Инженерные системы
Монтаж, ремонт и обслуживание котлов и колонок
Электропривод в строительстве
В строительстве применяются электроприводы, подразделяемые на следующие виды:
По характеру нагрузки – силовой (электродвигатель приводит в движение механизм с произвольной нагрузочной диаграммой) и тяговый (электродвигатель приводит в движение ходовой механизм движущейся машины).
По роду тока – переменного тока промышленной и повышенной частоты; постоянного и переменно-постоянного тока.
По характеру изменения параметров – регулируемый и нерегулируемый.
Для привода ряда строительных машин и оборудования служат электродвигатели переменного или постоянного тока. Обычно в этих приводах используют асинхронные электродвигатели трехфазного тока частотой 60 Гц с короткозамкнутым ротором, которые получили наибольшее распространение из-за простоты устройства. Их применяют в машинах и механизмах с длительно-непрерывным режимом работы (конвейерах, питателях, сортировках). Эти двигатели просты в управлении (кнопочное управление с магнитным пускателем), но имеют ряд недостатков: большой пусковой ток (в 5 раз превышающий номинальный); малый пусковой момент (1,4-2 номинальных); малую перегрузочную способность; для регулировки скорости необходимы дополнительные сложные устройства.
Для привода машин с поворотно-кратковременным режимом работы (строительных кранов, карьерных экскаваторов) применяют крановые асинхронные электродвигатели с большой способностью короткозамкнутые и с контактными кольцами. Крановые двигатели с контактными кольцами допускают в известных пределах регулирование скорости включением в цепь ротора элементов сопротивления. Последовательное включение сопротивления в цепь ротора уменьшает скорость его вращения, выключение сопротивления увеличивает скорость до номинальной.
Регулирование числа оборотов однофазного электродвигателя переменного тока небольшой мощности может осуществляться электронным регулятором, плавно изменяющим подачу напряжения на обмотку возбуждения электродвигателя, тем самым осуществляющим бесступенчатое регулирование частоты вращения якоря электродвигателя.
Перегрузочная способность крановых электродвигателей с контактными кольцами при продолжительности включения ПВ 25% равна 2,5-3,4.
На башенных, козловых и мостовых кранах, как правило, применяют многомоторный электропривод переменного тока с использованием асинхронных крановых двигателей с контактными кольцами.
При необходимости регулировать число оборотов в широком диапазоне применяют электродвигатели постоянного тока. Обычно их используют в комбинированных дизель-электрических приводах экскаваторов и кранов большой мощности. В таком случае питание каждого из Двигателей осуществляется от генератора постоянного тока, смонтированного на самой машине и приводимого во вращение двигателем внутреннего сгорания (дизелем) или сетевым электродвигателем переменного тока.
Для привода ручных электрических машин мощностью до 0,6 кВт применяют встроенные асинхронные коллекторные электродвигатели однофазного или трехфазного тока. Для более мощных ручных машин применяют асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутых, ротором на токе нормальной (50 Гц) или повышенной частоты (200 Гц) напряжением 220 и 36В. Для питания электродвигателей повышенной частоты необходимы преобразователи частоты тока, а для электродвигателей напряжением 36 В – понижающие трансформаторы.
Ручные машины с электродвигателем, работающим на токе повышенной частоты при одинаковой мощности имеют меньшие габариты и массу двигателей по сравнению с машинами, работающими на токе нормальной частоты.
Для управления электроприводом строительных машин применяют различную пускорегулирующую и защитную аппаратуру, в том числе пакетные выключатели с переключателями, автоматические выключатели, контроллеры и командоконтроллеры; в числе аппаратуры автоматического управления – контакторы, магнитные пускатели, конечные выключатели и защитную аппаратуру, плавкие предохранители, максимальное токовое реле, тепловое реле и др.
Подключение и установка водонагревателей в квартире с гарантией в Санкт-Петербурге
Классификация электропривода
Общие сведения об электроприводе
История развития электропривода
Первый электрический привод был осуществлен в 1838 г. петербургским академиком Б. С. Якоби, который на основе разработанного им в 1834 г. двигателя постоянного тока с вращающимся валом использовал его с питанием от гальванической батареи для привода гребных колес прогулочного катера. Вместе с тем, отсутствие экономически целесообразных источников электрической энергии не позволяло на том уровне развития электрического привода использовать его в производстве.
По существу электрический привод стали внедрять в производство и заменять им тепловой и другие приводы машин и механизмов после разработки русским инженером-электротехником М. О. Доливо-Добровольским в 1889-1891 гг. системы производства, распределения и потребления трехфазного переменного тока, в том числе разработки им трехфазного асинхронного двигателя. Очевидные экономические преимущества централизованного производства электроэнергии трехфазного переменного тока и простота ее распределения привели к тому, что электрический привод, постепенно вытесняя другие виды привода машин и механизмов, занял главенствующее место во многих отраслях народного хозяйства.
Исторически сложилось так, что электрический привод из-за своего исключительного значения и широкого распространения, в результате которого на долю ЭП приходится потребление свыше 60 %вырабатываемой в стране электроэнергии, выделен из общих технологических электроустановок для отдельного рассмотрения.
Электрический привод
Электрическим приводом называют электромеханическую систему, состоящую в обобщенном виде из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств и предназначенную для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением (рис. 1.1).
Основное назначение электропривода как технологической электроустановки – преобразование электрической энергии в механическую энергию движения исполнительных органов машин и механизмов. В отдельных случаях при реализации генераторных режимов торможения возможно и обратное преобразование энергии.
Электродвигательное устройство обеспечивает непосредственное преобразование электрической энергии в механическую.
Преобразовательное устройство осуществляет преобразование электрической энергии источника в необходимый для электродвигательного устройства вид. В простейшем случае функции преобразовательного устройства в электроприводе выполняет различного рода коммутационная аппаратура: контакторы, магнитные пускатели, тиристорные коммутаторы и т. д. В более сложном случае – управляемые полупроводниковые преобразователи: выпрямители, регуляторы напряжения, преобразователи частоты и т. д.
Рис. 1.1. Функциональная схема автоматизированного электропривода:
М – электродвигательное устройство; ПРБ – преобразовательное устройство; ПРД – передаточное устройство; УУ – управляющее устройство.
Передаточное устройство механическую энергию электродвигательного устройства преобразует в вид, необходимый для потребителя механической энергии. В качестве передаточного устройства в электроприводе используют муфты, ременные и цепные передачи, редукторы. По функциональному назначению передаточное устройство сходно с преобразовательным с тем лишь отличием, что преобразовательное преобразует электрическую энергию, а передаточное – механическую.
Потребители механической энергии – это исполнительные органы рабочих машин и механизмов различных технологических установок.
Преобразовательное, электродвигательное и передаточное устройства образуют энергетическую часть электропривода.
Информационную часть электропривода представляет управляющее устройство, которое в ряде случаев классифицируют как информационно-управляющее. Оно на входе получает сигналы задания и обратных связей, а на выходе вырабатывает сигналы управления энергетической частью электропривода. В состав управляющего устройства высокого уровня включают микропроцессорные средства, микро- и мини-ЭВМ.
Важный энергетический показатель электропривода – это коэффициент полезного действия (к. п. д.), значение которого при пренебрежении сравнительно малым потреблением электроэнергии устройством управления определяется выражением
(1.1)
где 
, 
, 
, 
– соответственно к. п. д. электропривода, преобразовательного, электродвигательного и передаточного устройств.
Так как значения к. п. д. преобразовательного и передаточного устройств достаточно близки к единице и мало зависят от степени нагрузки, то в целом к. п. д. электропривода определяется значением к. п. д. электродвигательного устройства. Как известно, он тоже достаточно высокий и для электродвигателей вращательного движения составляет при номинальной нагрузке 60-95 %. Меньшие значения к. п. д. соответствуют тихоходным электродвигателям малой мощности. При мощностях же свыше 1 кВт номинальное значение к. п. д. электродвигателей, а соответственно и электропривода, как правило, превышает 70 %.
Преимущества электропривода – малый уровень шума при работе и отсутствие загрязнения окружающей среды, широкий диапазон мощностей и угловых скоростей, доступность регулирования угловой скорости и соответственно производительности технологических установок, относительная простота автоматизации, монтажа и эксплуатации по сравнению с тепловыми двигателями, например внутреннего сгорания.
Классификация электропривода
По основным характерным признакам электроприводы классифицируют следующим образом.
По способу передачи механической энергии исполнительному органу технологической установки различают: групповой, одиночный, индивидуальный и взаимосвязанный электропривод. В групповом электроприводе электродвигатель приводит в движение несколько исполнительных органов одной или нескольких рабочих машин. В одиночном – один исполнительный орган. В индивидуальном – отдельные части электродвигателя представляют собой часть исполнительного органа, например двигатель и исполнительный орган в виде моторколеса. Во взаимосвязанном электроприводе несколько двигателей осуществляют привод одного исполнительного органа, например привод тягового органа протяженного конвейера несколькими электродвигателями.
По наличию механического передаточного устройства выделяют редукторный электропривод и безредукторный. В редукторном электродвигатель передает вращательное движение передаточному устройству, содержащему редуктор. В безредукторном передача движения от электродвигателя осуществляется либо непосредственно рабочему органу, либо через передаточное устройство, не содержащее редуктор.
По роду тока и виду электродвигательного устройства различают электроприводы переменного и постоянного тока; асинхронные, синхронные, вентильные и др.
По принципу управления угловой скоростью и положением исполнительного органа различают электропривод: нерегулируемый, регулируемый, следящий, программно-управляемый, адаптивный. Нерегулируемый – предназначен для приведения в действие исполнительного органа рабочей машины с одной рабочей скоростью, параметры привода изменяются только в результате возмущающих воздействий. Регулируемый – для сообщения неизменяемой или изменяемой скорости исполнительному органу машины, параметры привода могут изменяться под воздействием управляющего устройства. Следящий – автоматически отрабатывающий перемещение исполнительного органа рабочей машины с определенной точностью в соответствии с произвольно меняющимся задающим сигналом. Программно-управляемый – управляемый в соответствии с заданной программой. Адаптивный – автоматически избирающий структуру или параметры системы управления при изменении условий работы машины с целью выработки оптимального режима.
По виду используемого преобразовательного устройства различают электроприводы следующих систем: УВ-Д (управляемый выпрямитель – двигатель), ШИП-Д (широтно-импульсный преобразователь – двигатель), МУ-Д (магнитный усилитель – двигатель), ТРН-АД (тиристорный регулятор напряжения – асинхронный двигатель), ПЧ-АД (преобразователь частоты – асинхронный двигатель) и др.
По степени (уровню) автоматизации электропривод может быть: неавтоматизированным, автоматизированным и автоматическим. Неавтоматизированные электроприводы – с ручным управлением, в производственных процессах по требованиям обеспечения безопасности производства не используют. Автоматизированные электроприводы – управляемые автоматическим регулированием параметров; наиболее распространены асинхронные электроприводы мощностью до 200 кВт с синхронными частотами вращения от 750 до 3000 об/мин, которые имеют невысокую стоимость, просты в монтаже и эксплуатации и обладают повышенной надежностью по сравнению с другими типами электроприводов. Автоматические электроприводы – в которых управляющее воздействие вырабатывается автоматическим устройством без участия оператора, обеспечивают гибкое управление технологическими процессами и их полную автоматизацию на основе аппаратных либо программных средств.
Литература
2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. – 6-е изд., доп. и перераб. – М.: Энергоиздат, 1981. – 576 с., ил.
Электропривод в строительстве
В строительстве применяются электроприводы, подразделяемые на следующие виды:
— по назначению – главный и вспомогательный;
— по направлению вращения – реверсивный и нереверсивный;
— по числу двигателей – однодвигательный (один электродвигатель приводит в движение механизм);
групповой – один электродвигатель приводит в движение несколько механизмов;
многодвигательный – каждый из нескольких электродвигателей приводит в движение один механизм рабочей машины.
По характеру нагрузки – силовой (электродвигатель приводит в движение механизм с произвольной нагрузочной диаграммой) и тяговый (электродвигатель приводит в движение ходовой механизм движущейся машины).
По роду тока – переменного тока промышленной и повышенной частоты; постоянного и переменно-постоянного тока.
По характеру изменения параметров – регулируемый и нерегулируемый.
Для привода ряда строительных машин и оборудования служат электродвигатели переменного или постоянного тока. Обычно в этих приводах используют асинхронные электродвигатели трехфазного тока частотой 60 Гц с короткозамкнутым ротором, которые получили наибольшее распространение из-за простоты устройства. Их применяют в машинах и механизмах с длительно-непрерывным режимом работы (конвейерах, питателях, сортировках). Эти двигатели просты в управлении (кнопочное управление с магнитным пускателем), но имеют ряд недостатков: большой пусковой ток (в 5 раз превышающий номинальный); малый пусковой момент (1,4-2 номинальных); малую перегрузочную способность; для регулировки скорости необходимы дополнительные сложные устройства.
Для привода машин с поворотно-кратковременным режимом работы (строительных кранов, карьерных экскаваторов) применяют крановые асинхронные электродвигатели с большой способностью короткозамкнутые и с контактными кольцами. Крановые двигатели с контактными кольцами допускают в известных пределах регулирование скорости включением в цепь ротора элементов сопротивления. Последовательное включение сопротивления в цепь ротора уменьшает скорость его вращения, выключение сопротивления увеличивает скорость до номинальной.
Регулирование числа оборотов однофазного электродвигателя переменного тока небольшой мощности может осуществляться электронным регулятором, плавно изменяющим подачу напряжения на обмотку возбуждения электродвигателя, тем самым осуществляющим бесступенчатое регулирование частоты вращения якоря электродвигателя.
Перегрузочная способность крановых электродвигателей с контактными кольцами при продолжительности включения ПВ 25% равна 2,5-3,4.
На башенных, козловых и мостовых кранах, как правило, применяют многомоторный электропривод переменного тока с использованием асинхронных крановых двигателей с контактными кольцами.
При необходимости регулировать число оборотов в широком диапазоне применяют электродвигатели постоянного тока. Обычно их используют в комбинированных дизель-электрических приводах экскаваторов и кранов большой мощности. В таком случае питание каждого из Двигателей осуществляется от генератора постоянного тока, смонтированного на самой машине и приводимого во вращение двигателем внутреннего сгорания (дизелем) или сетевым электродвигателем переменного тока.
Для привода ручных электрических машин мощностью до 0,6 кВт применяют встроенные асинхронные коллекторные электродвигатели однофазного или трехфазного тока. Для более мощных ручных машин применяют асинхронные двигатели трехфазного тока с короткозамкнутых, ротором на токе нормальной (50 Гц) или повышенной частоты (200 Гц) напряжением 220 и 36В. Для питания электродвигателей повышенной частоты необходимы преобразователи частоты тока, а для электродвигателей напряжением 36 В – понижающие трансформаторы.
Ручные машины с электродвигателем, работающим на токе повышенной частоты при одинаковой мощности имеют меньшие габариты и массу двигателей по сравнению с машинами, работающими на токе нормальной частоты.
Для управления электроприводом строительных машин применяют различную пускорегулирующую и защитную аппаратуру, в том числе пакетные выключатели с переключателями, автоматические выключатели, контроллеры и командоконтроллеры; в числе аппаратуры автоматического управления – контакторы, магнитные пускатели, конечные выключатели и защитную аппаратуру, плавкие предохранители, максимальное токовое реле, тепловое реле и др.