипники, в которых вра­ щается ротор.

Ротор 5 генератора представляет собой стальной вал, на кото­

рый напрессован

сердечник,

собранный

из изолированных

друг

от друга листов

электротехнической стали. В роторе устанавли­

вается обмотка возбуждения

генератора. Обмотка 4 ротора

имеет

последовательное

соединение

отдельных

катушек, которые

уста­

навливаются на полюсные сердечники. В верхней и нижней частях катушек установлены изолирующие прокладки. Под нижней про-

Соседние файлы в папке книги