Для приведения в действие исполнительных механизмов кра нов распространение получили так называемые асинхронные дви гатели трехфазного тока.
Действие асинхронного электродвигателя основано на исполь зовании вращающегося магнитного поля, которое получается при прохождении трехфазного тока по обмоткам статора, сдвинутым относительно друг друга на 120°.
Рассмотрим подробнее, как создается вращающееся магнитное поле трехфазным током. Для этого расположим в пазах неподвиж ного стального цилиндра (статора) три фазные обмотки /, II, III, каждая из которых показана условно одним витком (рис. 114, а). Начала и концы обмоток обозначены буквами Н и К- Концы кату шек соединены в одну точку, т. е. катушки присоединены к цепи грехфазного тока по схеме звезда.
При прохождении по обмоткам каждый из токов 1\, /2, i3 со здает магнитное поле. Магнитные поля, созданные отдельными то ками, складываются в результирующее магнитное поле, направ ление силовых линий которого будет определять расположение полюсов N и S на поверхности статора. Проследим направление результирующего магнитного поля для различных моментов вре мени, например, tlt t2, ts и t4 Е(рис. 114, б).
Положительным |
направлением тока принято считать направ |
|||
ление от |
начала |
к |
концу обмотки, а отрицательным — от |
конца |
к началу. |
Для |
определения направления тока в любой |
момент |
|
времени в верхней части рисунка показан график изменения мгно венных значений токов (ix, i2, i3), сдвинутых относительно друг друга на 120°.
В начальный момент t4ток в обмотке I отсутствует, в обмотке II имеет отрицательное, а в обмотке III — положительное значение. Условимся обозначать первое направление тока точкой, а второе —
знаком плюс. Далее, пользуясь правилом буравчика |
(если бурав- |
it |
l3 |
Рис. 114. Схема получения вращающегося магнитного поля
чик ввинчивать по направлению движения тока в проводнике, то вращение его рукоятки покажет направление магнитных линий поля), нанесем силовые линии магнитных полей, создаваемых от дельными токами, а также силовые линии результирующего (сум марного) магнитного поля. Оно оказывается направленным сверху вниз.
Произведя по установленным выше правилам построение маг нитных полей для моментов t 2, ^3, h и рассматривая схему в целом, нетрудно видеть, что полюсы N и S результирующего магнитного поля непрерывно перемещаются по внутренней поверхности ста тора, т. е. получается вращающееся магнитное поле. Причем за один период изменения тока в обмотках магнитное поле делает один оборот.
Вращающееся магнитное поле статора пересекает обмотки ро тора и наводит в них э. д. с. Но так как обмотка ротора замкнута, то в ней возникают токи, образующие магнитное поле. Взаимодей ствие магнитных полей статора и ротора создает на проводниках обмотки ротора электромагнитные силы, которые заставляют ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля статора.
Если поменять местами обмотки каких-либо фаз, то магнитный поток изменит направление вращения на обратное, т. е. изменить
направление вращения |
магнитного поля |
можно переключением |
двух любых фаз. |
|
|
Скорость вращения поля определяется соотношением |
||
где п — скорость вращения поля, об/мин; |
|
|
/ — частота трехфазного тока; |
|
|
р — число пар полюсов. |
несколько отстает от |
|
При вращении ротор |
электродвигателя |
|
вращающегося магнитного поля. На холостом ходу разность ско ростей составляет около 3 %, а при нагрузке — 5—7 %. Следо вательно, скорость вращения ротора асинхронного двигателя при изменении нагрузки изменяется в очень небольших пределах, что является одним из его достоинств.
Двигатель называется асинхронным потому, что его ротор вращается не синхронно с вращающимся магнитным полем, а не сколько отстает от него. Отношение разности скоростей вращения магнитного поля и ротора электродвигателя к скорости вращения магнитного поля принято называть скольжением. Обозначив ско рость вращения ротора через nt и скорость вращения поля через я, можно подсчитать величину скольжения S в процентах по формуле
S = п - п ± ' 100 %.
п
Скольжение зависит в основном от величины воздушного про межутка между ротором и статором, от среды, в которой вращается
ротор, и от мощности двигателя. Воздушный промежуток должен быть не более 2—2,5 мм.
Скорость вращения электродвигателей, применяемых на кра нах, может регулироваться в широком диапазоне за счет измене ния сопротивления в цепи ротора или частоты тока. Частоту тока можно изменять путем изменения скорости вращения коленчатого вала двигателя, а следовательно, и ротора генератора, что вызы вает изменение напряжения, вырабатываемого генератором.
Коэффициент полезного действия двигателя изменяется в за висимости от нагрузки. Наибольшей величины он достигает при нагрузке, равной примерно 0,75 номинальной, а затем с увеличе нием нагрузки уменьшается вследствие увеличения электрических потерь на нагревание обмоток.
Величина к. п. д. зависит также от номинальной мощности двигателя и номинальной скорости вращения ротора, при увеличе нии которых к. п. д. двигателя увеличивается.
Большое магнитное сопротивление воздушного зазора между
статором |
и ротором асинхронного двигателя |
приводит |
к |
значи |
|||||
тельной величине намагничивающего (реактивного) тока, |
|
состав |
|||||||
ляющего |
примерно 0,4—0,7 от |
номинального |
значения. |
В связи |
|||||
с этим двигатель |
всегда работает с cos ф, |
меньшим единицы. При |
|||||||
полной |
нагрузке |
коэффициент |
мощности |
cos ф двигателей |
дости |
||||
гает максимальной величины 0,8—0,9. |
К-162М |
(К-162), |
|
К-67 и |
|||||
Для |
привода |
механизмов |
кранов |
|
|||||
8Т-210 применяют асинхронные электрические двигатели |
перемен |
||||||||
ного трехфазного |
тока с напряжением |
380 В |
и |
частотой |
50 Гц |
||||
с фазным или короткозамкнутым ротором серий МТ, MTF, |
МТМ, |
||||||||
MTKF. А на кране К-67 для привода механизма подъема стрелы установлен электродвигатель АОС-2-61-8.
Крановые электродвигатели предназначены для работы в усло виях повторно-кратковременных нагрузок. Они защищены от про никновения пыли и влаги и имеют повышенную механическую прочность.
Технические характеристики электродвигателей, устанавли ваемых на последних моделях кранов, приведены в табл. И.
Электродвигатели серий MTF, МТ, МТМ исполнены с фазным, a MTKF и АОС — с короткозамкнутым ротором.
Электродвигатель с фазным ротором (рис. 115) состоит из ста тора и ротора. Статор отлит из чугуна (рис. 116, а), имеет цилинд рическую форму. На его наружной поверхности имеются лапы для крепления. Внутри корпуса статора запрессован цилиндрический сердечник, изготовленный из отдельных тонких листов электротех нической стали. Сердечник имеет невыраженные полюса, при ко торых внутренняя поверхность статора имеет гладкую поверхность. Листы сердечника изолированы друг от друга слоем лака. Во внут ренней части сердечника сделаны пазы для укладки трехфазной обмотки статора. Концы обмотки выведены к контактным зажи мам на щитке, расположенном на поверхности статора, и соединены
|
|
|
|
|
Таблица 11 |
Место установки |
|
|
|
Скорость |
|
Марка крана |
Тип электродвигателя |
Мощность, вращения |
|||
электродвигателя |
кВт |
ротора, |
|||
|
|
|
|
|
об/мин |
Грузовая |
лебедка |
К-162М (К-162) |
MTF-411-8 |
15 |
715 |
|
|
К-67 |
МТ-211 -6 |
7,5 |
935 |
Привод механизма |
8Т-210 |
МТМ-211-6 |
5 |
905 |
|
К-162М (К-162) |
MTF-112-6 |
5 |
910 |
||
вращения |
|
К-67 |
МТ-111-6 |
3,5 |
905 |
Стреловая |
лебедка |
8Т-210 |
МТМ-111-683 |
2,2 |
865 |
К-162М (К-162) |
MTKF-311-8 |
7,5 |
695 |
||
|
|
К-67 |
АОС2-61 -8 |
10 |
665 |
|
|
8Т-210 |
МТМ-211-6 |
5 |
905 |
Лебедка вспомога К -162 |
MTF-311-8 |
7,5 |
690 |
||
тельного подъема |
|
|
|
|
|
между собой в звезду. Клеммы на щитке подключаются |
к главной |
||||
сети крана. |
|
|
|
|
|
К боковым фланцам статора болтами прикреплены чугунные |
|||||
крышки, |
внутри |
которых устанавливаются шариковые подшипни |
|||
ки для вращения ротора. |
|
|
|
||
Ротор (рис. 116, б) электродвигателя представляет собой сталь ной вал, на который напрессован сердечник, собранный также из изолированных друг от друга тонких листов электротехниче ской стали. На поверхности сердечника имеются пазы, в которые укладываются три секции пространственно сдвинутых относитель но друг друга фазных обмоток, изготовленных из изолированного провода.
Внутренние концы обмоток соединены в одну точку, а свобод ные концы подключены к контактным кольцам 2 (см. рис. 115), которые закреплены на валу. Контактные кольца изолированы как от вала, так и один от другого. К кольцам прилегают прижи маемые пружинами щетки, размещенные в обоймах щеточного ме ханизма. К клеммам щеток подключаются токопроводы от пускоре гулирующих резисторов и контактов контроллеров (рис. 117).
Для включения двигателя в работу контроллер переводится в первое положение. При этом обмотка статора включается в сило вую цепь, а к обмотке ротора подключается самое большое сопро тивление. В этом положении контроллера ток в обмотках ротора, а следовательно, и магнитный поток ротора будут наименьшими и ротор двигателя будет медленно увеличивать скорость вращения.
При подъеме грузов, близких к максимальному, рабочими по ложениями контроллера являются 3—5-е положения. Это обуслов лено тем, что в 1 и 2-м положениях рукоятки контроллера момент, создаваемый большим грузом, превышает момент электродвига теля, и груз не поднимается. Не рекомендуется также опускать большие грузы при 1 и 2-м положениях контроллера во избежание