Механизация часть вторая. 8 машины для внесения минеральных удобрений и извести

• Название: 8 машины для внесения минеральных удобрений и извести
• Анкор: Механизация часть вторая.doc
• Дата: 04.02.2017
• Размер: 28.81 Mb.
• Имя файла: Механизация часть вторая.doc
• Тип: Документы; #2197
• страница: 18 из 22

Глава 28
ЭЛЕКТРОПРИВОД СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН, АГРЕГАТОВ И ПОТОЧНЫХ ЛИНИЙ
28.1. ТИПЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ЕГО ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ
Электропривод в сельском хозяйстве во многом определяет тех­ническую основу механизации и автоматизации производственных процессов. Его широко применяют на животноводческих фермах и комплексах для привода в движение исполнительных механизмов водоснабжения, приготовления и раздачи кормов, доения коров, стрижки овец, вентиляции животноводческих помещений, а также на зернотоках, в ремонтных мастерских и т. д.

Электроприводом называется машинное устройство, преобра­зующее электрическую энергию в механическую и состоящее из электродвигателя, передаточного механизма, аппаратуры управ­ления и защиты. Электропривод обеспечивает управление преоб­разованной механической энергией. Электропривод некоторых типов включает в себя преобразовательные устройства: выпрями­тели, преобразователи частоты, инверторы.

Электропривод, применяемый в производственных процес­сах, делят на три основных типа:

групповой — в нем от одного электродвигателя с помощью од­ной или нескольких трансмиссий движение передается группе рабочих машин (из-за технического несовершенства его приме­няют ограниченно);

одиночный — с помощью отдельного электродвигателя приво­дится в движение одна машина или производственный меха­низм;

многодвигательный — для привода рабочих органов одной ра­бочей машины используются отдельные электродвигатели (на­пример, зерноочистительная машина ЗВС-20, очиститель вороха ОВС-25А, гранулятор ОГМ-0,8А и др.).

С развитием производства и его технической оснащенности в классификацию электроприводов введены дополнительные ха­рактеристики. Так, различают простой одиночный и индивидуально-одиночный приводы. В простом электродвигатель соединяется с рабочей машиной плоской или клиноременной передачей через редуктор либо непосредственно с помощью муфт. Такой электропривод применен на измельчи­телях кормов «Волгарь-5М», ИГК-ЗОБ, дробилках кормов КДУ-2 и КДМ-2 и др.

В индивидуально-одиночном приводе предусмотрена конст­руктивная связь деталей электродвигателя с рабочей машиной (машинка для стрижки овец со встроенным электродвигателем, электродрель и т. п.).

Многодвигательный привод делят на простой, инди­видуально-многодвигательный и агрега-тированный. В простом многодвигательном приводе элект­родвигатель с рабочими органами машины соединяется непос­редственно с машиной, без конструктивных изменений двигате­ля, т. е. с помощью муфт, ременных передач и редукторов. В индивидуально-многодвигательном приводе детали электродви­гателя служат одновременно и деталями рабочих органов машин (ролики прокатного стана, привод очесывающих валиков в хлоп­коуборочной машине и др.). Агрегатированный многодвигатель­ный электропривод обеспечивает работу согласованно действую­щей системы рабочих машин, объединенных в общую поточную (технологическую) линию, например, зерноочистительно-су-шильные комплексы, цехи для приготовления концентрирован­ных кормов ОКЦ-30, ОКЦ-50, установка для приготовления ви­таминной муки АВМ-1,5 и др.

Электрические приводы могут быть классифицированы также по условиям применения (стационарные и передвижные), спосо­бу управления (автоматизированные, частично автоматизирован­ные и неавтоматизированные), числу скоростей (одно- и много­скоростные), роду используемой электрической энергии (посто­янный ток, одно- и трехфазный) и др.

Развитию электропривода и разнообразию его типов во многом способствуют следующие преимущества: быстрый и простой пуск электродвигателя, благодаря которому легко осуществить частые пуски и остановки машины; возможность точного учета расхода энергии на отдельные производственные операции, что позволяет оценивать и сравнивать влияние этой составляющей на стоимость продукции, а также сравнивать между собой рабо­чие машины различных типов; способность электродвигателя выдерживать значительные перегрузки; возможность работы электродвигателя в воде, безвоздушном пространстве и прочих средах, где другие двигатели работать не могут; более длительный срок службы; меньшие габаритные размеры и металлоемкость; простое обслуживание; надежность в эксплуатации; при исполь­зовании электропривода легко автоматизировать работу как от­дельных машин, так и всего производственного процесса в це­лом; возможность использования электрической машины как в двигательном, так и тормозном (генераторном) режиме; возмож­ность изготовления электропривода практически любой мощно­сти (от долей ватта до сотен и тысяч киловатт), на различную ча­стоту вращения; возможность конструктивного упрощения рабо­чей машины, ее совершенствования; экономия обтирочных и других материалов, чистота в помещении, улучшение условий труда.

28.2. ТРЕХФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
Основной машиной электропривода является электродвига­тель. Электродвигатели переменного тока делят на две большие группы — асинхронные и синхронные. К группе асинхронных относят машины, частота вращения подвижной части (ротора) которых всегда меньше частоты вращения магнитного поля ста­тора. Группа синхронных машин объединяет машины перемен­ного тока с частотой вращения ротора, всегда равной (синхрон­ной) частоте вращения магнитного поля.

По числу фаз различают трех- и однофазные машины пере­менного тока. Около 95 % машин переменного тока, используе­мых в сельскохозяйственном производстве и промышленности, составляют трехфазные асинхронные двигатели. Синхронные машины служат в основном в качестве генераторов, в производ­ственных процессах их применяют редко.

Основные части асинхронного двигателя (рис. 28.1): непод­вижная — статор и подвижная — ротор. Статор состоит из чугун­ного или алюминиевого корпуса и сердечника с пазами, набран­ного из отдельных изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм. В пазах по внутренней поверх­ности статора укладывают три обмотки (по числу фаз), сдвину­тые в пространстве по отношению друг к другу на угол 120°. Их

выводы помещают в коробку, закрытую крышкой, и маркируют соответственно первой, второй и третьей фазам начала Cl, C2, СЗ и концы С4, С5, Сб. Ротор состоит из сердечника, насажен­ного на вал, и обмотки. В пазы сердечника укладывают стержне­вую обмотку, но чаще заливают расплавленный алюминий. Сер­дечник ротора набирают из листовой электротехнической стали. Его вал вращается в шариковых или роликовых подшипниках, укрепленных в боковых (подшипниковых) щитах. Охлаждается электродвигатель вентилятором.

Принцип действия асинхронного двигателя заключается в следующем. Трехфазный переменный ток, полученный от сети, проходит по обмоткам статора, вследствие чбго в нем возникает вращающееся магнитное поле, магнитные силовые линии кото­рого пересекают обмотку ротора, индуцируя в ней ЭДС. Под действием ЭДС в замкнутой обмотке ротора возникает ток. Взаи­модействие магнитного поля статора с токами, индуцированны­ми в обмотках ротора, создает механический вращающий мо­мент, под действием которого ротор вращается в направлении вращения поля.

Ротор асинхронного двигателя вращается несколько медлен­нее магнитного поля, так как только в этом случае магнитные силовые линии вращающегося поля пересекают обмотку ротора, в результате чего в ней наводится ЭДС и протекают токи, обус­ловливающие вращение ротора.

Отставание ротора от магнитного поля статора называют скольжением и обозначают буквой s. Его обычно определяют в процентах по формуле

(28.1)

где п — синхронная частота вращения магнитного поля, мин'; П\ — асинхронная частота вращения ротора, мин'.

У современных асинхронных двигателей скольжение состав­ляет 4...7 % частоты вращения магнитного поля. Чтобы изменить направление вращения ротора, нужно изменить направление вращения магнитного поля статора, для чего достаточно поме­нять местами два любых провода, соединяющих обмотку статора с питающей сетью. Такое изменение направления вращения на­зывается реверсированием.

Обмотки статора соединяют по двум схемам: звезда, когда на­чала Cl, C2, СЗ фаз соединяют в общую точку и изолируют, а концы С4, С5, С6 подключают к сети (или наоборот); треуголь­ник, когда конец С4 первой фазы соединяют с началом С2 вто­рой, конец С5 второй — с началом СЗ третьей, конец С6 тре­тьей—с началом С1 первой и общие точки С2 —С6, С2 — С4, СЗ — С5 подключают к сети.

Электроэнергия, потребляемая электродвигателем из сети, ча­стично расходуется на полезную работу на валу двигателя (Р_п), нагрев обмоток статора и ротора (Р_м), создание переменного маг­нитного поля статора (Р_ст) и механические потери во вращаю­щихся деталях двигателя (Р_жх). Если обозначить мощность, по­требляемую электродвигателем из сети, через Р_ь а полезную мощность на валу Р₂, то коэффициент полезного действия

(28.2)
где
КПДсовременных асинхронных двигателей г\ = 0,7...0,95.

Отношение активной мощности Р к полной W называют ко­эффициентом мощности электродвигателя: cos/= P/W. Он пока­зывает, какая часть полной мощности расходуется на полезную работу. Согласно правилам устройства электроустановок должно соблюдаться условие: cos/ > 0,92...0,95.

На корпусе каждого трехфазного электродвигателя помещен технический паспорт в виде металлической пластинки. В паспор­те трехфазного асинхронного электродвигателя указаны его ос­новные технические данные: тип электродвигателя, заводской номер, номинальное напряжение, ток, мощность, частота вра­щения, коэффициент полезного действия, масса и др.

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамк-нутым ротором наряду с простотой конструкции, высокой на­дежностью в работе, долговечностью, низкой стоимостью и универсальностью имеет один существенный недостаток — при его пуске возникает пусковой ток, значение которого в 5...7 раз больше номинального. Большой пусковой ток, на который электрическую сеть обычно не рассчитывают, вызывает значи­тельное снижение напряжения, что, в свою очередь, отрица­тельно влияет на устойчивую работу соседних электроприемни­ков.

Чтобы уменьшить пусковой ток трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя большой мощности, его включают с помощью переключателя схем со звезды на треуголь­ник или применяют двигатель с фазным ротором.

На практике широко распространены трехфазные асинхрон­ные короткозамкнутые электродвигатели, в основном серии 4А. У электродвигателей серии 4А небольшие масса (в среднем мень­ше на 18 %), габаритные размеры, уровни воздушного шума и вибраций, большие пусковые моменты, высокая надежность. Они удобны при монтаже и эксплуатации.
28.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО

НАЗНАЧЕНИЯ
Некоторые электрические двигатели промышленного испол­нения невозможно использовать в сельскохозяйственном произ­водстве из-за значительных перепадов температур, большой влажности, химической агрессивности сред, существенных коле­баний напряжения в сети, больших пусковых масс и других при­чин.

Электротехнической промышленностью разработаны асин­хронные электродвигатели серий 5А и АИР для работы в сельс­кохозяйственных помещениях и на открытом воздухе. Работа их возможна в следующих условиях: температура окружающей сре­ды —45...+45 °С, повышенные влажность воздуха с содержанием агрессивных газов и его запыленность, значительные отклонения напряжения питающей сети от номинального значения. В таких условиях электродвигатели устойчивы к воздействиям дезинфи­цирующих растворов и аэрозолей. Для работы во взрывоопасной среде они непригодны.

Все электродвигатели сельскохозяйственного назначения по сравнению с базовыми имеют повышенные пусковые моменты. Улучшены энергетические показатели, что позволяет пускать их при номинальной нагрузке, а также использовать продолжитель­ное время при колебаниях напряжения сети от +10 до —7,5 % и сохранении максимального момента на валу в течение 6 мин при снижении напряжения до 80 % номинального. При более дли­тельном понижении напряжения двигатели могут работать при снижении нагрузки на 10... 15%. Для маломощных источников питания предусматривается возможность пуска включением об­моток статора в звезду и последующим переключением на тре­угольник при достижении номинальной частоты вращения. Ра­бочая машина при этом не должна быть нагружена. Эти двигате­ли можно включать на рабочее напряжение и нагрузку без изме­нения сопротивления изоляции обмотки или разборки после перерыва в работе до 12 месяцев, а также без снятия с ра­бочей машины или после хранения в неотапливаемых складских помещениях.

Электродвигатели сельскохозяйственного назначения выпол­няют закрытыми, обдуваемыми, с химовлагоморозостойкой изо­ляцией. Конструкция их обеспечивает защиту от попадания внутрь воды, пыли и инородных предметов. Водозащищенность по линии вала обеспечивается манжетными резиновыми уплот­нителями. Уплотнение между станиной и подшипниковыми крышками, коробкой выводов и станиной создается за счет про­мазывания сопрягаемых поверхностей сгущенной эмалью.

В электродвигателях до пятого габарита¹ включительно приме­няется изоляция обмоток класса В, шестого и седьмого габари­тов — класса F. Превышение температуры обмотки над темпера­турой окружающего воздуха допускается до 85 °С для изоляции класса В и до 105 °С — для изоляции класса F. При этом обмотка с изоляцией класса В может нагреваться до 125 "С, а класса F — до 145 °С, поэтому следует остерегаться ожогов при прикоснове­нии к корпусу электродвигателя при оценке степени его нагрева.

Станину электродвигателя отливают из серого чугуна, пре­дусматривая снаружи продольные ребра для увеличения поверх­ности охлаждения. К ней прикрепляют паспортную табличку, в которой указывают основные технические данные электродви­гателя.

Электродвигатели имеют наружную вентиляцию. Ребристая поверхность двигателя охлаждается потоком воздуха, создавае­мым вентилятором, насаженным на свободный конец вала. Вен­тилятор закрыт кожухом, который винтами крепят к подшипни­ковому щиту.

Коробка выводов герметизирована, имеет зажимную колодку с двумя штуцерами и специальные сальники для уплотнения вво­да питающих проводов, проложенных в металлической или пластмассовой трубе. Коробку можно поворачивать на угол 90° в плоскости ее крепления.

Для обеспечения безопасности обслуживания каждый элект­родвигатель оборудован двумя винтами заземления: один нахо­дится в коробке выводов, другой — на лапе электродвигателя или фланцевом щите. Детали электродвигателей покрыты специаль­ными эмалевыми или гальванолакокрасочными составами, пре­дохраняющими их от коррозии.

Указанные энергетические и конструктивные изменения по­высили эксплуатационную надежность электродвигателей сель­скохозяйственного назначения. Технические обслуживания до­пускаются с периодичностью два-три месяца, текущие ремонты с разборкой электродвигателей — один раз в два года.

Расчетный срок службы электродвигателей серии 4А не менее 15 лет при наработке 40 000 ч.

Электродвигатели серии 4А сельскохозяйственного назначе­ния выпускают мощностью 0,55... 11 кВт, напряжением 220, 380 и 660 В; 15...110 кВт на 380/220 и 660/380 В при синхронных часто­тах вращения 750 и 500 мин"¹, а многоскоростные — на 500, 750, 1000, 1500 мин'. Высота осей вращения 160 и 180 мм.

Электро­двигатели этой серии имеют повышенные пусковые моменты, что обеспечивает их пуск при полной загрузке производственно­го механизма и устойчивую работу при пониженном напряже­нии. Их выполняют в закрытом




¹В зависимости от габаритных размеров электродвигатели делят на девять габа­ритов.

обдуваемом исполнении с чугун­ными оребренными корпусами и чугунными

подшипниковыми щитами. Коробки выводов выполнены двухштуцерными с за­жимными колодками. В коробках выводов предусмотрены уплот­нения для предотвращения проникновения воды. Подшипнико­вые узлы имеют устройства для наполнения смазкой без их раз­борки с помощью штокового или рычажно-плунжерного шпри­ца. Для подшипников используют смазку ЦИАТИМ-203. Чтобы предотвратить попадание воды внутрь электродвигателя, под­шипниковые щиты и крышки при сборке промазывают сгущен­ной эмалью или кремнийорганическим вазелином.

Для предохранения вала электродвигателя от износа в месте контакта с манжетой применяют стальную каленую втулку. В электродвигателях используют обмоточные и'установочные про­вода, пропиточные и лакокрасочные материалы, антикоррозион­ные покрытия, стойкие к воздействию влаги, агрессивных сред животноводческих помещений, дезинфицирующих растворов и аэрозолей.

Модификации электродвигателей серии 4А: 4АР, 4АС, 4А...СХ, 4А...Т, 4А...Х, 4А...ХЛ можно использовать в различных климатических условиях.
28.4. АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
Составной частью электропривода является аппаратура управ­ления и защиты электродвигателей, предназначенная для пуска и остановки двигателя, изменения частоты и направления вращения вала двигателя, а также обеспечения работы электродвигате­ля в заданных режимах в соответствии с требованиями техноло­гического процесса и защиты его при отклонении режима рабо­ты от заданного.

Аппаратуру управления классифицируют по следующим при­знакам: по способу управления — с ручным, автоматическим и дистанционным управлением; роду тока —для постоянного и переменного тока; исполнению — открытое, защищенное пыле-брызгонепроницаемое, тропическое и т. п.

Аппаратура ручного управления приводится в действие обслу­живающим персоналом. К ней относятся выключатели и пере­ключатели, рубильники, пусковые резисторы, кнопочные стан­ции, магнитные пускатели, автоматические выключатели. Ручное управление электроприводами применяют только в редко вклю­чаемых установках небольшой мощности, не требующих дистан­ционного управления.

Для автоматического управления электроприводом широко применяют релейно-контакторную аппаратуру, в состав которой входят контакторы, магнитные пускатели с кнопочными станци­ями, конечные и путевые выключатели, различные реле и т. п. Существуют бесконтактные способы управления электроприво­дами, основанные на применении тиристоров и симисторов.

Для управления электроустановками производственного на­значения используют пакетные выключатели и переключатели. Их выпускают общего исполнения для открытой и скрытой уста­новки в помещениях с нормальной средой и герметическими (полугерметическими) — для сырых помещений. Контакты у выключателей скользящие или рубящие. По исполнению выклю­чатели и переключатели бывают перекидные, поворотные, кно­почные, клавишные и др.

Пакетные выключатели и переключатели предназначены для нечастых включений в цепях небольшой мощности (токи до 100 А при напряжении 220 В, 60 А —при 380 В). Их изготовляют открытого исполнения или с защитным кожухом. Они рассчита­ны для установки на щитах, в распределительных ящиках, сухих помещениях.

Пакетный выключатель состоит из отдельных сложенных вместе пакетов 3 (рис. 28.2) и приводного механизма. Пакет яв­ляется одним полюсом выключателя, в котором имеются два раз­рыва. Неподвижные контакты 5 выполнены в виде массивных пластин из латуни, подвижные б—в виде двух пружинящих гу­бок, которые насажены на квадратный изолированный вал 4 выключателя с рукояткой и могут поворачиваться вместе с ним.

Движение подвижных контактов осуществляется с помощью приводного механизма 1. При вращении рукоятки 2 сначала за­водится пружина, которая сообщает необходимую скорость кон­тактам.




Рис. 28.2. Пакетный выключатель:

1 — приводной механизм; 2— рукоятка выключателя;

3 — пакеты; 4— изолированный вал; 5— неподвижные

контакты; 6— подвижные контакты
Пакетные выключатели и переклю­чатели обладают большими преимуще­ствами по сравнению с другой аппара­турой управления: малыми габаритны­ми размерами, удобством монтажа, вибро- и удароустойчивостью. Приме­няют их в непыльных помещениях с относительной влажностью воздуха до 80 % при температуре 40 °С.

Для включения и отключения элек­трических цепей напряжением до 500 В применяют также простейшие аппараты управления — рубильники.

Рубильник состоит из неподвижных врубных контактов 2 (рис. 28.3), глав­ ных ножей 6, закрепленных шарнирно в неподвижных контактах 7, дугогасительного устройства и при­вода. Рубильники монтируют на изоляционных плитах 7, вклю­чают центральной 5 и боковой 9 рукоятками или через систему рычагов. Важнейшая часть рубильника — контакты. Нажатие на них в рубильниках, рассчитанных на токи до 100 А, обеспечивают пружинящие губки, а на токи больше 100 А — стальные пружины. Рубильники имеют устройства, предохраняющие ножи и кон­такты от обгорания и быстро отключающие ^контакты. Одно из наиболее простых устройств — моментный нож 3, соединенный с главным ножом 6 и пружиной 4. Во включенном положении ток в основном протекает по главному ножу. При выключении из губок неподвижных контактов 2 сначала выходит главный нож, а моментный остается в контактах, и по нему протекает ток. Так как цепь не разрывается в момент выхода из контактов главного ножа, то дуга при этом не возникает.

При достаточно отведенном главном ноже пружина разжима­ется и благодаря упругости вытягивает с большой скоростью мо­ментный нож из неподвижного врубного контакта. Возникаю­щая при этом дуга быстро гасится и не вызывает обгорания кон­тактов и ножа. Рубильники и переключатели выпускают на токи 100...500 А при напряжениях до 500 В постоянного тока и пере­менного частотой 50 Гц.

Командоаппараты служат для ручного переключения конт­рольных цепей катушек магнитных пускателей, контакторов, реле и т. д. Замыканием или размыканием электрической цепи оператор может дистанционно подать команду на пуск или оста­новку электрической машины. Наиболее простые командоаппараты—кнопки управления (рис. 28.4), применяемые для дистан­ционного управления электромагнитными аппаратами постоян­ного и переменного тока напряжением до 500 В. Несколько кно­пок, установленных в общем кожухе, состоящем из основания и крышки, образуют кнопочный мост управления.

Контакторы дистанционного действия служат для частых вклю­чений и отключений силовых электрических цепей при нормаль­ных режимах работы. В силовых цепях животноводческих элект

роустановок в основном используют контакторы переменного тока.

Контакторы состоят из главных и вспомогательных контак­тов, электромагнитного и дугогасительного устройств. Главные контакты рассчитаны на большое число включений и отключе­ний силовой цепи в единицу времени (большая частота). Они бывают рычажные и мостовые. Электромагнитное устройство обеспечивает дистанционное управление контактором. Оно со­стоит из катушки и двух сердечников Ш- или Т-образной фор­мы. Сердечники набирают из изолированных одна от другой пла­стин толщиной 0,35; 0,5; 1 мм. Для гашения дуги, возникающей при размыкании контактов, предусмотрено дугогасительное уст­ройство. Вспомогательные контакты необходимы для переклю­чения в цепях управления контактора, блокировки и сигнализа­ции.

Контакторы чаще всего выполняют по прямоходовой схеме, в которой контакты связаны с якорем через бесшарнирную ры­чажную систему (рис. 28.5, а) или непосредственно (рис. 28.5, б). Прямоходовая схема из-за отсутствия шарнирных соединений характеризуется высокой износостойкостью. Для устранения вза­имного влияния ударов в системе и повышения износостойкости деталей контакторов применяют поворотные схемы (рис. 28.5, в), в которых движение от электромагнита к контактам передается шарнирными рычагами.

Электромагнитный контактор переменного тока (рис. 28.6) со­стоит из закрепленных на изоляционной плите неподвижных главных контактов, блокировочных контактов, сердечника с об­моткой электромагнита. Магнитная система поворотная Ш-об-разная. Якорь 8 жестко связан с подвижной системой. Продол­жение боковых пластин якоря образует рычаг, закрепленный на валу 2. На этом же валу установлены подвижные главные контак­ты 5 и траверса 3 для блокировочных контактов. Сердечник электромагнита установлен на амортизирующих пружинах.

Для пуска электродвигателя необходимо нажатием кнопки «Пуск» замкнуть контакты в цепи управления. Тогда электричес­кий ток пойдет от одного фазного провода через контакты кно­пок управления «Пуск» и «Стоп», обмотку электромагнита к дру­гому фазному проводу. При прохождении тока по обмотке 7 сердечник намагничивается и притягивает якорь 8, вместе с кото­рым поворачиваются вал 2 и подвижные главные контакты 5. При этом главные контакты замыкаются и к обмоткам статора электродвигателя поступает ток. Одновременно с замыканием главных контактов замыкаются верхние блокировочные контак­ты /, которые замыкают цепь обмотки электромагнита, минуя контакты кнопки управления «Пуск», что позволяет ее после включения отпускать.

Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку «Стоп». При этом электрическая цепь размыкается, катушка электромагнита обесточивается, контакты размыкаются под дей­ствием собственной силы тяжести или пружин, обесточивается и обмотка статора электродвигателя.

Магнитный пускатель управляет асинхронными короткозамк-нутыми электродвигателями и защищает их от перегрева. Он со­стоит из контактора со встроенной тепловой защитой (тепловое реле) и кнопок управления. В магнитных пускателях применяют трехполюсные контакторы с контактной мостовой системой. Об­легченный, коробчатый, самоустанавливающийся мост крепят в металлической обойме пластмассовой направляющей колодкой, что обеспечивает его высокую износостойкость.

Магнитные пускатели защищают электрическую установку от самопроизвольного повторного включения при восстановлении напряжения после аварийного снижения его до нуля или недопу­стимо низких значений. При отключении пускателя вследствие перебоев в электроснабжении размыкаются все его контакты, в том числе и вспомогательные. При появлении напряжения в сети пускатель не включается до тех пор, пока не будет нажата кнопка «Пуск». То же происходит, когда напряжение в сети снижается до 50...60 % номинального. Если же электродвигатель включают рубильником, пакетным выключателем или контроллером, то при перерыве в электроснаб­жении и остановке двигателя схема не нарушается. При восстановлении напряжения двигатель самопроизвольно включается в сеть. Такой самопроизвольный пуск двигателя может послужить причиной ава­рии или несчастного случая.



Рис. 28.6. Схема контактора перемен­ного тока:

1 — блокировочные контакты; 2— вал; 3 — траверса; 4 — неподвижные главные кон­такты; 5—подвижные главные контакты; 6— сердечник; 7— обмотка электромагни­та; 8— якорь электромагнита; 9— электро­двигатель
Наиболее распространены магнитные пускатели типов ПМЛ, ПМЕ, ПА и ПАЕ. Втягивающие катушки их могут быть рассчита­ны на напряжение 127, 220, 380 В переменного тока частотой 50 Гц.

Для электроустановок, применяемых в сельском хозяйстве, характерны работа при токе, превышающем номинальный, не­равномерное распределение тока по фазам, пониженное напря­жение, а также внезапные отключение и подключение тока. По­вышенный сверхноминальный ток возникает из-за перегрузки или неисправности электроприемников и вследствие короткого замыкания. При большом снижении напряжения сила тока в сети падает, что приводит к уменьшению частоты вращения электродвигателей, теплоотдачи электронагревателей и светоот­дачи электроламп.

Защитная аппаратура должна своевременно отключать элект­роустановки, чтобы температура обмоток электродвигателей или проводов сети не успела достигнуть опасных значений, а также предотвратить самопуск электроустановки в случае прекращения и повторной подачи электроэнергии. К такой аппаратуре отно­сятся плавкие предохранители высокого и низкого напряжений, автоматические выключатели, реле максимального тока и реле минимального напряжения.

Плавкие предохранители низкого напряжения (рис. 28.7) авто­матически отключают электрическую цепь при ее коротком за­мыкании или перегрузке. Основные элементы всех предохрани­телей: плавкая вставка, корпус, контактное и дугогасительное ус­тройства.

В нормальных условиях вся выделяемая вставкой теплота от­водится в окружающую среду. При увеличении тока нагрузки повышается температура вставки, и она плавится. После отключе­ния цепи плавкий предохранитель заменяют.

Плавкие вставки изготовляют из листового цинка. Возникаю­щая при перегорании дуга вызывает сильное выделение газов стенками фибровой трубки патрона. При этом в патроне резко повышается давление (0,1 Па и более), которое способствует га­шению дуги.

Предохранители высокого напряжения отличаются от предохра­нителей низкого тем, что патрон, в который помещают плавкую вставку, изготовляют герметичным и весь его объем заполняют кварцевым песком, газом или жидкостью для интенсивного га­шения дуги.

Тип предохранителя выбирают, исходя из условий работы электроустановок. При защите электродвигателей с нормальны­ми условиями пуска предохранители выбирают на пусковой ток электродвигателя. Ток, протекающий через предохранитель, рас­считывают по формуле

(28.3)

где к_пр — коэффициент, зависящий от режима перегрузки и характеристики плав­кой вставки; при редких пусках и длительности разбега, не превышающей 5 с, к_пр = 2,5; в случае частых пусков и длительности разбега более 5 с к_пр = 1,6...2.

Автоматические выключатели (автоматы) АП50, А63, A3100, АЕ2000 предназначены для ручного включения и отключения электроустановок и автоматического отключения их в случае пе­регрузки или короткого замыкания.

Автомат АП50 (рис. 28.8) состоит из основания, группы глав­ных контактов, дугогасительных камер, электромагнитного и теплового расцепителей, кнопок «Пуск» и «Стоп». Тепловые рас-цепители защищают электроустановки от тока перегрузки, а электромагнитные — от тока короткого замыкания, размыкая главные контакты через механизм расцепления. Тепловые расце-пители регулируемые, электро­магнитные — нерегулируемые.

Марку автомата АП50-ЗМТ расшифровывают следующим образом: АП — тип автомата, 50 — максимальный ток главных контактов (А), 3 — число расцепителей, М — магнитный расще­питель, Т — тепловой расцепитель.
Рис. 28.8. Автомат АП50 (крышка и дугогасительные камеры сняты):

1 — дугогасительная камера; 2 — электромаг­нитный расцепитель; 3 — главные контакты; 4, 5— кнопки; 6— основание
Пробочные автоматы (рис. 28.9) предназначены для защиты осветительных цепей. Автомат вворачивают в корпус предохра­нителя типа Н (Ц-27) вместо тепловой вставки. При перегрузке или коротком замыкании контакты автомата отключают линию. Для восстановления цепи нажимают на кнопку 2, а для отключе­ния — на кнопку 1.

Тепловые реле (рис. 28.10) магнитного пускателя защищают электродвигатель от перегрузок. Датчиком тепловых реле служит биметаллическая пластинка 3 (выполнена из двух металлов, име­ющих разные коэффициенты линейного расширения).

Теплота, выделяемая нагревателем, включенным последова­тельно в защищаемую цепь, воздействует на биметаллическую пластинку. При точке перегрузки биметаллическая пластинка нагревается и деформируется. Изгибаясь, пластинка через рычаг 4 отводит защелку 5 и освобождает рычаг 6, который под дей­ствием пружины поворачивается на оси и размыкает контакты 9 и 1, разрывая защищаемую цепь, что действует так же, как и на­жатие кнопки «Стоп». Остывшую пластинку возвращают в ис­ходное положение, нажав кнопку возврата 8. Некоторые реле имеют механизм самовозврата. Нагреватели тепловых реле выби­рают по каталогу в зависимости от номинального тока электро­двигателя.




Реле максимального тока (рис. 28.11) имеет катушку, включен­ную последовательно с главной цепью. Катушка 5 намагничивается при прохождении через нее тока определенного значения, но сила намагничивания не в состоянии преодолеть силу натя­жения пружины 6, и цепь остается замкнутой. При увеличении тока в цепи выше допустимого катушка притягивает якорь 4, ко­торый, поворачиваясь вокруг оси, ударяет по защелке. При этом механизм расцепления отходит, пружина 1 отводит перемычку и цепь размыкается.

Реле минимального напряжения (рис. 28.12) удерживает якорь 4 в притянутом состоянии катушкой 6, через которую проходит ток. При понижении напряжения сила намагничивания катушки уменьшается и пружина 5 воздействует на якорь, который ударя­ет по защелке. Механизм расцепляется, пружина / отводит пере­мычку, и цепь размыкается.

28.5. РЕЖИМЫ РАБОТЫ И ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Во время работы электродвигателя выделяется значительное количество теплоты, отрицательно влияющее на изоляционные материалы. В соответствии с этим надежность работы электро­двигателя, его технико-экономические характеристики и номи­нальная мощность определяются нагревом материалов, приме­няемых для изоляции обмоток.

Срок службы изоляции зависит от качества и свойств изоли­рующего материала и температуры, при которой он работает. Например, хлопчатобумажная волокнистая изоляция, погружен­ная в минеральное масло при температуре около 90 °С, может надежно работать в течение 15...20 лет. За это время изоляция постепенно изнашивается, т. е. ухудшаются ее механическая прочность, эластичность и другие свойства, необходимые для нормальной работы. Повышение рабочей температуры всего на 8... 10 °С сокращает срок работы этого вида изоляции до восьми— десяти лет (примерно в 2 раза), а при 150 "С износ наступает че­рез 1,5 месяца. Работа при температуре около 200 "С приводит эту изоляцию в негодность уже через несколько часов.

Степень нагрева изоляции электродвигателя зависит от на­грузки. Малая нагрузка увеличивает продолжительность изнаши­вания изоляции, но приводит к недоиспользованию материалов и повышению стоимости двигателя. Наоборот, работа двигателя с большой нагрузкой резко сокращает его надежность и срок службы и экономически невыгодна. Вследствие этого рабочую температуру изоляции и нагрузку двигателя, т. е. его номиналь­ную мощность, выбирают из технико-экономических соображе­ний с таким расчетом, чтобы продолжительность изнашивания изоляции (срок службы двигателя в условиях нормальной экс­плуатации) была примерно 15...20 лет.

Изоляционные материалы, применяемые при изготовлении электродвигателей, разделены по нагревостойкости на несколько классов. Для каждого класса стандартом установлена предельно допустимая (максимальная) рабочая температура.

Для улучшения теплового режима работы электродвигателя и повышения его технико-экономических показателей применяют искусственную вентиляцию. В защищенных электродвигателях вентилятор расположен на валу внутри двигателя. При работе двигателя наружный воздух, перемещаемый вентилятором, отби­рает теплоту от обмоток статора. У закрытых обдуваемых элект­родвигателей вентилятор расположен снаружи. Охлаждение про­исходит за счет перемещения потоков воздуха по оребренной по­верхности двигателя.

Электродвигатель обеспечивает устойчивую работу и лучшие показатели при номинальном режиме работы, т. е. при режиме, на который двигатель рассчитан и при котором температура его находится в допустимых пределах, установленных для класса изоляции обмоток электродвигателя.

Установлено восемь номинальных режимов работы электри­ческих машин. Четыре из них основные: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный и перемежаю­щийся.

Продолжительный режим соответствует номинальной неиз­менной нагрузке двигателя, продолжающейся столь долго, что температура всех его частей достигает установившихся значений. Установившейся температурой отдельных частей двигателя счи­тают температуру, изменение которой в течение 1 ч не превыша­ет 1 °С.

Кратковременный режим работы характеризуется тем, что двигатель работает при номинальной мощности, указанной в его паспорте. Это короткий отрезок времени, в течение которого температура двигателя не успевает достичь установившейся. После отключения двигатель длительно не работает и его темпе­ратура постепенно снижается до температуры окружающей сре­ды. В кратковременном режиме двигатели могут быть рассчита­ны на стандартную продолжительность рабочего периода —10, 30, 60 и 90 мин.

Повторно-кратковременным режимом работы двигателя на­зывается такой, при котором кратковременные рабочие периоды номинальной нагрузки чередуются с паузами. Продолжитель­ность рабочих периодов и пауз не настолько велика, чтобы пере­гревы отдельных частей двигателя при неизмененной температу­ре окружающей среды могли достигнуть установившихся значе­ний. Для этого режима установлены стандартные продолжитель­ности включения (ПВ 15, 25, 40 и 60%) с длительностью рабочего периода до 10 мин. При повторно-кратковременном ре­жиме работы двигатель нагревается меньше, чем при непрерыв­ной нагрузке, и поэтому его можно нагружать сильнее, чем при продолжительном номинальном режиме работы.

Перемежающимся номинальным режимом называют такой режим длительной работы электродвигателя, при котором крат­ковременные рабочие периоды чередуются с периодами холосто­го хода. При этом средняя температура достигает установившего­ся значения.

При эксплуатации электродвигателя недопустимы перегрузки сверх его максимального вращающего момента, так как это при­водит к затормаживанию (опрокидыванию), которое при дли­тельной перегрузке может вызвать выход двигателя из строя.

При выборе электродвигателя следует учитывать условия и его режимы работы, необходимую частоту вращения и т. д. Правиль­ный выбор имеет большое значение. Если на машине установлен двигатель большей мощности, чем требуется, он работает с низ­ким КПД. Двигатель же недостаточной мощности быстро пере­гревается и не обеспечивает нормальной работы установки.

В зависимости от условий окружающей среды применяют электродвигатели следующих исполнений: защищенные, закры­тые обдуваемые, взрывозащищенные. В сельскохозяйственном производстве наиболее распространены электродвигатели пер­вых двух групп.

В двигателях защищенного исполнения все вращающиеся и токоведущие части закрыты. Это предотвращает случайное при­косновение к токоведущим частям, попадание капель и посто­ронних предметов. Воздух, необходимый для охлаждения, посту^ пает внутрь двигателя через вентиляционные окна.

Двигатели закрытого обдуваемого исполнения таких окон не имеют, поэтому их охлаждают с помощью вентилятора, установ­ленного снаружи на валу двигателя и закрытого специальным кожухом. Вентилятор засасывает воздух через отверстия в кожухе и направляет его вдоль ребер статора, предназначенных для улуч­шения охлаждения. Кроме того, предусмотрена вентиляция и внутри корпуса электродвигателя.

При выборе электродвигателя необходимо знать характер сре­ды помещения, в котором он будет установлен.

При выборе электродвигателя по частоте вращения необходи­мо стремиться к тому, чтобы двигатель имел такую же частоту вращения, что и рабочая машина, так как это избавит от проме­жуточной передачи.

В общем случае задача выбора двигателя по частоте враще­ния — это задача экономическая. С увеличением частоты враще­ния двигателя его габаритные размеры уменьшаются, а значит, снижаются расход материалов и стоимость. Кроме того, высокоскоростные двигатели имеют большие значения коэффи­циентов полезного действия (_ч) и мощности (coscp) по сравне­нию с тихоходными. Однако большинство сельскохозяйственных машин тихоходные, поэтому между двигателем и рабочей маши­ной необходима механическая передача. С увеличением переда­точного числа стоимость передачи растет. Таким образом, для каждой конкретной рабочей машины имеется своя оптимальная частота вращения.

Для правильного выбора мощности электродвигателя необхо­димо знать режим, в котором он будет работать. При продолжи­тельном режиме работы правильно выбранный двигатель работа­ет достаточно долго без перегрева сверх допустимой для данного класса изоляции температуры.

Различают работу двигателя при постоянной и переменной нагрузке. При постоянной нагрузке мощность двигателя Д_в оп­ределяют в зависимости от мощности на валу машины P_{v M} по формуле

(28.4)

Обычно мощность рабочей машины указывают в ее паспорте. Для некоторых машин мощность можно подсчитать по теорети­ческим или эмпирическим формулам, а также по нормативным показателям потребления электрической энергии на единицу продукции:

(28.5)

где W— потребление энергии на производство единицы продукции, кВт • ч/т; П— производительность рабочей машины, т/ч.

Выбранный по каталогу двигатель проверяют на возможность пуска, так как рабочие машины обычно имеют повышенное со­противление в момент трогания с места. В общем случае пусковой момент двигателя должен быть в 1,5 раза больше момента трогания рабочей машины.

При переменной нагрузке рабочей машины электродвигатель к ней подбирают методом эквивалентных величин: тока, момен­та или мощности. Под эквивалентной мощностью понимают по­стоянную мощность, при которой потери в двигателе равны по­терям при данном переменном графике нагрузки. Эквивалент­ную мощность рассчитывают по формуле

(28.6)

где —мощности рабочей машины в течение интервалов времени t\,

Для новых рабочих машин график нагрузки составляют с по­мощью регистрирующих приборов (амперметра и ваттметра).

Выбранный электродвигатель проверяют на перегрузочную способность, которая характеризуется допустимым для данного типа двигателя отношением максимального момента (или тока) к номи­нальному. Учитывая возможность снижения напряжения при пере­грузке, необходимо, чтобы максимальное мгновенное значение на­грузочного момента двигателя не превосходило 0,8ц_мМ_н (здесь ц_м —
перегрузочная способность двигателя по моменту: для асинхрон­ных двигателей, в зависимости от мощности и частоты вращения; М_н — перегрузочный момент двигателя). Для привода
машин с ударной или колебательной нагрузкой применяют двига­тели с повышенным скольжением серии АС или АОС. Чтобы смягчить колебания нагрузки, нужно повысить инерционность электропривода. Для этого используют специальные маховики.

Выбранные электродвигатели соединяют с той или иной сель­скохозяйственной машиной или агрегатом с помощью передач: клиноременной, плоскоременной, цепной, а также муфтами и редукторами.