книги / Электрооборудование одноковшовых экскаваторов
..pdfшек реверсивных контакторов. Контроллеры выпускают ся защищенного' исполнения (рис. 3-7). Его контактная система, состоящая из кулачковых шайб 1 и кулачково го барабана 2, встроена в литой корпус 3, закрываемый съемной крышкой 4. В дне корпуса предусмотрены от верстие для ввода проводов и болт заземления 12.
Кулачковые элементы, смонтированные на изолиро ванной рейке 5, состоят из изолятора 6, рычага 10 с мо-
стиковым контактом 7 на |
одном |
конце и роликом 11 |
с пружиной 8 — на другом |
и неподвижных контактов 9 |
|
с зажимами для присоединения |
проводов. |
Кулачковый барабан имеет стальной вал с изоля ционными кулачковыми шайбами, который вращается в подшипниках качения. При повороте барабана выступ или впадина кулачковой шайбы набегает на ролик ры чага, заставляя последний поворачиваться вокруг оси, соединяющей рычаг с изолятором. Поворот рычага вы зывает соответственно размыкание или замыкание кон тактов. У командокоитроллеров механизмов подъема и напора типа ЭК-8200 вал приводится рукояткой 15, на саженной на конец вала, а у КК типа ЭК-8250 механиз
ма поворота — педалями, связанными с сектором. Сектор соединен с валом посредством зубчатой передачи. Ру коятка подъема и напора фиксируется на всех положе ниях храповым механизмом; она может отклоняться в обе стороны от нейтрального (вертикального) положе ния на 45° «на себя» и «от себя» (обычно на четыре положения в каждую сторону). На всех экскаваторах принято, чтобы положениям рукоятки КК «от себя» соответствовали спуск ковша или выдвижение рукояти экскаватора в забой, а положениям «на себя» — подъем ковша или движение рукояти из забоя.
Ножные педали поворота могут поворачиваться вниз от нулевого положения на 15°; правая педаль служит для поворота платформы направо, левая — налево. У КК поворота храпового механизма нет и педали не фикси руют кулачковый барабан, но имеется пружина, осу ществляющая самовозврат педалей в нулевое положе ние.
На ручных КК установлены по две кнопки. На одну из них, встроенную в корпус, воздействуют при помощи рычага 14 с возвратной пружиной 13, а на другую — при помощи кнопочной головки 16.
6—390 |
81 |
Командоконтроллеры рассчитаны на напряжение до 500 В. Допустимый длительный ток 10 А. Контакты об ладают разрывной способностью на 2,5 А при 110 В по стоянного тока.
Сельсинный командоаппарат (СКА) применяется на современных экскаваторах взамен кулачковых КК, бла
Ч |
|
годаря |
чему |
достигается |
|||||
|
бесступенчатое изменение |
||||||||
С1 о |
|
скорости привода. Схема |
|||||||
|
|
СКА |
построена |
с |
приме |
||||
|
|
нением |
бесконтактных |
||||||
-ОН |
|
сельсинов типа БС-501. |
|||||||
С1 = |
гЧ |
Сельсин |
представляет |
||||||
собой |
|
малогабаритную |
|||||||
|
|
электрическую |
индукци |
||||||
в61 |
онную |
машину |
перемен |
||||||
'гг |
|
ного |
тока, |
выполненную |
|||||
Л | |
подобно |
асинхронному |
|||||||
сг |
|||||||||
|
двигателю с |
фазным |
ро- |
||||||
ZB = -% |
l j lИ |
||||||||
'тором. |
Сельсины |
имеют |
|||||||
Ч>Н |
|
две |
обмотки: |
однофаз |
|||||
Рис. 3-8. Электрическая |
схема |
ную, |
расположенную |
на |
|||||
статоре, |
и |
трехфазную |
|||||||
сельсинного командоаппарата. |
|||||||||
|
|
на роторе (принцип |
дей |
ствия сельсина не зависит от места расположения
каждой |
обмотки). Однофазная' |
обмотка |
питается |
(рис. 3-8) |
переменным током и |
создает |
пульсирую |
щий магнитный поток возбуждения Фв. Этот поток про низывает обмотки ротора и индуктирует в них э. д. с., амплитуда и фаза которых зависят от угла между осью
обмотки возбуждения и. осью |
соответствующей |
обмотки |
||
ротора. |
Так в обмотке |
Р1 |
наводится максимальная |
|
э. д. с. |
( £ i= £ MaKcb так |
как |
ее ось совпадает |
с осью |
обмотки возбуждения. В обмотках Р2 и РЗ э. д. с. рав ны £ 2=£з=£макс/2 и по отношению к Е± находятся в противофазе. При вращении ротора с помощью ру коятки амплитуды и фазы э. д. с. роторных обмоток из меняются. Конструкция ротора в бесконтактном сельси не не имеет скользящих контактов (колец) и выполнена так, что при его повороте эти э. д. с. изменяются по си нусоидальному закону.
У СКА выходное напряжение должно изменяться приблизительно пропорционально углу поворота ротора сельсина и выпрямляться, а его полярность должна
82
изменяться в соответствии со знаком угла поворота сель сина («на себя» или «от себя»). Поэтому к обмоткам ротора через двухполупериодные выпрямители 1В и 2В включены два балластных резистора Рб,\ и Re,2, зашунтированных' сглаживающими емкостями С/, С2.
К точкам А и Б последовательно соединенных бал ластных резисторов, имеющих одинаковую полярность, параллельно подключается нагрузка Rn (обмотка уси лителя). При нулевом положении СКА токи, проходящие по балластным резисторам, одинаковы по величине, сле довательно, будут одинаковые падения напряжения
UR = 0 R . Поскольку нагрузка Ra включена |
на |
разности указанных падений напряжения (выводы |
А |
и 5), то ток по ней не проходит. При повороте ротора, допустим, до совпадения оси обмотки возбуждения с осью обмотки ротора Р1, ток этой обмотки увеличива ется, а ток обмотки РЗ уменьшается. Вследствие полу чившейся разности напряжений UR^ ^—UR ъ~^и
по цепи нагрузки начинает проходить ток по направле нию от А к Б. С поворотом ротора в другую сторону до совпадения оси обмотки возбуждения с осью обмотки РЗ ток по нагрузке Ru будет уже проходить от Б к А.
3-5. ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА ГЛАВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
Генератор постоянного дока применяется на много двигательных экскаваторах в качестве управляемого электромашинного преобразователя тока в системе Г—Д (см. рис. 3-1), подробное описание которой дается в гл. 4.
Принцип работы простейшего генератора поясняется на рис. 3-9, где схематически изображен генератор с кольцевым якорем 3, кольцевой обмоткой якоря 4 и двумя основными полюсами 5. Постоянный ток / в, про ходящий через обмотку возбуждения, намагничивает по люсы. N и S, вследствие чего между ними образуется неподвижный магнитный поток (основное поле) Фв.
При вращении якоря в той части витков обмотки, которые расположены на поверхности его и пересекают силовые линии основного поля (активные стороны вит ков), индуцируется э. д. с. Направление э. д. с., опреде ляемое правилом правой руки, в проводниках обмотки под полюсом N и под полюсом 5 противоположное (ука
6* |
83 |
заны соответственно точками и крестиками). Таким об разом, в проводниках обмотки якоря индуцируется пе ременная э. д. с. Для получения во внешней цепи тока постоянного направления необходимо в конструкцию ма шины переменного тока внести добавочное устройство, позволяющее при наличии переменной э. д. с. в провод никах якоря получить постоянное по направлению на пряжение на выводах машины. Это добавочное приспо собление для выпрямления переменной э. д. с. называют
коллектором.
Рас. 3-9. Схема прохождения тока генератора при различном расположении катушки якоря.
а — под северным полюсом; б — на нейтральной линии; в — под южным по люсом.
Рассмотрим устройство и действие коллектора, когда на якоре находится только одна катушка обмотки. В этом случае коллектор состоит из двух полуколец (пластин) 1 и 2, изолированных друг от друга и от кор пуса. Коллектор насаживается на вал и вращается вме сте с якорем машины. К пластинам коллектора прижи маются с двух сторон неподвижные графитовые щетки А и Б. Один конец катушки присоединен к пластине коллектора /, а другой — к пластине 2. Когда катушка находится под северным полюсом, щетка А касается пластины /, а щетка Б — пластины 2. При повороте якоря по часовой стрелке на 90° катушка расположится на нейтральной линии ВГ (рис. 3-9,6), щетки А и Б замкнут обе пластины коллектора, т. е. катушка будет
.замкнута накоротко. |
Условная, линия |
ВГ называется |
н е й т р а л ь н о й или |
ф и з и ч е с к о й |
(электрической) |
н е й т р а л ь ю , потому что при переходе через нее актив-
84
ные стороны витков катушки не пересекают магнитные силовые линии, и в них ие возникает э. д. с., а следова тельно, и ток.
При дальнейшем повороте якоря катушка входит в область южного полюса (рис. 3-9,в). Наведенная в ней э. д. с. имеет теперь обратное направление. Если бы концы катушки были присоединены ие к пластинам, а к кольцам, то с изменением направления э. д. с. в ка тушке изменилось бы направление тока во внешней це пи. В действительности же в момент перехода катушки
1167, i ег
/ X \ //\\ |
/X |
f |
v |
Т/ч |
|
X1
\/ \■ t
V |
\ '— |
|
т |
|
|
б) |
|
Рис. 3-10. Кривая изменения |
пульсирующего тока |
генератора, |
а — с одной катушкой; б — с |
четырьмя катушками на |
якоре. |
через нейтральную линию, когда в ней изменяется на правление э. д. с., происходит одновременный переход пластины коллектора из-под одной щетки к другой (пла стина 1 переходит из-под щетки А под щетку Б, а пла стина 2 из-под щетки Б под щетку А). Поэтому направ ление тока во внешней цепи не изменяется.
Следовательно, в генераторе преобразуется перемен ная э. д. с., индуктированная в обмотке якоря, в по стоянную э. д. с-. Е, действующую между щетками А и Б коллектора. В этом и заключается принцип действия коллектора. Ток будет постоянным только по направле нию, по величине же он переменный и изменяется по кривой, изображенной на рис. 3-10. Такой, ток называют п у л ь с и р у ю щ и м . Наибольшее значение напряжение и ток имеют, когда проводники катушки находятся под серединами полюсов. Пульсирующий ток малопригоден для практических целей. Пульсацию тока можно значи тельно уменьшить (рис. 3-10,6), если на якоре поместить большее число катушек, а на коллекторе соответствую щее число пластин.
Рассмотрим подробнее физические процессы, проис ходящие при работе генератора на внешнюю ‘ нагрузку
85
и в случае перехода щетки с одной коллекторной пла стины на другую.
Процесс коммутации и реакции якоря. В витках якор ной обмотки в моменты перехода их из одной области полюса, как указывалось выше, в другую происходит изменение направления тока (см', рис. 3-9,а и в). Этот процесс называется коммутацией.
Процесс коммутации сложен. Для его пояснения на рис. 3-11,а—в в упрощенном виде изображены три мо мента взаимного расположения коллекторных пластин
Рис. 3-11. Процесс коммутации тока на коллекторе.
(обмотки) и щеток при вращении якоря. На рис. 3-11,а щетка на коллекторной пластине 1. Ток в этом случае поступает из витков обмотки, находящихся под разными полюсами к пластине 1 и далее через щетку — во внеш нюю цепь. На рис. 3-11,6 щетка находится на коллек торной пластине 2. При этом ток в проводниках аб и бв изменил направление на обратное. На рис. 3-11,в щетка занимает промежуточное положение по сравнению с дву мя предыдущими случаями, замыкая одновременно обе пластины 1 и 2. При этом в короткозамкнутом витке абв согласно закону Леица возникает э. д. с. самоиндукции, препятствующая изменению тока при переходе коллек торной пластины 1 из-под щетки. Эта э. д. с. стремится поддержать прежнее направление тока в проводнике аб
и бв (такое, как было на рис. 3-11,а). Из |
рис. 3-11,в, на |
||
котором сплошными стрелками показан |
ток нагрузки, |
||
а штрихами — ток,, вызванный |
э. |
д. с. |
самоиндукции, |
видно, что в проводнике а1 |
оба |
тока |
складываются, |
а в проводнике в2 — вычитаются. Естественно, что плот ности тока на сбегающем конце щетки за счет тока!', образуемого э. д. с. самоиндукции,, при коммутации уве личивается, а на набегающем — уменьшается.
86
в сторону вращения якоря. Чем больше нагрузка гене ратора, тем сильнее искажается реакцией якоря основ ное поле и, следовательно, тем больше угол смещения физической нейтрали. Смещение физической нейтрали отрицательно влияет иа коммутацию.
Смещение |
физической |
нейтрали |
при |
нагрузке |
(рис. 3-12,6) |
приводит к |
тому, что в |
месте |
токосъема |
магнитные силовые линии уже не будут перпендикуляр ны к геометрической нейтрали ДЕ, и активные стороны катушки их пересекают (а не скользят). Тогда в катуш ке, замыкаемой щеткой (рис. 3-9,6), появятся э. д. с. и ток, и щетки станут искрить. Для устранения этого явления и обеспечения безыскровой,коммутации в гео метрической нейтрали устанавливаются дополнительные полюсы ДП, обмотка которых включается последова тельно с обмоткой якоря (рис. ЗД2,а). Полярность об моток ДП согласовывается с полярностью основной об мотки возбуждения таким образом, чтобы при нагрузке генератора поток, создаваемый током нагрузки в об мотке ДП, был направлен навстречу потоку реакции
якоря |
и компенсировал его (см. направление' потока |
Фдп |
на рис. 3-12>а). Значение потока Фдп должно за |
висеть от нагрузки (так как чем она больше, тем больше искажается поле на нейтральной линии), что и достига ется включением обмотки ДП последовательно с обмот кой якоря.
Полюсы ДП не в состоянии компенсировать сгущения силовых магнитных линий под сбегающими краями по люсов, вызванного потоком реакции якоря (рис. 3-12,6). При пересечении витками якоря этих зон под полюсами, где индукция усилена, в них индуктируется э. д. с. боль шего значения. В результате этого повышается напря жение, действующее между соседними пластинами кол лектора, к которым присоединены витки, что ,может вы
звать электрическую дугу между последними. Поэтому крупные машины постоянного тока, как правило, снаб жаются компенсационной обмоткой, которая выполняет ся в полюсных башмаках (наконечниках) и включается последовательно с обмоткой якоря (как и обмотка дополнительных полюсов), действуя против потока реак ции якоря Фя. В результате происходит полная компен сация поперечного потока, реакции якоря и устраняются все вызываемые им вредные последствия.
88
Машины, |
снабженные компенсационной |
обмоткой, |
называются |
к о м п е н с и р о в а н и ы м и. Такие |
машины, |
как правило, применяются на мощных экскаваторах ти пов ЭКГ-8, ЭШ-15/90, а на экскаваторах типов С и Э-2503, ЭКГ-4,6 генераторы и двигатели не компенси рованы.
В некоторых случаях для уменьшения искрения под щетками их смещают с геометрической нейтрали в на правлении физической нейтрали. При этом смещается и поле якоря, в результате чего возникают как попереч ная Фд (направление которой перпендикулярно направ лению основного поля),- так и продольная Ф<* состав ляющие реакции якоря. Наличие продольной составляю щей реакции якоря Ф^, действующей по оси основного поля согласно или встречно последнему, при значитель ной нагрузке вызывает существенное увеличение или уменьшение результирующего магнитного потока; дей ствие потока Ф(/ может вызвать даже самовозбуждение генератора.
Возбуждение генератора и характеристики холостого хода. Под возбуждением понимается создание потока Фв, необходимого для получения постоянной э. д. с. Е на выводах генератора (между щетками А и Б на рис. 3-9):
Е=/гапФп, |
(3-1) |
где. ke— конструктивная постоянная, |
зависящая от па |
раметров данной машины. |
|
Как видно из (3-1), при постоянной частоте враще ния якоря n=c6nst, э. д. с. пропорциональна магнитному потоку возбуждения Фп, который зависит от магнитодви
жущей (м. д. с.). |
(3-2) |
F=IaWn, |
где wB— число витков обмотки возбуждения.
Эта зависимость Ф—f(F) называется кривой намаг ничивания машины (рис. 3-13). Она дает представление о характере и степени насыщения магнитной системы генератора. В связи с насыщением магнитопровода ма шины линейность характеристики (участок 1) наруша ется (точка А) и получается излом характеристики (участок 2— зона насыщения).
Если по оси ординат отложить масштаб-в вольтах, так как £ Г= Ф , то кривая (рис. 3-13) уже представляет характеристику холостого хода (х. х.) генератора, т. е.
S9
зависимость Er= f(F v). Генераторы обычно рассчитыва ют так, чтобы их номинальному напряжению по харак теристике х. х. соответствовала точка А (рис. 3-13), ле жащая в начале области магнитного насыщения.
Вследствие явления гистерезиса — отставания изме нения потока Ф от м. д. с. — на ри с/3-13 кривая намаг ничивания имеет вид узкой петли; нижняя часть петли
|
|
|
соответствует нарастанию |
||||||||
|
|
|
м. д. с. |
(тока |
/ в), |
а верх |
|||||
|
|
|
няя — ее |
уменьшению. |
|||||||
|
|
|
Поэтому после номиналь |
||||||||
|
|
|
ного |
режима |
работы |
и |
|||||
|
|
|
отключения |
возбуждения |
|||||||
|
|
|
имеет |
место |
остаточный |
||||||
|
|
|
поток Фост, а следователь |
||||||||
|
|
|
но, |
и остаточная |
э. |
д. |
с. |
||||
|
|
|
на |
выводах |
генератора |
||||||
|
|
|
^ОСТ,Г* |
Для |
машин |
сред |
|||||
Рис. 3-13. Кривая |
намагничи |
ней |
if |
большой |
мощно |
||||||
сти |
эта |
величина |
|
может |
|||||||
вания магнитной системы ма |
быть |
значительной |
и со |
||||||||
шины постоянного тока. |
|||||||||||
Если не |
принять |
мер для ее |
ставлять |
3— 5% |
|
-^ном- |
|||||
ограничения, |
то под дей- |
||||||||||
. ствием |
£ 0Ст,г при |
подключении |
к |
щеткам |
генератора |
якорной цепи двигателя последний может начать вра
щаться с небольшой |
так называемой п о л з у ч е й |
с к о |
|
р о с т ь ю , |
^то нежелательно, когда требуется полная |
||
остановка |
рабочего |
механизма. Под действием |
Е0ст,г |
у генератора с параллельной обмоткой возбуждения возможно самовозбуждение.
Генератор постоянного тока может иметь несколько обмоток возбуждения, которые в зависимости от схемы их подключения И питания подразделяются на независи мую, параллельную (шунтовую) и последовательную.
На экскаваторах до недавнего времени широко при менялись генераторы с независимым возбуждением (см. рис. 3-9,а), а в последние годы со смешанным возбуж дением, в основном с независимым и параллельным возбуждение_м (см. рис. 3-1). На рис. 3-9,а магнитный поток Фв генератора создается раположенной на главных полюсах обмоткой независимого возбуждения ОНГ. Об мотка питается от постороннего источника электриче
ской энергии — возбудителя, |
например |
от усилителя |
СМУ (см. рис. 3-1). |
V |
* |
90