Электрические подъемные механизмы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Ликвидация ручных погрузочно-разгрузочных работ, исключение тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных производственных операций, комплексная механизация и автоматизация производственных процессов во всех областях народного хозяйства немыслимы без использования широкого комплекса подъемно - транспортных машин. Современные поточные технологические и автоматизированные линии, межцеховой и внутрицеховой транспорт, погрузочно-разгрузочные операции на складах и перевалочных пунктах органически связаны с применением разнообразных типов подъемно - транспортных машин и механизмов, обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов. Поэтому применение данного оборудования во многом определяет эффективность современного производства, а уровень механизации технического производства - степень совершенства и производительность предприятия.

Крановое электрооборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Подавляющее большинство грузоподъемных машин изготовляемых отечественной промышленностью, имеет привод основных рабочих механизмов, и поэтому действия этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового оборудования.

Перемещение грузов, связанное с грузоподъемными операциями, во всех отраслях народного хозяйства, на транспорте и в строительстве осуществляется разнообразными грузоподъемными машинами.

Грузоподъемные машины служат для погрузочно-разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства и выполнения ремонтно-монтажных работ с крупногабаритными агрегатами. Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от сотен ватт до 1000кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 1500 -2500 кВт.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно - кратковременном режимом работы при большей частоте включения, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радио каналу или одному проводу.

В настоящее время грузоподъемные машины выпускаются большим числом заводов. Эти машины используются во многих отраслях: в металлургии, строительстве, при добыче полезных ископаемых, машиностроении, транспорте, и в других отраслях.

ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ В ПОДЪЕМНЫХ УСТРОЙСТВАХ

Приборы управления

Управление приводными электродвигателями грузоподъемных машин производят с помощью магнитных пускателей, контакторов, контроллеров или релейно-контакторных систем управления, называемых магнитными контроллерами. Строительные грузоподъемные механизмы, электрические лебедки, грузовые подъемники для управления асинхронными короткозамкнутыми двигателями оборудованы магнитными пускателями и отдельными контакторами. Включение и отключение магнитных пускателей осуществляется с помощью кнопочных постов управления. Управление двигателями электроталей, однобалочными мостовыми кранами и иногда лебедками производится двухкнопочным постом управления, имеющим кнопки «вперед» (или «подъем») и «назад» (или «спуск»). Остановка двигателя происходит после отпускания кнопки. В трехкнопочном посте управления имеется еще кнопка «стоп» для остановки двигателя. Управление с тремя кнопками применяют для лебедок и подъемников. Для управления двигателями всех типов механизмов кранов используют силовые контроллеры с ручным управлением, устанавливаемые непосредственно в кабине крановщика. Включение и отключение двигателей, а также разгон или электрическое торможение механизмов производится поворотом штурвала контроллера. Контроллеры бывают двух типов: барабанные и более совершенные кулачковые. Контроллерное управление механизмами кранов имеет ряд недостатков по сравнению с контакторным (при помощи магнитных контроллеров). Во-первых, невозможность применения их для управления двигателями большой мощности и при большой частоте включения. Во-вторых, необходимость приложения крановщиком значительных усилий. В-третьих, невозможность автоматизации процессов пуска, торможения и регулирования скорости. Вследствие этого для управления двигателями средней (более 10 кВт) и большой мощности с напряженным режимом работы применяют магнитные контроллеры. Основными электрическими аппаратами магнитного контроллера являются контакторы, осуществляющие переключения в главных цепях двигателя и командоконтроллер, производящий переключения в цепях управления. Командоконтроллер расположен в кабине крановщика, а остальная аппаратура управления - вне кабины на металлоконструкции строительного крана.

Тиристорное управление электродвигателями в последнее время находит все более широкое применение. Тиристорный электропривод обладает такими важными качествами: надежность работы, высокий КПД, малые размеры и масса, небольшая мощность управления тиристорами, широкие регулировочные возможности и т. д. С помощью тиристоров и соответствующих систем управления возможно осуществление реверсирования двигателей, перевод их из двигательного режима работы в любой тормозной режим, получение требуемых механических характеристик. Особенно благоприятные возможности возникают при использовании тиристорного электропривода в системах автоматического управления грузоподъемных машин. Тиристоры применяют для управления двигателями как переменного, так и постоянного тока. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя осуществляется включением тиристоров в цепь статора или ротора. В первом случае с помощью тиристоров возможно изменение амплитуды или частоты напряжения переменного тока на обмотках статора и, следовательно, электромагнитного момента двигателя. Путем включения тиристоров в цепь ротора асинхронного двигателя можно плавно, практически бесступенчато, изменять сопротивление цепи ротора и, таким образом, регулировать его частоту вращения. Использование тиристоров позволяет подключать двигатели постоянного тока непосредственно к сети переменного тока, а благодаря применению различных схем их включения можно получить механические характеристики.

Устройства защиты

Автоматическая защита и блокировка предназначена для безопасной эксплуатации грузоподъемных машин с электроприводом. Согласно правилам Гостехнадзора все строительные краны должны быть снабжены системами управления и должны содержать, по меньшей мере, следующие виды автоматических защит и блокировок:

- защиту от максимальных токов и токов короткого замыкания;

- нулевую защиту;

- концевую защиту;

- защиту от превышения допустимой грузоподъемности и ряд других видов защит, специфичных для определенных типов грузоподъемного оборудования;

- блокировку, исключающую включение двигателей одновременно в двух противоположных направлениях;

- блокировку, исключающую пуск крана при открытых дверях кабины и некоторые другие специфичные блокировки.

Нулевая защита заключается в том, что при любой аварийной остановке грузоподъемной машины, в том числе при отсутствии напряжения в сети, после устранения причины этой остановки ни один механизм не должен оказаться включенным без соответствующего Действия крановщика или оператора. Нулевая защита в кранах осуществляется путем включения в цепь защиты машины нулевых контактов командоконтроллеров или контроллеров.

подъемный устройство электрооборудование двигатель

Двигатели

В производстве распространены асинхронные электродвигатели, при помощи которых приводятся в движение все производственные агрегаты, подъемно-транспортные механизмы, часть мобильных машин в растениеводстве, животноводстве, в ремонтных и других подсобных предприятиях. Во многих хозяйствах суммарная мощность электродвигателей равна или больше мощности тракторного парка.

Преимущественное применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором объясняется спецификой работы электроприводов. Электродвигатели работают при неблагоприятных условиях окружающей среды: химически активной атмосфере животноводческих помещений, большой запыленности зерноочистительно-сушильных комплексов, высокой влажности в кормоцехах, под открытым небом. Многие двигатели имеют длительные перерывы в работе, используются сезонно, территориально разбросаны.

Эти условия, осложняя эксплуатацию электроприводов, требуют применения более прочного, надежного, простого оборудования, характерного для электроприводов с асинхронными электродвигателями.

Асинхронные двигатели бывают двух типов: с короткозамкнутым и фазным ротором; последние называют также двигателями с контактными кольцами. Устройство асинхронного электродвигателя серии 4А с короткозамкнутым ротором показано на рис.

Часть серии двигателей с короткозамкнутым ротором закрытого обдуваемого исполнения с осью вращения высотой от 160 до 250 мм охватывает диапазон мощностей от 15 до 90 кВт (в четырехполюсном исполнении). На рис. показана конструкция одной из таких машин. Станина 6 и торцевые щиты 13 отлиты из чугуна. Наружный вентилятор 15 крепится на выступающем конце вала 11, противоположном выводному. Вентилятор закрыт кожухом 14 из листовой стали. Наружный воздух засасывается вентилятором через жалюзи кожуха и прогоняется вдоль ребер станины. На станине укреплена коробка выводов 18. При установке она может быть повернута в удобном направлении для подводки питающего кабеля.

Внизу станины ребра расположены более редко и укорочены по сравнению с другими, что позволяет несколько уменьшить высоту оси вращения. Сердечник 8 статора, выполненный из листов электротехнической стали 2013 и скрепленный после опрессовки скобами 20, закреплен в станине стопорными винтами 19, предохраняющими его от проворачивания при резких толчках нагрузки. Пазы сердечника -- полузакрытые. Обмотка 5 статора всыпная из круглого обмоточного провода ПЭТ-155 или ПЭТ-155М,

применяемого при машинной намотке. Сердечник 9 ротора выполняют из той же стали, что и статор, опрессовывают и в опрессованном состоянии заливают алюминием. Одновременно с заливкой пазов отливают замыкающие кольца 4

Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, соединенную звездой. Начала фазных обмоток ротора выведены к контактным кольцам, находящимся на оси двигателя. Поэтому двигатели с фазным ротором называют также двигателями с контактными кольцами. К контактным кольцам прижимаются три щетки, соединенные с пусковым реостатом. При пуске двигателя пусковой реостат должен быть полностью введен. По мере раскручивания ротора пусковой реостат выводится. С помощью реостата добиваются плавного увеличения тока в роторе и плавного пуска двигателя.

Применение пускового реостата, наличие контактных колец, щеток, фазного ротора усложняет конструкцию асинхронного двигателя и увеличивает его стоимость.

Электропитание

Токоподвод к подъемникам или механизмам кранов осуществляется с помощью гибких кабелей, троллеев и кольцевых токоприемников. Токоподвод гибким кабелем применяют для того оборудования, передвижение которого является установочным (нерабочим), производится с малой скоростью, а также для установок, работающих в химически агрессивной среде (не допускается применение троллеев). Гибкий кабель подвешивают на подвижные кольца или наматывают на специальный кабельный барабан с помощью пружин или противовеса. Токосъем с кабельного барабана осуществляется кольцевыми токоприемниками, состоящими из барабана с медными кольцами, выполненными изолированными относительно друг друга от корпуса и обойм со щетками. С помощью кольцевых токоприемников подводится ток к вращающимся кабинам кранов и двигателям, расположенным на поворотных платформах. Троллеи для подвода тока к строительным кранам и их тележкам изготовлены из стального проката -- полос, уголков, швеллеров или рельс. В качестве токосъемников применяют чугунные башмаки, выполненные скользящими по поверхности троллеев. Для машин с маломощными двигателями троллеи выполнены из круглой стальной проволоки. Для круглых троллеев применяют роликовые или скользящие токосъемники. Управление передвижным грузоподъемным оборудованием производится либо с пола, либо из кабин подъемника. В первом случае управление производится при помощи кнопочных постов, подвешенных на гибком кабеле.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ И ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

Распространенными механизмами в производстве являются транспортирующие установки. В сельском хозяйстве, например, транспортные работы составляют 30...40% всего объема затрат труда.

Из машин непрерывного транспорта наиболее распространены установки с гибким тяговым органом, лентой, цепью, тросом.

Ленточные транспортеры перемещают в горизонтальном или слабо наклонном направлении зерно, комбикорма, травяную массу и легкие штучные грузы.

Цепные и тросовые со скребками и пластинами транспортеры используются для перемещения корнеплодов, силоса, кормовых смесей, а также для удаления навоза.

Транспортеры с тяговым ленточным, цепными органами, к которым крепятся ковши для поднятия зерна и других материалов по вертикали, называют ковшовыми элеваторами или нориями.

Сопротивления во всех этих транспортерах создаются за счет сил трения и веса.

Момент сопротивления вычисляют методами, приводимыми в литературе по подъемно-транспортным машинам.

Номинальную мощность электродвигателя приходится, как правило, выбирать независимо от продолжительности работы по условию обеспечения пуска.

Транспортеры поставляют, как правило, совместно с электроприводом, состоящим из асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, ременной или цепной передачи, редуктора и шкафа с пусковой аппаратурой.

Электродвигателями транспортеров управляют при помощи простейших схем, так как не требуется реверсирование, электрическое торможение, регулирование скорости.

На рисунке приведена схема управления зернопогрузчика. Принцип работы основан на условии невключения транспортера подачи зерна к наклонному транспортеру. Это условие обеспечивает запуск наклонного транспортера без нагрузки.

В ремонтных мастерских и складах применяют подъемные механизмы для погрузочно-разгрузочных и монтажных работ: электротали (тельферы), мостовые краны и др. Они имеют обычно многодвигательный привод. Например, простейший механизм-- электроталь имеет два двигателя: один для поднимания и опускания груза, другой для горизонтального перемещения.

Так как мощности пропорциональны скорости, то моменты сопротивления не будут зависеть от частоты вращения электродвигателя.

Мощность электродвигателей для подъемных механизмов выбирают по формулам с учетом коэффициента полезного действия и необходимости преодоления полного момента сопротивления при пуске.

Промышленность выпускает специальные крановые двигатели, которые имеют повышенную механическую прочность, большую перегрузочную способность и больший пусковой момент, повышенное скольжение. В подъемных установках небольшой грузоподъемности используют обычные двигатели.

Схемы управления подъемных машин с асинхронными двигателями несложны. Например, для управления работой электродвигателей тельфера (рис. ) применяют два реверсивных магнитных пускателя и соответствующие кнопки управления.

При нажатии кнопки S1катушка контактора К1 получает питание и его контакты подключают двигатель М1, который начинает подъем груза. Для остановки двигателя следует отпустить кнопку. При этом цепь управления контактора К1 разрывается и двигатель отключается от сети. Одновременно обесточивается катушка и тормозные колодки за счет действия пружин обхватывают специальный тормозной шкив, что не дает грузу опускаться при отключен-, ном двигателе.

В цепи управления контактором К1 имеется конечный выключатель S5, который разрывает цепь управления в случае подъема груза до заданного предела.

Если надо опустить груз, то нажимают кнопку S2, срабатывает контактор К2 и двигатель начинает вращаться в обратном направлении.

Во время опускания груза скорость удерживается электродвигателем, который работает в режиме рекуперативного торможения.

Горизонтальным перемещением управляют аналогично кнопочными выключателями S3,S4 и контакторами КЗ, К4.

Электрическая схема кран-балки отличается наличием дополнительного третьего двигателя, который перемещает электроталь с балкой вдоль цеха.

В цепях катушек реверсивного магнитного пускателя, управляющего этим двигателем, а также в цепях электродвигателя перемещения тали на балке ставятся конечные выключатели. Питание осуществляется при помощи троллей.

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ С ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ

Опыт эксплуатации электроустановок показывает, что для безопасной работы вместе со средствами защиты необходимо так организовать эксплуатацию, чтобы была устранена возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала.

При подготовке рабочего места с частичным или полным снятиям напряжения технические мероприятия проводят в таком порядке:

Выключают необходимые токопроводящие части и проводят мероприятия, которые исключают ошибочную подачу напряжения к месту проведения работ.

На отключенных коммутационных аппаратах вывешивают запретные плакаты: ''Не включать - работают люди!", "Не включать - работа на линии!" и др. В случае необходимости устанавливают изгороди вокруг токопроводящих частей.

К заземляющему устройству присоединяют зажим переносного заземления.

Проверяют, нет ли напряжения на отключенной части установки. Если ее нет, то заземляют эту часть к контуру заземления.

Рабочее место огораживают переносными изгородями и вывешивают предупреждающие и указывающие плакаты: "Стой - высокое напряжение!", "Работать здесь!".

При подготовке рабочего места и во время работы необходимо проводить такие организационные мероприятия: 1) оформление работы нарядом или распоряжением; 2) допуск к работе; 3) надзор во время работы; 4) получение определенного порядка записей в журнале перерывов в работе, переходов на другое место работы, окончания работы. Проводя электромонтажные работы, электрик должен соблюдать требования техники безопасности.

Сопротивление изоляции измеряют мегомметром, следуя таким основным правилам техники безопасности:

Измерение можно проводить только тогда, когда отключены все линии, по которым подается напряжение.

Необходимо убедиться в отсутствии людей, которые работают на той части электроустановки, к которой должны быть подсоединен мегомметр.

Перед испытанием кабелей напряжением свыше 1000 В их следует разрядить.

Провода, которые присоединяются к мегомметру, должны иметь хорошую изоляцию, соответствующую напряжению. Измерение переносными приборами и токоизмерительными клещами, согласно требованиям ПТБ, должны выполняться двумя людьми. В период эксплуатации эти измерения производятся оперативным персоналом, и делаются записи в журнале.

Измерение переносными приборами необходимо проводить в диэлектрических перчатках и калошах, или со стояков на диэлектрическом коврике. На кабелях напряжением свыше 1000 В жилы должны быть разведены одна от одной на расстояние, не меньшее чем 250 мм. При измерении клещи держат так, чтобы прибор не касался проводов измерительных трансформаторов. Подсоединение и отсоединение приборов необходимо выполнять при снятом напряжении.

Замену плавких вставок предохранителей следует производить при снятом напряжении. На групповых щитах, где нельзя снять напряжение, допускается замена предохранителя под напряжением, но обязательно при выключенной нагрузке. В этом случае надо обязательно пользоваться очками и диэлектрическими перчатками или изолирующими клещами. Замену плавких вставок с пола, осуществляет один электрик третьего квалификационного разряда, а если на высоте, - то два электрика, один из которых имеет квалификацию не ниже третьего разряда.

Электроинструмент и переносные электрические приборы должны строго отвечать требованиям ПТБ.

Электроинструмент и переносные электрические светильники подсоединяют многожильным гибким проводом с изоляцией на напряжение не меньше чем 500 В.

Состояние изоляции в значительной мере определяет степень безопасности эксплуатации электроустановок. Под влиянием тепла, динамических усилий, коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляция стареет, становится непригодной.

Периодический контроль изоляции (измерение ее сопротивления) проводят в установленные правилами сроки и в случае выявления дефектов, сопротивление изоляции частей электрооборудования, которое не находится под напряжением, измеряют мегомметром. Сопротивление изоляции должно быть не ниже 0,6 Мом, в установках до 1000 В; 1 Мом, - для электроинструмента с изолированными ручками.

Основными способами защиты от статического электричества является заземление металлических частей оборудования, которое может электризоваться, применение токопроводящих покрытий, подставок, а также диэлектрическая обувь.

Индивидуальные средства защиты

Для безопасности персонала, используют индивидуальные средства защиты.

Условно их можно поделить на три основных группы:

изолирующие;

ограждающие;

предупреждающие.

Изолирующие средства защиты обеспечивают электрическую изоляцию человека от токопроводящих или заземляющих частей, а также от земли. По степени надежности изолирующие средства защиты разделяют на основные и дополнительные.

Основные изолирующие электрозащитные средства способные продолжительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки и защищать персонал от поражения током при касании к токопроводящим частям, которые находятся под напряжением. В электроустановках до 1000 В к ним принадлежат: изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками, указатели напряжения, а в электроустановках свыше 1000 В - изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения.

Вспомогательные изолирующие электрозащитные средства не способные выдерживать рабочее напряжение электроустановки и защищать человека от поражения током при этом напряжении. Они служат для усиления защитного действия основных изолирующих средств. В электроустановках до 1000 В к ним принадлежат диэлектрические боты, коврики, а также изолирующие подставки, а в электроустановках свыше 1000 В - диэлектрические перчатки, боты, коврики и изолирующие подставки.

ЛИТЕРАТУРА

1. «Электрооборудование и автоматизация агрегатов и установок» Л.С. Герасимович

2. «Учебник сельского электрика» Л.Г. Прищеп

3. «Электротехника с основами промышленной электроники» В.Е. Китаев

4. «Электротехника» А.С. Касаткин, М.В. Немцов

5. «Электротехника» В.А. Поляков

6. «Техника безопасности при работе в электроустановках» А.А.Воронина, Н.Ф. Шибенко

7. «Электрические машины» В 2-х ч. Ч. 1: Учеб. для электротех. спец. вузов. - 2-е изд. перераб. и доп./Д.Е. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов.

Размещено на Allbest.ru