3.3. Электрические двигатели

В приводах строительных машин применяют электродвигатели переменного и постоянного тока.

Асинхронные электродвигатели переменного тока, короткозам-кнутые и с фазным ротором, называют также двигателями с кон­тактными кольцами. Они обычно питаются от электросети напря­жением 220 и 380 В с нормальной частотой 50 Гц. Эти двигатели конструктивно просты, дешевы, надежны и удобны в эксплуата­ции. Их недостатком является высокая чувствительность к колеба­ниям напряжения в питающей сети. Типовая механическая харак­теристика 3 асинхронного электродвигателя/показана на рис. 3.7, где через Г и п, как и прежде, обозначены соответственно враща­ющий момент и частота вращения вала двигателя. Считается, что двигатель работает на естественной механической характеристи­ке, если он включен в сеть с напряжением и частотой, соответствующими указанным в его паспорте, а также если в его электрическую схему не вклю­чены дополнительные сопро­тивления. В противном случае получаем искусственную меха­ническую характеристику. Рабо­чим является участок механи­ческой характеристики между точками с координатами (Т= 0; п = п₀) и (Т= Т_к; п = п_к). Мо­мент Т = Т_н и частота враще­ния и = и_н на этом участке яв­ляются номинальными, соот­ветствующими наибольшему ресурсу двигателя. Перегрузоч­ная способность асинхронных двигателей общего назначения определяется отношением максимального момента Т_к к номи­нальному Г„на естественной характеристике: /с_пер= Т_к/Т_н состав­ляет 1,7... 2,0 (для короткозамкнутых двигателей до 2,4), а для дви­гателей кранового типа — 2,3... 3,0. Частота вращения вала двигате­ля п на рабочем участке механической характеристики изменяется незначительно, в связи с чем естественную механическую характе­ристику асинхронного двигателя можно считать жесткой.

Момент Т_п при л = 0 называют пусковым. Его отношение к но­минальному моменту Т_н для короткозамкнутых двигателей обще­го назначения составляет 1,0... 1,9, а для двигателей кранового типа 2,3...3,0. Для двигателей с фазным ротором это отношение составляет 0,5... 1,5, тогда как пусковой ток превышает номиналь­ный в 5 —7 раз. Для уменьшения пускового тока этих двигателей в цепь обмотки ротора с помощью реостата включают дополнитель­ные сопротивления .""Каждому сопротивлению в цепи ротора соот­ветствует своя искусственная механическая характеристика, на­зываемая также реостатной.

Так, например, при включении в цепь ротора двух пусковых сопротивлений, которым соответствуют искусственные характе­ристики 1 и 2, момент при пуске будет изменяться от Г, до Т_ъ которые называют моментами отсечки. После включения двигателя он будет работать на характеристике /. При этом момент будет умень­шаться от Т_А (не обязательно совпадающего с Т₂) до Т_и а частота вращения вала увеличиваться от нуля до п_в. При достижении по­следнего сопротивление, соответствующее характеристике 1, авто­матически отключается, вследствие чего момент увеличивается до значения Т=Т₂с переходом на реостатную характеристику 2. При этом двигатель разгоняется до частоты п_с с одновременным

42

уменьшением момента до Т~ Т_и а после отключения второго со­противления переходит на естественную характеристику 3 в точ­ке С с координатами (Т₂; л_с). Пуск заканчивается по достиже­нии точки на естественной характеристике с моментом, равным моменту внешних сопротивлений T_D. Маршрут пуска показан на рис. 3.7 стрелками. Обязательным условием пуска является усло­вие Г, > T_D. В противном случае уже на первом этапе (участок АВ) частота п = п_в не будет достигнута, а, следовательно, первое со­противление не будет отключено, и дальнейшая работа возможна только на искусственной характеристике 2. При необходимости указанное условие обеспечивается снижением момента T_D, в част­ности, путем отключения трансмиссии или исполнительного ме­ханизма от двигателя.

Искусственные характеристики, обладающие меньшими жест-костями по сравнению с естественной характеристикой, могут быть также использованы в качестве рабочих характеристик, ког­да необходимо плавно изменять скорости рабочих движений. Ко-роткозамкнутые двигатели запускаются и работают только на ес­тественной характеристике.

В приводах грузоподъемных машин для плавной посадки гру­зов, например, на монтаже конструкций, а также для ускоренно­го опускания грузозахватных устройств, применяют двухскорост-ные асинхронные двигатели с соотношением скоростей 2:1; 8:3; 3:1; 10:3.

Ручные машины с электрическим приводом подключают к элек­тросети через преобразователи частоты с 50 на 400 Гц, что позво­ляет уменьшить их массу в 3,5 раза. Часто в приводах ручных ма­шин используют однофазные коллекторные электродвигатели с вы­сокой удельной мощностью на единицу массы и мягкой механи­ческой характеристикой. Коллекторные двигатели мало чувстви­тельны к колебаниям напряжения в питающей сети, устойчиво работают в режиме частых пусков, могут включаться в сеть без преобразователей. К их недостаткам можно отнести: высокую сто­имость и необходимость их обслуживания специалистами высо­кой квалификации.

Электродвигатели постоянного тока обеспечивают большую плавность пуска и торможения механизмов по сравнению с дви­гателями переменного тока. На рис. 3.8, а представлены механи­ческие характеристики приводов, работающих по системе трех-обмоточный генератор — двигатель. Они применяются, в част­ности, на экскаваторах средней мощности. Форма характеристи­ки может быть изменена соответствующим подбором ампер-вит­ков трех обмоток генератора: независимой, шунтовой и сериес-ной. На рис. 3.8, б показана механическая характеристика приво­да постоянного тока по системе генератор — двигатель с элект­ромашинными усилителями, применяемого на экскаваторах большой мощности. Такие характеристики имеют участки малой и повышенной жесткости, что позволяет применять их как в при­водах рабочих органов или исполнительных механизмов, требу­ющих плавности изменения скоростей рабочих движений, так и при стабильной скорости, независящей от изменения внешней нагрузки.