книги из ГПНТБ / Кудактин, А. В. Электрооборудование подъемно-транспортных машин учебник для учащихся механизаторской специальности мореходных училищ

Л. В. КУДЛКТИН

ЭЛЕКТРО­ ОБОРУДОВАНИЕ ПОДЪЕМНО­ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Издание второе, переработанное и дополненное

Утверждено Управлением учебных заведений Министерства морского флота в качестве учебника для учащихся механизаторской специальности мореходных училищ

М О С К В А «ТРАНСПОРТ» 1974

Книга является вторым изданием учебника по предмету «Электрообору­ дование" подъемно-транспортных машин» для учащихся мореходных училищ по специальности «Механизация грузовых работ на транспорте».

Цель учебника — ознакомить будущих техников-механиков с основными положениями теории электропривода, аппаратурой управления и защиты кра­ новых электроприводов, электрическими схемами современных подъемно-транс­ портных машин. В соответствии с этим материал учебника делится на три ча­ сти. В первой рассматриваются электромеханические свойства двигателей постоянного и переменного тока, а также некоторые вопросы теории сложных систем электроприводов. Во второй части рассмотрены аппаратура управления и защиты электроприводов, а также принципы автоматического управления пуском и торможением электродвигателей. В третьей части рассматриваются элементы электрооборудования и электрические схемы основных крановых ме­

подъемно-транспортных машин.

Наибольшие трудности для будущих техников-механиков представляет по­ нимание физической сущности процессов, происходящих в электроприводе, а также чтение электрических схем. Поэтому эти вопросы рассмотрены в книге наиболее подробно.

Книга будет полезна не только для учащихся мореходных училищ Л1МФ, но и для специалистов морских и речных портов, связанных с эксплуа­

© Издательство «Транспорт», 1974

ВВЕДЕНИЕ

В развитии советской электроэнергетики достигнуты громадные успехи. Если в 1913 г. все электростанции царской России вырабатывали около 2 млрд. кВт-ч электроэнергии, то за I квартал 1974 г. выработка электроэнергии в СССР составила

258млрд. кВт-ч.

Врешениях XXIV съезда КПСС уделено большое внимание

дальнейшему претворению в жизнь ленинских заветов по элек­ трификации страны, по обеспечению на этой основе технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства, дальнейшего значительного подъема материального и культурного уровня жизни советских людей.

Комплексная механизация погрузочно-разгрузочных работ и автоматизация основных перегрузочных процессов в морских пор­ тах теснейшим образом связаны с развитием электроэнергетики, электромашиностроения и приборостроения.

Современные высокопроизводительные портовые подъемно­ транспортные машины и автоматизированные системы непрерыв­ ного транспорта могли появиться только на базе широкого ис­ пользования электроэнергии, электрических машин и аппаратов.

Работа подъемно-транспортных машин в значительной мере зависит от типа применяемого привода. Преимущества электро­ двигателей по сравнению с другими источниками механической энергии обусловили их повсеместное применение для привода самых разнообразных подъемно-транспортных машин: кранов, лебедок, лифтов, конвейеров, эскалаторов и т. д. До применения электродвигателей привод исполнительных механизмов, в том числе и механизмов подъемно-транспортных машин, осуществлял­

вод, при котором от одного электродвигателя приводилось в дви­ жение несколько производственных машин (например, станков). Такая замена одного вида двигателя другим не позволяла выя-

3

вить все положительные качества электродвигателя, как источ­ ника механической энергии. Это стало возможно при использо­ вании о д н о д в и г а т е л ь н о го привода, когда каждая произ­ водственная машина приводится в движение отдельным электро­ двигателем. Внедрение однодвигательного привода позволило зна­ чительно сократить потери электроэнергии, ликвидировать транс­ миссии, а также улучшить планировку площади производствен­ ных помещений, упростить механическую часть производственных помещений, упростить механическую часть производственных ма­ шин и улучшить условия труда рабочих.

Переход от группового привода к однодвигательному показал, что чем ближе электродвигатель к рабочему органу производст­ венной машины, тем полнее могут быть использованы все поло­ жительные качества электропривода. При этом конструкция про­ изводственной машины и ее органов становится более простой и

и той же производственной машины приводятся в движение от самостоятельных электродвигателей. Так, на современном подъ­ емном кране самостоятельные электродвигатели устанавливаются для привода механизмов подъема, передвижения, поворота и из­ менения вылета стрелы.

Если раньше электродвигатель использовался лишь как источ­ ник механической энергии с постоянной частотой и неизменным направлением вращения, то в настоящее время он стал органиче­ ской, конструктивной частью привода.

Однодвигательный и многодвигательный электроприводы за­ воевали господствующее положение во всех отраслях народного

Б. С. Якоби изобрел электродвигатель постоянного тока с вра­ щательным движением. В 1838 г. он был установлен на лодке, а позднее на железнодорожной тележке. Это были первые шаги на пути практического использования электроприводов. Русский электротехник В. Н. Чиколев в 1874 г. создал регулятор для ду­ говых ламп с электроприводом постоянного тока, а в 1882— 1886 гг. применил электропривод для швейной машины и венти­ лятора. Немалую роль в совершенствовании электроприводов сыграли работы русских ученых И. Ф. Усагина и П. Н. Яблочко­ в а — основоположников современных трансформаторов и энту­ зиастов широкого применения переменного тока.

Огромное значение для успешного использования электро­ приводов имели труды русского ученого М. О. Доливо-Добро- вольского, создателя трехфазной системы переменного тока. В 1891 г. Доливо-Добровольский построил первый в мире трех­

4

гии трехфазным током (на 170 км). Труды этого ученого открыли дальнейшие пути широкого внедрения электродвигате­

Д. А. Лачинов опубликовал в журнале «Электричество» научный

ского электротехнического института П. Д. Войнаровского «Элек­ трическая передача и распределение механической энергии», где теоретически освещались вопросы передачи электрической энер­

повом и однодвигательном приводах, а также методы опреде­ ления мощности электродвигателей.

Несмотря на то, что многие важнейшие открытия и изобре­

кого применения не получил.

Только после Великой Октябрьской социалистической рево­ люции открылись пути бурного роста энергетической мощи Рос­ сии. Наша страна по производству электроэнергии за годы Со­

довании.

Развитие электроэнергетики дало мощный толчок к раз­ витию электропривода. Широкое распространение получили самые совершенные однодвигательные и многодвигательные электроприводы, неизмеримо расширился диапазон мощностей и скоростей электродвигателей, выпускаемых промышленностью. Управление и защита электроприводов стали осуществляться первоклассной аппаратурой. Советские ученые и инженеры раз­ работали теорию электропривода, создали новые совершенные конструкции электродвигателей, новые системы управления электроприводами.

Основоположником всемирно известной советской школы теории электроприводов стал проф. С. А. Ринкевич, под руко­ водством которого в 1922 г. в Ленинградском электротехни­

5

Часть первая

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Глава I

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

§ 1. Общие сведения о режимах работы электрических машин

Э л е к т р и ч е с к о й м а ш и н о й называется устрой­ ство, служащее для преобразования механической энергии в элек*

индукции зависит от интенсивности магнитного поля, длины проводника, скорости его движения и угла между вектором поля и вектором движения проводника. Если этот проводник замкнуть, то в цепи появится электрический ток. Так как причиной наведе­ ния э. д. с. в проводнике является пересечение им магнитных си­ ловых линий, то и в том случае, когда проводник неподвижен, а движется (изменяется) магнитное поле, в проводнике также будет наводиться э.д. с.

Это физическое явление и положено в основу работы элек­ трических генераторов. Любой генератор состоит из устройства,

При вращении якоря механическим двигателем в этом магнит­ ном поле в обмотке наводится э. д. с., которая прямо пропор­ циональна частоте вращения и величине магнитного потока. С помощью коллектора ток подается во внешнюю цепь.

Аналогичным образом устроены и генераторы переменного тока, только у них основная обмотка, как правило, размещается

7

Очевидно, что для получения элект­ роэнергии якорь (ротор) генератора должен вращаться каким-либо двига­ телем, являющимся источником меха­ нической энергии.

Действие электродвигателей осно­ вано на движении проводника с то­ ком в магнитном поле. Известно, что если проводник с электрическим то­ ком поместить в магнитное поле, тона

него со стороны поля будет действовать сила F, зависящая от ин­ тенсивности магнитного поля, длины проводника и величины тока в нем. Таким образом, пропуская электрический ток по обмотке якоря электрической машины, можно заставить его вращаться в

коллектора нужно подвести электрическую энергию, и якорь придет во вращение.

Таким образом, для электродвигателей возможны два основ­

В двигательном режиме (рис. 1, а) к зажимам электродвига­ теля подводится электрическая энергия, преобразуемая им в ме­ ханическую. Создаваемый при этом вращающий момент принято

к валу подводится механическая энергия, которая машиной пре­ образуется в электрическую. Создаваемый при этом вращающий момент будет отрицательным, так как он препятствует вращению машины.

Любой электродвигатель может работать в любом из этих режимов при определенных условиях. При работе в двигатель­

ления на валу электродвигателя. В дальнейшем момент, разви­ ваемый в двигательном режиме, будем называть в р а щ а ю щ и м , а момент, развиваемый в генераторном режиме,— т о р м о з н ы м .

Вращающий момент любого электродвигателя прямо про­ порционален магнитному потоку и току в обмотке якоря (ро­ тора). Статический момент, создаваемый приводимым механиз­ мом, определяет нагрузку электродвигателя и может быть

8

положительным и отрицательным. Статический момент положи­ телен, когда его направление совпадает с направлением движе­

9