книги / Электрооборудование одноковшовых экскаваторов

шек реверсивных контакторов. Контроллеры выпускают­ ся защищенного' исполнения (рис. 3-7). Его контактная система, состоящая из кулачковых шайб 1 и кулачково­ го барабана 2, встроена в литой корпус 3, закрываемый съемной крышкой 4. В дне корпуса предусмотрены от­ верстие для ввода проводов и болт заземления 12.

Кулачковые элементы, смонтированные на изолиро­ ванной рейке 5, состоят из изолятора 6, рычага 10 с мо-

Кулачковый барабан имеет стальной вал с изоля­ ционными кулачковыми шайбами, который вращается в подшипниках качения. При повороте барабана выступ или впадина кулачковой шайбы набегает на ролик ры­ чага, заставляя последний поворачиваться вокруг оси, соединяющей рычаг с изолятором. Поворот рычага вы­ зывает соответственно размыкание или замыкание кон­ тактов. У командокоитроллеров механизмов подъема и напора типа ЭК-8200 вал приводится рукояткой 15, на­ саженной на конец вала, а у КК типа ЭК-8250 механиз­

ма поворота — педалями, связанными с сектором. Сектор соединен с валом посредством зубчатой передачи. Ру­ коятка подъема и напора фиксируется на всех положе­ ниях храповым механизмом; она может отклоняться в обе стороны от нейтрального (вертикального) положе­ ния на 45° «на себя» и «от себя» (обычно на четыре положения в каждую сторону). На всех экскаваторах принято, чтобы положениям рукоятки КК «от себя» соответствовали спуск ковша или выдвижение рукояти экскаватора в забой, а положениям «на себя» — подъем ковша или движение рукояти из забоя.

Ножные педали поворота могут поворачиваться вниз от нулевого положения на 15°; правая педаль служит для поворота платформы направо, левая — налево. У КК поворота храпового механизма нет и педали не фикси­ руют кулачковый барабан, но имеется пружина, осу­ ществляющая самовозврат педалей в нулевое положе­ ние.

На ручных КК установлены по две кнопки. На одну из них, встроенную в корпус, воздействуют при помощи рычага 14 с возвратной пружиной 13, а на другую — при помощи кнопочной головки 16.

Командоконтроллеры рассчитаны на напряжение до 500 В. Допустимый длительный ток 10 А. Контакты об­ ладают разрывной способностью на 2,5 А при 110 В по­ стоянного тока.

Сельсинный командоаппарат (СКА) применяется на современных экскаваторах взамен кулачковых КК, бла­

ствия сельсина не зависит от места расположения

щий магнитный поток возбуждения Фв. Этот поток про­ низывает обмотки ротора и индуктирует в них э. д. с., амплитуда и фаза которых зависят от угла между осью

обмотки возбуждения. В обмотках Р2 и РЗ э. д. с. рав­ ны £ 2=£з=£макс/2 и по отношению к Е± находятся в противофазе. При вращении ротора с помощью ру­ коятки амплитуды и фазы э. д. с. роторных обмоток из­ меняются. Конструкция ротора в бесконтактном сельси­ не не имеет скользящих контактов (колец) и выполнена так, что при его повороте эти э. д. с. изменяются по си­ нусоидальному закону.

У СКА выходное напряжение должно изменяться приблизительно пропорционально углу поворота ротора сельсина и выпрямляться, а его полярность должна

82

изменяться в соответствии со знаком угла поворота сель­ сина («на себя» или «от себя»). Поэтому к обмоткам ротора через двухполупериодные выпрямители 1В и 2В включены два балластных резистора Рб,\ и Re,2, зашунтированных' сглаживающими емкостями С/, С2.

К точкам А и Б последовательно соединенных бал­ ластных резисторов, имеющих одинаковую полярность, параллельно подключается нагрузка Rn (обмотка уси­ лителя). При нулевом положении СКА токи, проходящие по балластным резисторам, одинаковы по величине, сле­ довательно, будут одинаковые падения напряжения

и 5), то ток по ней не проходит. При повороте ротора, допустим, до совпадения оси обмотки возбуждения с осью обмотки ротора Р1, ток этой обмотки увеличива­ ется, а ток обмотки РЗ уменьшается. Вследствие полу­ чившейся разности напряжений UR^ ^—UR ъ~^и

по цепи нагрузки начинает проходить ток по направле­ нию от А к Б. С поворотом ротора в другую сторону до совпадения оси обмотки возбуждения с осью обмотки РЗ ток по нагрузке Ru будет уже проходить от Б к А.

3-5. ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА ГЛАВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Генератор постоянного дока применяется на много­ двигательных экскаваторах в качестве управляемого электромашинного преобразователя тока в системе Г—Д (см. рис. 3-1), подробное описание которой дается в гл. 4.

Принцип работы простейшего генератора поясняется на рис. 3-9, где схематически изображен генератор с кольцевым якорем 3, кольцевой обмоткой якоря 4 и двумя основными полюсами 5. Постоянный ток / в, про­ ходящий через обмотку возбуждения, намагничивает по­ люсы. N и S, вследствие чего между ними образуется неподвижный магнитный поток (основное поле) Фв.

При вращении якоря в той части витков обмотки, которые расположены на поверхности его и пересекают силовые линии основного поля (активные стороны вит­ ков), индуцируется э. д. с. Направление э. д. с., опреде­ ляемое правилом правой руки, в проводниках обмотки под полюсом N и под полюсом 5 противоположное (ука­

заны соответственно точками и крестиками). Таким об­ разом, в проводниках обмотки якоря индуцируется пе­ ременная э. д. с. Для получения во внешней цепи тока постоянного направления необходимо в конструкцию ма­ шины переменного тока внести добавочное устройство, позволяющее при наличии переменной э. д. с. в провод­ никах якоря получить постоянное по направлению на­ пряжение на выводах машины. Это добавочное приспо­ собление для выпрямления переменной э. д. с. называют

коллектором.

Рас. 3-9. Схема прохождения тока генератора при различном расположении катушки якоря.

а — под северным полюсом; б — на нейтральной линии; в — под южным по­ люсом.

Рассмотрим устройство и действие коллектора, когда на якоре находится только одна катушка обмотки. В этом случае коллектор состоит из двух полуколец (пластин) 1 и 2, изолированных друг от друга и от кор­ пуса. Коллектор насаживается на вал и вращается вме­ сте с якорем машины. К пластинам коллектора прижи­ маются с двух сторон неподвижные графитовые щетки А и Б. Один конец катушки присоединен к пластине коллектора /, а другой — к пластине 2. Когда катушка находится под северным полюсом, щетка А касается пластины /, а щетка Б — пластины 2. При повороте якоря по часовой стрелке на 90° катушка расположится на нейтральной линии ВГ (рис. 3-9,6), щетки А и Б замкнут обе пластины коллектора, т. е. катушка будет

н е й т р а л ь ю , потому что при переходе через нее актив-

84

ные стороны витков катушки не пересекают магнитные силовые линии, и в них ие возникает э. д. с., а следова­ тельно, и ток.

При дальнейшем повороте якоря катушка входит в область южного полюса (рис. 3-9,в). Наведенная в ней э. д. с. имеет теперь обратное направление. Если бы концы катушки были присоединены ие к пластинам, а к кольцам, то с изменением направления э. д. с. в ка­ тушке изменилось бы направление тока во внешней це­ пи. В действительности же в момент перехода катушки

1167, i ег

через нейтральную линию, когда в ней изменяется на­ правление э. д. с., происходит одновременный переход пластины коллектора из-под одной щетки к другой (пла­ стина 1 переходит из-под щетки А под щетку Б, а пла­ стина 2 из-под щетки Б под щетку А). Поэтому направ­ ление тока во внешней цепи не изменяется.

Следовательно, в генераторе преобразуется перемен­ ная э. д. с., индуктированная в обмотке якоря, в по­ стоянную э. д. с-. Е, действующую между щетками А и Б коллектора. В этом и заключается принцип действия коллектора. Ток будет постоянным только по направле­ нию, по величине же он переменный и изменяется по кривой, изображенной на рис. 3-10. Такой, ток называют п у л ь с и р у ю щ и м . Наибольшее значение напряжение и ток имеют, когда проводники катушки находятся под серединами полюсов. Пульсирующий ток малопригоден для практических целей. Пульсацию тока можно значи­ тельно уменьшить (рис. 3-10,6), если на якоре поместить большее число катушек, а на коллекторе соответствую­ щее число пластин.

Рассмотрим подробнее физические процессы, проис­ ходящие при работе генератора на внешнюю ‘ нагрузку

85

и в случае перехода щетки с одной коллекторной пла­ стины на другую.

Процесс коммутации и реакции якоря. В витках якор­ ной обмотки в моменты перехода их из одной области полюса, как указывалось выше, в другую происходит изменение направления тока (см', рис. 3-9,а и в). Этот процесс называется коммутацией.

Процесс коммутации сложен. Для его пояснения на рис. 3-11,а—в в упрощенном виде изображены три мо­ мента взаимного расположения коллекторных пластин

Рис. 3-11. Процесс коммутации тока на коллекторе.

(обмотки) и щеток при вращении якоря. На рис. 3-11,а щетка на коллекторной пластине 1. Ток в этом случае поступает из витков обмотки, находящихся под разными полюсами к пластине 1 и далее через щетку — во внеш­ нюю цепь. На рис. 3-11,6 щетка находится на коллек­ торной пластине 2. При этом ток в проводниках аб и бв изменил направление на обратное. На рис. 3-11,в щетка занимает промежуточное положение по сравнению с дву­ мя предыдущими случаями, замыкая одновременно обе пластины 1 и 2. При этом в короткозамкнутом витке абв согласно закону Леица возникает э. д. с. самоиндукции, препятствующая изменению тока при переходе коллек­ торной пластины 1 из-под щетки. Эта э. д. с. стремится поддержать прежнее направление тока в проводнике аб

а в проводнике в2 — вычитаются. Естественно, что плот­ ности тока на сбегающем конце щетки за счет тока!', образуемого э. д. с. самоиндукции,, при коммутации уве­ личивается, а на набегающем — уменьшается.

86

в сторону вращения якоря. Чем больше нагрузка гене­ ратора, тем сильнее искажается реакцией якоря основ­ ное поле и, следовательно, тем больше угол смещения физической нейтрали. Смещение физической нейтрали отрицательно влияет иа коммутацию.

магнитные силовые линии уже не будут перпендикуляр­ ны к геометрической нейтрали ДЕ, и активные стороны катушки их пересекают (а не скользят). Тогда в катуш­ ке, замыкаемой щеткой (рис. 3-9,6), появятся э. д. с. и ток, и щетки станут искрить. Для устранения этого явления и обеспечения безыскровой,коммутации в гео­ метрической нейтрали устанавливаются дополнительные полюсы ДП, обмотка которых включается последова­ тельно с обмоткой якоря (рис. ЗД2,а). Полярность об­ моток ДП согласовывается с полярностью основной об­ мотки возбуждения таким образом, чтобы при нагрузке генератора поток, создаваемый током нагрузки в об­ мотке ДП, был направлен навстречу потоку реакции

висеть от нагрузки (так как чем она больше, тем больше искажается поле на нейтральной линии), что и достига­ ется включением обмотки ДП последовательно с обмот­ кой якоря.

Полюсы ДП не в состоянии компенсировать сгущения силовых магнитных линий под сбегающими краями по­ люсов, вызванного потоком реакции якоря (рис. 3-12,6). При пересечении витками якоря этих зон под полюсами, где индукция усилена, в них индуктируется э. д. с. боль­ шего значения. В результате этого повышается напря­ жение, действующее между соседними пластинами кол­ лектора, к которым присоединены витки, что ,может вы­

звать электрическую дугу между последними. Поэтому крупные машины постоянного тока, как правило, снаб­ жаются компенсационной обмоткой, которая выполняет­ ся в полюсных башмаках (наконечниках) и включается последовательно с обмоткой якоря (как и обмотка дополнительных полюсов), действуя против потока реак­ ции якоря Фя. В результате происходит полная компен­ сация поперечного потока, реакции якоря и устраняются все вызываемые им вредные последствия.

88

как правило, применяются на мощных экскаваторах ти­ пов ЭКГ-8, ЭШ-15/90, а на экскаваторах типов С и Э-2503, ЭКГ-4,6 генераторы и двигатели не компенси­ рованы.

В некоторых случаях для уменьшения искрения под щетками их смещают с геометрической нейтрали в на­ правлении физической нейтрали. При этом смещается и поле якоря, в результате чего возникают как попереч­ ная Фд (направление которой перпендикулярно направ­ лению основного поля),- так и продольная Ф<* состав­ ляющие реакции якоря. Наличие продольной составляю­ щей реакции якоря Ф^, действующей по оси основного поля согласно или встречно последнему, при значитель­ ной нагрузке вызывает существенное увеличение или уменьшение результирующего магнитного потока; дей­ ствие потока Ф(/ может вызвать даже самовозбуждение генератора.

Возбуждение генератора и характеристики холостого хода. Под возбуждением понимается создание потока Фв, необходимого для получения постоянной э. д. с. Е на выводах генератора (между щетками А и Б на рис. 3-9):

Как видно из (3-1), при постоянной частоте враще­ ния якоря n=c6nst, э. д. с. пропорциональна магнитному потоку возбуждения Фп, который зависит от магнитодви­

где wB— число витков обмотки возбуждения.

Эта зависимость Ф—f(F) называется кривой намаг­ ничивания машины (рис. 3-13). Она дает представление о характере и степени насыщения магнитной системы генератора. В связи с насыщением магнитопровода ма­ шины линейность характеристики (участок 1) наруша­ ется (точка А) и получается излом характеристики (участок 2— зона насыщения).

Если по оси ординат отложить масштаб-в вольтах, так как £ Г= Ф , то кривая (рис. 3-13) уже представляет характеристику холостого хода (х. х.) генератора, т. е.

S9

зависимость Er= f(F v). Генераторы обычно рассчитыва­ ют так, чтобы их номинальному напряжению по харак­ теристике х. х. соответствовала точка А (рис. 3-13), ле­ жащая в начале области магнитного насыщения.

Вследствие явления гистерезиса — отставания изме­ нения потока Ф от м. д. с. — на ри с/3-13 кривая намаг­ ничивания имеет вид узкой петли; нижняя часть петли

якорной цепи двигателя последний может начать вра­

у генератора с параллельной обмоткой возбуждения возможно самовозбуждение.

Генератор постоянного тока может иметь несколько обмоток возбуждения, которые в зависимости от схемы их подключения И питания подразделяются на независи­ мую, параллельную (шунтовую) и последовательную.

На экскаваторах до недавнего времени широко при­ менялись генераторы с независимым возбуждением (см. рис. 3-9,а), а в последние годы со смешанным возбуж­ дением, в основном с независимым и параллельным возбуждение_м (см. рис. 3-1). На рис. 3-9,а магнитный поток Фв генератора создается раположенной на главных полюсах обмоткой независимого возбуждения ОНГ. Об­ мотка питается от постороннего источника электриче­

90