История развития электропривода

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Научно-технический прогресс, автоматизация и комплексная механизация технологических и производственных процессов определяют постоянное совершенствование и развитие современного ЭП. В первую очередь это относится к все более широкому внедрению автоматизированных ЭП с использованием разнообразных силовых полупроводниковых преобразователей и микропроцессорных средств управления. Постоянно появляются и новые типы электрических машин и аппаратов, датчиков координат переменных и других компонент, применяемых в ЭП.

Расширение и усложнение выполняемых функций ЭП, использование в них новых элементов и устройств, все более широкое включение ЭП в системы автоматизации технологических процессов требуют высокого уровня подготовки специалистов, занимающихся их проектированием, монтажом, наладкой и эксплуатацией.

Историю ЭП обычно начинают отсчитывать с разработки русским академиком Б. С. Якоби первого двигателя постоянного тока вращательного движения. Установка этого двигателя на небольшой катер, который в 1838 году совершил испытательные рейсы по Неве, является первым примером реализации ЭП. В дальнейшем ЭП стали применять, например, для наведения артиллерийской установки, перемещения электродов дуговой лампы, привода швейной машинки. Однако из-за отсутствия экономичных источников электроэнергии постоянного тока ЭП долгое время не находил широкого применения и основным являлся тепловой привод. Не изменило кардинально этого положения и создание в 1870 году промышленного электрического генератора постоянного тока, а также появление однофазной системы переменного тока.

Толчком к развитию ЭП явилась разработка в 1889 году М. О. Доливо-добровольского системы трехфазного тока и появление трехфазного асинхронного электродвигателя, что создало технические и экономические предпосылки для широкого использования электрической энергии, а значит, и ЭП.

Первой научной работой по теории электропривода явилась опубликованная в 1880 году в журнале «Электричество» статья русского инженера Д. А. Лачинова «Электромеханическая работа», в которой на научной основе были показаны преимущества электрического распределения механической энергии. В современном промышленном и сельскохозяйственном производстве, на транспорте, в строительстве, в быту применяются разнообразные технологические процессы, для реализации которых человеком созданы тысячи различных машин и механизмов.

Электрификация нашей страны и широкое применение в народном хозяйстве электроприводов началась после принятия и реализации государственного плана электрификации России – плана ГОЭЛРО, который предусматривает широкое строительство новых и реконструкцию старых электростанций, строительство новых линий электропередач, развитие электротехнической промышленности.

Дальнейшее развитие электрификации и автоматизации технологических процессов, создание высокопроизводительных машин, механизмов и технологических комплексов во многом определяется развитием электрического привода.

Одновременно происходило дальнейшее развитие и теории электропривода. Впервые как самостоятельная дисциплина теория электропривода представлена в книге С. А. Ринкевича «Электрическое распределение механической энергии», вышедшей в 1925 году.

Возможности использования современных ЭП продолжают постоянно расширяться за счет достижений в смежных областях науки и техники – электромашиностроение и электроаппаратостроение, электронике и вычислительной технике, автоматике и механике. Такое широкое применение ЭП объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению с другими видами приводов: использование электрической энергии, распределение и преобразование её в другие виды энергии, разнообразие конструктивного исполнения, что позволяет рационально соединять привод с исполнительным органом рабочей машины.

К основным направлениям развития современного ЭП относятся:

─ Разработка и выпуск комплектных регулируемых ЭП с использованием современных преобразователей и микропроцессорного управления;

─ Повышение эксплуатационной надежности, унификация и улучшение энергетических показателей ЭП;

─ Расширение области применения регулируемого асинхронного ЭП и использование ЭП с новыми типами двигателей, а именно линейными, шаговыми, вентильными, вибрационными, повышенного быстродействия, магнитогидродинамическими и другие…

─ Развитие научно-исследовательских работ по созданию математических моделей и алгоритмов технологических процессов. А также машинных средств проектирования ЭП;

─ Подготовка инженерно-технических и научных кадров, способных проектировать, создавать и эксплуатировать современный автоматизированный электропривод.

Решение этих и ряда других проблем позволит существенно улучшить технико-экономические характеристики ЭП и создать тем самым базу для дальнейшего технического прогресса во всех отраслях промышленного производства, транспорта, сельского хозяйства и в быту.

1.2 Характеристика мостовых кранов

Мостовой кран — кран, у которого несу­щие элементы конструкции опираются непосредственно на крано­вый путь.

Мостовой кран в ЦРГ установлен внутри производствен­ного корпуса и предназначен для подъема, опускания и перемещения различных грузов при производстве монтажных, ремонтных и погрузочно-разгрузочных работ. Мостовыми краны называются по отличительной конструкции продольных (главных) и поперечных (концевых) ба­лок, выполненных в виде моста; сваренные между собой продольные и поперечные балки передвигаются по рельсовому пути, уложенно­му на подкрановые балки, закрепленные на консолях колонн здания (цеха, корпуса) или эстакады открытой площадки.

Металлические конст­рукции мостов выполняют двух- или однобалочными. Наибольшее применение нашли двух балочные мосты. Опорный мостовой кран передвигается по рельсам, уложенным на металлических или железо­бетонных подкрановых балках, опирающихся на колонны здания или открытую эстакаду. Подвесной мостовой кран передвигается по нижним полкам двутавровых балок, закрепленных под нижними по­ясами строительных ферм здания.

К основным параметрам мостовых кранов относятся: грузоподъемность, пролет моста, высота подъема, скорость подъема, скорость передвижения крана, скорость передвижения грузовой тележки, масса крана.

Электрооборудование мостовых кранов по назначению подразде­ляется на основное и вспомогательное. Основным является оборудо­вание электропривода, вспомогательным — оборудование рабочего и ремонтного освещения, сигнализации, измерительной аппаратуры.

К основному электрооборудованию мостовых кранов относятся:

асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока;

аппараты управления электродвигателями — контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, магнитные пускатели, реле управ­ления;

аппараты регулирования частоты вращения электродвигателей — пускорегулирующие резисторы, тормозные машины;

аппараты управления тормозами — тормозные электромагниты и электрогидравлические толкатели;

аппараты электрической защиты — защитные панели, автомати­ческие выключатели, реле максимального тока, реле минимального напряжения, тепловые реле, предохранители и другие аппараты, обес­печивающие максимальную и нулевую защиту электродвигателей;

аппараты механической защиты — конечные выключатели и огра­ничители грузоподъемности, обеспечивающие защиту крана и его механизмов от перехода крайних положений и перегрузки;

полупроводниковые выпрямители;

аппараты и приборы, используемые для различных переключе­ний и контроля

Для привода механизмов на мостовых кранах в основном устанав­ливают асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока как с короткозамкнутым, так и с фазным ротором кранового ис­полнения. Эти электродвигатели отличаются повышенной перегру­зочной способностью как в механическом, так и в электрическом отношении. Кратность максимального вращающего момента этих элек­тродвигателей по отношению к номинальному при повторном крат­ковременном режиме с ПВ, равным 25%, составляет 2,5—3. Указан­ные электродвигатели изготавливают в закрытом исполнении, с вне­шним обдувом и с противосыростной изоляцией.

Контроллеры на мостовых кранах предназначены для управления работой (пуска, остановки, регулирования частоты вращения, изме­нения направления вращения) электродвигателей.

Применяют контроллеры силовые ККТ и магнитные дистанци­онного управления. Магнитные контроллеры пред­назначены в электрооборудовании мостовых кранов для управления электроприводом на расстоянии. Все переключения в них осуществ­ляются при помощи контакторов. Магнитный контроллер обладает рядом преимуществ по сравнению с силовым контроллером. Магнит­ным контроллером любой мощности управляют с помощью малога­баритного командоконтроллера без применения значительного уси­лия машиниста (крановщика).

Контакторы магнитных контроллеров более износоустойчивые, чем контакты кулачковых контроллеров, Применение магнитных контроллеров позволяет автоматизировать опе­рации пуска и торможения двигателя, что упрощает управление при­водом и предохраняет двигатель от перегрузок. В комплект магнитных контроллеров асинхронными двигателями трехфазного переменного тока с фазным ротором, входят командоконтроллер, контакторная панель и пускорегулирующие резисторы. В отличие от силового контроллера командоконтроллер) не имеет контактов, рассчитанных на прохождение больших то­ков. Взамен них применены контактные мостики.

В электроприводе мостовых кранов применяют также трех полюсные контакторы для замыкания и размыкания силовых электричес­ких цепей.

Для пуска, остановки и реверсирования асинхронных электро­двигателей трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ро­тором, а также для замыкания и размыкания (коммутации электри­ческих цепей) используются в электрооборудовании мостовых кранов магнитные пускатели. Такие пускатели автоматически отключа­ют двигатели при понижении напряжения и не допускают самопро­извольного включения двигателя после восстановления напряжения.

Электрооборудование мостовых кранов оснащено реле различно­го назначения и исполнения. В электрических схемах мостовых кра­нов встречаются реле: тепловое, максимального тока, времени, про­межуточное, минимального тока, тепловое реле.

В цепи ротора электродвигателей для их плавного разгона, тормо­жения и регулирования, частоты вращения применяют резисторы. Их устанавливают также в цепях управления и сигнализации, где они выполняют функцию ограничения напряжения или тока.

Для снятия силовых (замыкающих) пружин двух колодочных тор­мозов и растормаживания рабочих механизмов мостовых кранов при­меняют специальные тормозные электромагниты) и электрогидравлические толкатели.

Понижение напряжения с 380 В до 24В или до 12В для питания осветительных переносных ламп осуществляется на мостовых кра­нах с помощью однофазных трансформаторов. Для питания элект­ронагревателей кабины машиниста (крановщика), опускания гру­за в режиме динамического торможения на кранах устанавливают трехфазные трансформаторы, обеспечивающие понижение напря­жения с 380В до 36В. На кране имеются также измерительные транс­форматоры для подключения амперметров. Необходимый для потребления в электрооборудовании мостовых кранов постоянный ток получают путем преобразования переменно­го тока в постоянный через выпрямители.

Среди применяемых на мостовых кранах видов электрооборудова­ния особое место занимают конечные выключатели, не­посредственно связанные с обеспечением безопасной работы кранов. На мостовых кранах применяют выключатели типов КУ, ВК, ВУ, ВПК.

Для защиты электрооборудования и электрических сетей от боль­ших токов предусмотрены плавкие предохранители. На мостовых кранах применяют трубчатые предохранители без наполнения ПР-2 и с наполнением ПН2, НПР, НПН.

Предотвращение нарушения нормальных условий работы элект­рических цепей крана (перегрузка, короткое замыкание) произво­дится с помощью автоматических выключателей.

Кроме электрических аппаратов, для частой коммутации цепей электроприводов на мостовых кранах применяют различные конст­рукции рубильников и выключателей периодической коммутации цепей управления и силовых цепей.

Выключатели периодической коммутации с ручным и ножным приводом используют соответственно для отключения линейного контактора и включения цепей управления. Выключатели с ручным приводом служат в качестве аварийных выключателей и имеют обо­значение ВУ. Выключатели с ручным управлением применяют в ряде случаев в режиме командоконтроллеров.

Для передачи электрической энергии применяются провода, кабе­ли и шнуры. Изолированный провод имеет токопроводящие жилы, заключенные в изолированную оболочку (резиновую, винилитовую, полихлорвиниловую). Кабели обычно имеют защитную герметичес­кую металлическую (алюминиевую, свинцовую), резиновую или ви­нилитовую оболочку. Для монтажа электропроводки на мостовых кра­нах применяют исключительно провод с изоляцией. При этом для предохранения от механических повреждений провода про­кладывают в отдельных газовых трубах, металлических рукавах или плетеной металлической оболочке. Кабели и провода разделяются: по роду изоляции — неизолированные и изолированные (при этом суще­ствует большое количество видов изоляции); по материалу проводя­щих жил — медные, алюминиевые; по форме и конструкции проводя­щей жилы — сплошные или многопроволочные, круглые жилы, сек­торные или сегментные жилы; по роду защитных оболочек — кабели, освинцованные, с голой свинцовой оболочкой, со свинцовой оболоч­кой и с броней из стальной ленты.

К электрооборудованию относятся нагревательные приборы, кон­диционеры, розетки кабины машиниста (крановщика).

Таблица 1 Технические характеристики мостового крана

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: