книги / Справочник механика на строительстве
..pdf3. Аппараты управления и защиты двигателей
Апп а р а т ы |
упр а в л е н ия |
классифицируются: по напряже |
нию— высокое и |
низкое; способу |
управления — автоматическое и |
неавтоматическое; |
роду защиты от окружающей среды — открытые, |
|
защищенные, герметические. |
|
|
Типы аппаратов управления и защиты приведены в разделе VI. |
||
Аппа ра т ы |
защит ы (плавкие предохранители, максималь |
ные и минимальные электромагнитные реле, тепловые реле и авто маты. выбираемые с учетом назначения, рода и величины тока на пряжения и мощности).
4. Схемы управления двигателями
Схема управления двигателем с короткозамкнутым ротором при помощи нереверсивного магнитного пvcкaтeля (рис. II—I) преду сматривает защиту двшагеля oi корохких замыканий плавкими пре-
Рис II—1. Схема управления нереверсивным асин хронным двигателем г короткозамкнутым ротором при помощи нереверсивного магнитного пускателя
дохранителями Я, а от перегрузок — двумя тепловыми реле 1РТ и 2РТ При нажатии кнопки «П уск» цепь управления обтекается током и оживляет катушку контактора КЛ. когорая замыкает контакты КЛ и блок-контакты КК> чем обеспечивается протекание тока и при размыкании кнопки «Пуск». Выключение двигателя производится нажатием на кнопку «Стоп» или при срабатывании тепловою реле JPT или 2РТ. которыми разрывается цепь управления и обесточи вается катушка КЛ, размыкающая контакты КЛ и КК.
Схема управления двигателя с короткозамкнутым ротором при помощи реверсивного магнитного пускателя (рис II—2) состоит из двух пусковых кнопок «Вперед» и «Назад» и соответственно двух
11—447
контакторов и двух блок-контактов. Схема действия аналогична пре дыдущей.
Сх е ма у п р а в л е н и я д в и г а т е л е м с ф а з о в ы м ро тором с помощью к о н т р о л л е р а НТ-51 обычно применя ется для подъемно-транспортных установок. Поворотом вала конт роллера вперед или назад одновременно осуществляется включение статора двигателя в сеть и ступенчатое выключение пусковых со-
Рис. II—2. Схема управления асинхронным двига телем с короткозамкнутым ротором при помощи реверсивного магнитного пускателя
противлений в цепи ротора. К концам обмотки статора может быть подключен тормозной электромагнит, освобождающий вал двигателя при включении статора. Отключение двигателя производится пово ротом контроллера в нулевое положение, а также при разрыве цепи аварийного выключателя АВ или наезде на один из конечных выклю чателей КВ и /СЯ. Защита двигателя осуществляется максимальным реле РМ-1, а цепи управления — плавкими предохранителями ПР-1 и ПР-2. Реле РМО защищает привод от коротких замыканий на землю. Перед началом работы включается рубильник и' нажимается кнопка КР, включающая линейный контактор Л.
Схема контроллерного управления двигателя с короткозамкну тым ротором отличается от вышеописанной схемы отсутствием пу
сковых сопротивлений в цепи ротора. |
с |
к о р о т к о - |
|||
Схема |
упра в ле ния |
д в и г а т е л е м |
|||
з а мк н у т ым |
ротором при |
т о рмо же ни и |
п р о т и в о - |
||
включением (рис. II—3) |
имеет |
реверсивный |
магнитный пуска |
||
тель с двумя контакторами и |
тепловые реле. Перевод работающего |
двигателя, включенного с помощью первого контактора на тормозной режим, осуществляется нажатием на кнопку «Стоп», которая раз рывает цепь первого контактора и замыкает цепь вт орого с п ом ощ ью
Рис. II—3. Схема управления асинхронным двига телем с короткозамкнутым ротором и применением торможения противовключением
н. з. контакта 1КЛ с одновременным переключением двух фаз об мотки статора; этим достигается изменение направления вращения
магнитного поля. В конце торможения центробежное реле скорости PC разрывает цепь второго
контактора и отключает дви гатель от сети, предупреж дая его реверсирование.
С х е м а с и н х р о н ного в р а щ е н и я д в у х а с и н х р о н н ы х д в и г а т е ле й (электрический вал) применяется при удаленно сти друг от друга приводи мых звеньев установки, ко торые должны иметь одина ковые скорости и угловые перемещения (механизмы портальных и козловых кра нов, крупные вибрационные площадки и т. п:) Приме няются две схемы синхрон ного драгиения:
а) без вспомогательных
II*
двигателей (рис. II—4), когда возможная относительная разность моментов на валах двигателей невелика. В цепи роторов асинхрон ных двигателей в этом случае должно обязательно быть невыводи мое активное сопротивление, создающее при нормальной работе скольжение не менее 30—40%. что приводит к значительной потере электроэнергии;
Рис. II—5. Схема синхронного вращения асинхронных двигателей (электрический вал) с вспомогательными асинхронными машинами
|
б) |
|
с вспомогательными двигателями (рис. И—5), |
в которой от |
|||||||
сутствуют недостатки первой схемы, но требуется большое количест |
|||||||||||
во машин. Схема более сложна в эксплуатации, но допускает при |
|||||||||||
менение более двух валов. В качестве вспомогательных применяются |
|||||||||||
асинхронные |
или |
|
синхрон |
|
|
|
|
||||
ные машины. |
у пра в ле |
|
|
|
|
||||||
ния |
Схе ма |
|
|
|
|
||||||
|
и |
блокировки |
|
|
|
|
|||||
для |
трех |
ленточных |
|
|
|
|
|||||
к о нв е йе ро в (рис. И—6), |
|
|
|
|
|||||||
подаюших |
|
материал |
из |
|
|
|
|
||||
пункта А в пункт Б, имеет |
|
|
|
|
|||||||
в цепи блок-контактов маг |
|
|
|
|
|||||||
нитных пускателей 2 и 3 до |
|
|
|
|
|||||||
полнительные |
|
нормально |
|
|
|
|
|||||
открытые |
(н. о) |
|
контак |
|
|
|
|
||||
ты |
Д/С, |
обеспечивающие |
|
|
|
|
|||||
последовательность |
пуска |
|
|
|
|
||||||
двигателей |
и |
остановку ли |
|
|
|
|
|||||
нии |
при |
неполадках в"элек |
|
|
|
|
|||||
трической |
части установки. |
|
|
|
|
||||||
Двигатели пускаются в сле |
|
|
|
|
|||||||
дующей |
|
последовательно |
|
|
|
|
|||||
сти: /, 2 и 5, причем каж |
|
|
|
|
|||||||
дый последующий не может |
|
|
|
|
|||||||
быть включен, пока не ра |
|
|
|
|
|||||||
ботает |
предыдущий. |
При |
|
|
|
|
|||||
остановке |
двигателя / |
раз |
|
|
|
|
|||||
мыкается |
средняя |
фаза и |
|
|
|
|
|||||
прерывается |
цепь |
|
управпе |
|
|
|
|
||||
ния |
остальными двигателя |
|
|
|
|
||||||
ми, которые также останав |
|
|
|
|
|||||||
ливаются. Для независимой |
|
|
|
|
|||||||
работы |
каждого |
конвейера |
|
|
|
|
|||||
(наладка, ремонт) |
|
дополни |
|
|
|
|
|||||
тельные |
|
контакты |
ДК |
Рис. II—7. Схемы блокировки |
|||||||
должны быть замкнуты. |
|
||||||||||
|
а — схема |
включения второго |
двигате |
||||||||
Не кот орые |
схемы |
||||||||||
блокировки, |
|
часто |
ля только |
после включения |
первого; |
||||||
|
6 — схема, |
предусматривающая |
раз |
||||||||
приме няе мые |
в элек |
дельную работу одного из двух дви |
|||||||||
троприводах, |
|
приведе |
гателей; в— схема, предусматривающая |
||||||||
ны на рис. II—7. |
|
|
|
одновременную работу двух двигателей |
|||||||
Схема |
а |
предусматри |
|
|
|
|
|||||
вает |
включение одного из |
|
|
|
|
двух приводных двигателей только после включения другого. Блоки ровочная связо, предназначенная для выполнения этого требования, осуществляется путем установки одного нормально открытого (н. о.)
блокировочного контакта 1К в цепи питания |
катушки контак |
тора 1К. |
включений двух |
Схема б предусматривает только раздельное |
двигателей привода путем -установки нормально закрытых (н. з.) блок-контактоа: контактор /д.в цепи питания катушки.2К и контак тор 2К в цепи катушки 1К.
Схема в предусматривает возможность работы двух двигателей привода только одновременно. Блокировка осуществляется установ кой нормально открытых (н. о) блок-контактов контакторов обоих двигателей следующим образом: включение двигателей производится пусковой кнопкой, шунтируемой блок-контактом второго контактора для создания цепи самопитания катушки первого контактора. В цепи питания катушки первого контактора устанавливается блок-контакт первого контактора.
5. Определение мощности двигателей для строительных машин
Подъемные краны
Для двигателей механизма подъема |
|
|
|
г _ (gH+go)P . |
|
|
102ц |
|
для двигателей механизма горизонтального передвижения |
||
r |
_ k (g„ + gi) (И' + f ) |
Pi |
|
tf.l02rj |
|
где gn— номинальный |
вес поднимаемого груза в кг; |
|
go — вес приспособлений для подъема |
груза в кг; |
V— скорость подъема в м1сек; г) — к. п. д двигателя;
k — коэффициент трения реборд колеса о рельсы, £=1,25 4-1,35; gi — собственный вес механизма в кг;
^ — коэффициент трения (для подшипников скольжения |х = =0.07 ч-0,1, для шариковых и роликовых подшипников |х =0,0054- 0,01) ;
г — радиус шейки вала в см;
f — коэффициент трения качения в см (для необработанных колес по рельсам /=0,1 см, для обработанных колес по рельсам /=0,05 см);
Vi — скорость передвижения механизма в м/сек; R — радиус колеса в см.
Полученную расчетом мощность электродвигателя проверяют по количеству пусков в час, продолжительности повторного включения
и по пусковой мощности.
Пример 2. Определить мощность электродвигателя для подъема груза весом 5 тпри скорости подъема 0,5 м/сек, если вес приспособ
ления для |
подъема 200 кг, |
а к.п.д. подъемного механизма Лм= |
=0,75. |
|
|
Реш ение. |
|
|
г. |
(£н 4- go) V |
(5000 4 “ 200) 0,5 |
Г - |
tss.r-.------------:---------------- |
34 кет. |
102г| |
' 102.0,75 |
Ленточные конвейеры
Р = ,лплл6 |
|
(kwLv + 37WQL + 37QH), |
10 000г|п |
|
|
где т]п— к. п. д. передачи |
(табл II—1а); |
k — коэффициент, зависящий от ширины и типа ленты (табл. II—2);
w — коэффициент сопротивления роликоопор (табл. II—3);
L — длина конвейера в м, |
|
|
|
|
V— скорость движения ленты в м1сек\ |
|
|
||
Q— производительность в |
г/ч; |
в м (со зна |
||
Н — разность |
уровней конечных точек конвейера |
|||
ком плюс — при подъеме и со знаком минус — при спуске). |
||||
|
|
Таблица |
II—1а |
|
Коэффициент полезного действия механических передач |
||||
Тип передачи |
|
Тип передачи |
|
% |
Плоскоременная |
0,94—0,98 |
Цепная ............... |
0.98 |
|
Клиноременная |
0,8—0,98 |
Зубчатая . . . . |
0.96—0,99 |
|
|
|
Таблица |
II—2 |
Значение коэффициента k в зависимости от ширины и типа ленты
Ширина ленты в мм |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
1000 |
1200 |
Прорезиненной . |
3400 |
4300 |
4900 |
5900 |
7000 |
£200 |
11300 |
Стальной . Л . . |
1300 |
2450 |
2850 |
4050 |
5250 |
— |
— |
|
|
|
|
|
Таб•л и ц а |
И—3 |
|
Значение коэффициента w для роликоопор и подшипников |
|
||||||
|
различных конструкций |
|
|
|
|||
Лента |
|
Ролики |
|
Подшипники |
Коэффициент |
||
|
|
сопротивления |
|||||
Прорезиненная |
Нормальные |
|
Скольжения |
0,07 |
|||
|
|
|
|
Качения |
0,055 |
||
Стальная |
Улучшенные |
Качения |
0,03 |
||||
|
Плоские• |
|
|
» |
0,03 |
||
|
Пружинные |
|
|
» |
0,06 |
При наличии сбрасывающей тележки к мощности, определенной по указанной выше формуле, прибавляется дополнительная мощ ность
Рдоп = 0.275Р 4- 0.07Q + 0,4 кат.
При наличии плужкового сбрасывателя прибавляется 0.07Q кет. Для конвейеров длиной менее 30 м мощность увеличивается на 20%.
Элеваторы и шнеки
Для элеватора ковшового
для |
шнека (винтовой |
конвейер) |
||
|
|
Р = |
Q |
(Lw + H), |
|
|
|
36711 |
|
где Q — производительность в т/ч\ |
||||
Н — высота подъема в м\ |
|
|||
т]п— к.п.д. привода; |
|
|
||
I |
— горизонтальная длина шнека в м : |
|||
k — коэффициент, |
учитывающий мощность холостого хода |
|||
|
(табл. II—4); |
материала |
в T/JW3; |
|
Y— насыпной вес |
w — коэффициент сопротивления передвижению материала шне ком (табл. II—5).
Для элеватора с чешуйчатыми ковшами мощность увеличивается на 20%.
|
|
|
Т а б л и ц а II—4 |
||
Значение коэффициента k |
для вертикальных элеваторов |
||||
Элеватор |
|
Производительность в лг'Чч |
|
||
до 20 |
20-40 |
| 40-80 |
80—150 |
||
|
|||||
Ленточный........................... |
1.5 |
1,15 |
0,95 |
0,75 |
|
Цепной ......................... |
1,05 |
0,75 |
0,65 |
0,55 |
|
|
Т а б л и ц а II—5 |
|
Значение коэффициента w для шнеков |
|
||
Материал |
Коэффи* |
Материал |
Коэффи |
циент w |
циент w |
Цемент: |
|
шлаковый . . . . |
4 |
портландский . . . |
5 |
пуццолановый . . . |
6 |
TJ |
|
Известь: |
8 |
гашеная в кусках |
|
в порошке . . . . |
2 |
Песок: |
|
|
крупный................... |
6 |
|
мелкий |
влажный . |
8 |
» |
сухой . . . |
6 |
Угольный |
шлак . . . |
2,8 |
Опилки древесные * . |
0,25 |
|
Ч елю ст ны е (щ е к о в ы е ) |
д р о б и л к и |
|
|
|
||||
|
|
Р |
° 2ПдрЬ (D2 —4 2) |
кет, |
|
|
|
||
|
|
|
234.104£г|п |
|
|
|
|
|
|
где |
сг — разрушающее напряжение в кГ/см2; |
|
|
|
|
||||
Пдр — число оборотов вала дробилки; |
|
(разгрузочной |
щели) |
||||||
|
b — длина |
рабочего |
пространства зева |
||||||
|
в см; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D — диаметр подлежащего дроблению материала в см; |
|
|
||||||
|
d —диаметр материала после дробления в см; |
значение |
£ » |
||||||
|
Е — модуль |
упругости |
материала |
(среднее |
|||||
|
*= 45 |
кГ/см2) ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т]п— к.п.д. передачи. |
Н а с о с ы |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
р = |
QHyk |
|
|
|
|
|
|
|
|
102т)пт)п |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
Q— производительность насоса (подача) |
в мУсек; |
равный |
||||||
|
Н — дифференциальный напор в м столба жидкости, |
||||||||
|
|
|
Н = Лв + Лн + Лп* |
|
|
|
|
||
где Лв — высота всасывания в м; |
|
|
|
|
|
||||
|
Лн — высота нагнетания в м; |
|
|
|
|
|
|||
|
hn — высота, соответствующая потерям напора в трубопроводе, |
||||||||
|
в м. |
|
|
|
|
|
(для |
чистой |
|
|
у — удельный вес подаваемой жидкости в ке/м* |
||||||||
|
воды — 1): |
(для |
центробежных |
|
|
|
для |
||
|
т|„— к.п.д. |
насоса |
т ]н = 0 ,4 5 -г 0,85, |
||||||
|
поршневых Т1н = 0 , 4 - г 0 ,7 ); |
|
|
|
|
|
|||
|
т]п — к.п.д. передачи; |
|
принимаемый для электродвигателей |
||||||
|
k — коэффициент запаса, |
||||||||
|
мощностью до 5 /сет, — 1,5: от 5 до |
10 кет— 1,3; от 10 до |
|||||||
|
50 кет — 1,5; свыше 50 квт — 1,1. |
|
|
|
|
|
Вент илят оры |
|
|
||
Ю2т|вт1п |
|
|
||
где k — коэффициент запаса; |
|
|
в м3/сек\ |
|
Q— производительность вентилятора |
|
|||
h — полный напор водяного стопба |
|
в м\ |
для |
|
т]ь— к.п.д. вентилятора (для малых |
вентиляторов 0,3—0,5; |
|||
больших — 0.4—0,7) ; |
|
|
|
|
%! — к.п.д. передачи. |
|
|
|
|
Переход от воздушного столба |
к |
водяному и обратно |
(при |
|
20° С) производится по соотношению: |
I |
м возд. ст.= 1,2 мм вод. ст. |
и 1 мм вод ст.=0.833 м возд. ст. Ко:ффнциент запаса рекомендуется принимать равным: при мощности до 1 кет — 2; от 1 до 2 кет — 1,5;
от 2 до 5 кет — 1,25; |
более 5 кет— 1,1—1,15. |
|
|
|
||||
|
К о м п р е с с о р ы п о р ш н ев ы е |
|
|
|||||
|
|
Р = ____ ъ — |
ш |
|
|
|
||
|
|
|
60* 102г|кпп |
|
|
|
|
|
где Q— производительность |
по свободному |
воздуху * в м3/мин\ |
||||||
L — работа в кГм, необходимая для сжатия 1 мг атмосферного |
||||||||
воздуха до |
давления рат; |
одноступенчатого — 0,6; |
для |
|||||
% — к.п.д. |
компрессора |
(для |
||||||
двухступенчатого — 0,65—0,7) ; |
|
|
|
|
||||
t]n — к.п.д |
передачи. |
|
|
|
Т а б л и ц а |
И—6 |
||
|
|
|
|
|
|
|||
Зависимое!ь между давлением сжатого воздуха и его работой |
||||||||
Давление |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
|
воздуха в |
ат |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
L в кГм |
15 500 |
18 300 |
20 700 22 800 |
24 700 |
26 350 |
Пример 3. Определить мощность электродвигателя для 'двух ступенчатого воздушного компрессора производительностью 10 мъ/мин при давлении 7 аг, если к.п.д. компрессора т] =0,7, а ременной передачи г\ =0,95.
Решение. По табл. 11—6 работа сжатия, соответствующая дав лению воздуха 7 яг, равна 24 700 кГм%тогда
QL |
10-24 700 |
~ 60/102т]кт1п |
“ 60.102.0,7.0,95 ~ * |
* Производительность компрессоров принято измерять количе
ством атмосферного (свободного) воздуха, всасываемого компрессо ром за 1 мин.