Асинхронные двигатели (рис. 8) состоят из неподвижных частей—статоров, подвижных — роторов, крышек и вентиляторов / и //. Устройство двигателя основано на взаимодействии вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, и тока, который наводится в замкнутой обмотке ротора.

Рис. 8. Асинхронные двигатели:
а — с короткозамкнутым ротором, б — с фазовым ротором (с контактными кольцами), в — «беличье колесо»; 1 — вентиляторы, 2 и 7 —роторы, 3 и 8 – крышки, 4 и 9 — статоры, 5 и 10 — отверстия для вентиляции, 6 – контактные кольца, 12 – щеткодержатели со щетками

Магнитное поле создается в воздушном зазоре двигателя под действием переменных токов, протекающих в обмотке статора. Оно наводит в обмотке ротора электродвижущую силу (э. д. с), под действием которой в обмотке возникает электрический ток. В результате взаимодействия вращающегося поля и тока ротора создается крутящий момент и ротор начинает вращаться в направлении вращения поля.

Скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля (синхронной) и называется асинхронной, откуда и получил название двигатель. Разница между асинхронной скоростью вращения ротора, выраженная в процентах от синхронной скорости, называется скольжением. При холостом ходе двигателя скольжение почти равно нулю и скорость вращения ротора почтя равна синхронной. С увеличением нагрузки скольжение двигателя увеличивается, а скорость вращения ротора падает.

Ротор представляет собой стальной вал, на который напрессован сердечник, собранный из изолированных друг от друга тонких листов электротехнической стали. На поверхности сердечника имеются пазы для укладки обмотки. Вал опирается на подшипники качения.

Роторы асинхронных двигателей изготовляют двух видов: короткозамкнутые и с контактными кольцами (фазовый ротор). Обмотка короткозамкнутого ротора 2 (рис. 8,.а) представляет собой цилиндрическую клетку, так называемое «беличье колесо» (рис. 8, в), состоящее из медных шин или алюминиевых стержней. Стержни этой обмотки вставляются без изоляции в пазы ротора и замыкаются накоротко по торцам кольцами.

Рис. 9. Включение обмоток статора асинхронного двигателя

Обмотка фазового ротора (рис. 8,6) выполнена изолированным проводом. Свободные концы обмотки подведены к контактным кольцам, расположенным на валу ротора. По кольцам скользят щетки, через которые обмотка ротора соединена с пусковым реостатом, включенным в цепь для уменьшения пусковых токов. Щетки прижимаются щеткодержателями с пружинами к кольцам.

Статор представляет собой литой чугунный корпус цилиндрической формы, на наружной поверхности которого имеются специальные приливы (лапы) для крепления двигателя. Внутри корпуса запрессован цилиндрический сердечник, изготовленный из тонких листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга слоем лака для уменьшения потерь на вихревые токи. На внутренней поверхности сердечника сделаны пазы для укладки трехфазной обмотки статора. Концы обмотки (рис. 9) выведены к контактным зажимам на щитке, расположенном на поверхности статора, и соединены между собой звездой (при напряжении сети 380 В) или треугольником (при напряжении сети 220 В). Таким образом, один и тот же двигатель может быть включен в сеть с напряжением либо 380, либо 220 В.

Все выводы асинхронных двигателей имеют стандартные обозначения. Начала обмоток статора обозначаются сочетаниями С1, L2 и СЗ, а концы — соответственно С4, С5 и Сб. Начала и концы обмоток ротора обозначаются сочетаниями Р1, Р2, РЗ и Р4, Р5, нулевая точка — цифрой «0».

Для охлаждения обмоток двигателя на валу роторов устанавливают вентиляторы (см. рис. 8), а статоры и крышки имеют вентиляционные отверстия.

К корпусу каждого электродвигателя прикреплена табличка с характеристикой двигателя и с указанием завода-изготовителя. На табличке указаны: номинальная мощность двигателя (кВт) при номинальной (полной) нагрузке, скорость вращения вала ротора (об/мин), величина коэффициента использования двигателя по мощности (cos ф), напряжение тока, на которое рассчитан двигатель при соединении обмоток статора звездой или треугольником, и сила тока ротора при номинальном напряжении. Рабочее напряжение двигателя и величина потребляемого тока указываются в виде дроби, у которой числитель соответствует величине напряжения, а знаменатель — величине тока.

Электрические двигатели характеризуются, кроме того, величиной максимального момента и перегрузочной способностью двигателя. Максимальным моментом называется наибольший момент, который может быть развит двигателем при плавном увеличении нагрузки на его валу. Перегрузочная способность двигателя—-отношение максимального момента к номинальному.

Допускаемая нагрузка двигателей определяется величиной относительной продолжительности включения (ПВ). Эта величина определяется как отношение суммы времени работы двигателя в течение цикла к общей продолжительности цикла работы крана. Величина ПВ для двигателей может иметь значения 15, 25, 40, 60 и 100%.

Установленные на автомобильных кранах двигатели работают в повторно-кратковременном режиме. При таком режиме короткие периоды работы двигателя чередуются с продолжительными периодами, в течение которых он отключен. ПВ такого режима работы не превышает 25%.

На автомобильных кранах обычно применяют электродвигатели серии МТ, МТБ и МТКВ. Конструктивное исполнение этих двигателей— закрытое, что предохраняет обмотку от воздействия влаги, пыли и колебаний температуры окружающей среды. Кроме того, узлы двигателей обладают повышенной механической прочностью, а применение теплостойкой изоляции обеспечивает повышение надежности двигателей при их малых габаритах.

Двигатели серии МТ и МТВ выпускают с фазовым ротором, а МТКВ —с короткозамкнутым. Буква В обозначает, что обмотка имеет теплостойкую изоляцию, позволяющую эксплуатировать двигатель в условиях высокой (выше 35° С) температуры окружающего воздуха.

Марка двигателя состоит из названия серии и ряда цифр. Первая цифра означает величину двигателя (по диаметру ста торных листов), вторая —указывает проведенную модернизацию, третья — определяет длину сердечника статора и-последняя —число полюсов. Например, марка двигателя МТКВ-311-8 расшифровывается так: двигатель короткозамкнутый, с теплостойкой изоляцией, третьей величины, модернизирован, первой длины, имеет восемь пар полюсов.

На автомобильных кранах в основном применяют двигатели с фазовым ротором, так как в них можно регулировать величину пусковых токов и пусковых моментов с помощью сопротивления, вводимого в цепь ротора. Перегрузочная способность этих двигателей при ПВ=25% равна 2,5—3,4.

Двигатели серии МТ1В с короткозамкнутым ротором характеризуются большим начальным пусковым моментом, превышающим номинальный в 2,6—3,1 раза. В то же время двигатели небольшой мощности (до 16 кВт) Ихмеют начальные пусковые токи, значительно превышающие номинальные (до 5 раз). Перегрузочная способность этих двигателей небольшая (1,8—2,5), а скорость их вращения нельзя регулировать. Поэтому двигатели с короткозамкнутым ротором устанавливают на автомобильных кранах редко и только для привода стреловой лебедки (К-162).

Для привода стреловой лебедки на некоторых кранах (К-67) устанавливают также асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и повышенным скольжением серии АОС. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором запускают при помощи магнитных пускателей, с фазовым ротором — при помощи контроллеров и пусковых сопротивлений, включаемых в цепь ротора двигателя.

Регулируют скорости асинхронных двигателей с фазовыми роторами изменением сопротивления ротора, для чего с помощью контроллера вводят или выводят из цепи часть пусковых сопротивлений. При вводе или шунтировании сопротивлений соответственно уменьшается или увеличивается скорость вращения двигателя.

Описанный способ регулирования является наиболее простым, но неэкономичным, так как связан со значительными потерями энергии в сопротивлениях. Кроме того, этим способом нельзя регулировать скорость вращения двигателя на холостом ходу, так как она при небольших нагрузках практически не зависит от величины сопротивления в цепи ротора.

Направление вращения ротора (реверсирование) асинхронного двигателя изменяют, изменяя направление вращения магнитного поля в обмотке статора. Для этого применяют реверсивные магнитные пускатели, контроллеры или перекидные рубильники, с помощью которых меняют схему соединения обмоток статора.

Синхронный генератор представляет собой электрическую машину, скорость вращения которой находится в строгом постоянном отношении к частоте сети переменного тока, от которой эта машина работает. Принципиальное устройство синхронного генератора такое же, как асинхронных двигателей. Синхронный генератор состоит из неподвижной части — статора и вращающейся части — ротора. В пазах статора расположена основная трехфаз-Ная обмотка. В пазы ротора, кроме основной обмотки, вложена Дополнительная трехфазная обмотка для питания схемы возбуждения генератора. Начала фаз дополнительной обмотки подведены к стабилизатору, а концы — к щеткам механического выпрямителя.

Ротор генератора выполнен явнополюсным. Обмотка ротора имеет последовательное соединение отдельных катушек, которые Установлены на. полюсные-сердечники. Концы обмотки ротора выведены по внутренней полости вала к механическому выпрямите-дю,густановленному на валу ротора.

Механический выпрямитель представляет собой разрезное кольцо, состоящее из рабочих и холостых ламелей, число которых равно числу полюсов генератора. Холостые ламели установлены между рабочими. Все ламели изолированы друг от друга прокладками. Рабочие ламели через одну соединены перемычками между собой, образуя две ветви: положительную (+) и отрицательную (—).

Щетки генератора с щеткодержателями соединены с корпусом генератора посредством траверсы. Щетки соединены попарно гибкими кабелями, образуя параллельные ветви, к которым подсоединены концы дополнительной обмотки статора.

Рис. 10. Схема соединения генератора и стабилизирующего устройства крана К-162:
1 — основная обмотка статора, 2 — обмотка ротора, 3 — кремниевый выпрямитель, 4 —-дополнительная обмотка статора, 5 — выводы обмоток генератора, 6 — компаундирующее сопротивление, 7 — реостат установки, 8 — выводы от компаундирующих трансформаторов к нагрузке, 9 — трансформаторы, 10 — выводы от стабилизирующего устройства

Самовозбуждение генератора происходит следующим образом. При приведении генератора во вращение с номинальной скоростью без нагрузки на зажимах (холостой ход) остаточный магнитный поток машины индуктирует небольшую остаточную э. д. с. в основной (рис. 10) и дополнительной обмотках статора, э. д. с. дополнительной обмотки вызывает соответствующий небольшой ток в замкнутой цепи, состоящей из реостата установки, компаундирующего сопротивления, дополнительной обмотки, кремниевого выпрямителя и обмотки ротора.

Протекание небольшого тока в обмотке ротора несколько увеличивает магнитный поток машины, что вызывает соответствующее возрастание э. д. с. дополнительной обмотки. Увеличение э. д. с. приводит к росту тока в обмотке ротора и, следовательно, к еще большему росту э. д. с. дополнительной обмотки. Этот процесс происходит до тех пор, пока в машинах не установится определенный магнитный поток. При этом напряжение генератора становится близким к номинальному (400 В), а реостатом установки добиваются нужного напряжения генератора в пределах 380—400 В.

При подключении к зажимам Генератора нагрузки по основной обмотке статора протекает ток, создающий в генераторе соответствующий магнитный поток статора. Этот поток направлен против магнитного потока, образованного обмоткой ротора. Для компенсации размагничивания потока статора и сохранения напряжения генератора на уровне номинального значения ток обмотки ротора при нагрузке должен быть увеличен тем больше, чем больше нагрузка.

Увеличение тока обмотки ротора при увеличении нагрузки производится автоматически посредством стабилизирующего устройства. В стабилизирующем устройстве предусмотрены компаундирующие трансформаторы и сопротивления. При прохождении тока нагрузки по первичной обмотке трансформатора во вторичной его обмотке протекает соответствующий ток, замыкающийся через компаундирующее сопротивление. В результате на компаундирующем сопротивлении имеет место падение напряжения, пропорциональное по величине току нагрузки, и возникает э. д. с. компаундирования. Величина этой э. д. с. обратно пропорциональна величине падения напряжения и, следовательно, зависит от нагрузки. Так как э. д. с. компаундирования суммируется с з. д. с. дополнительной обмотки, то в цепи, последовательно соединенной с обмоткой ротора, действует суммарная э. д. с, зависящая от нагрузки. Схема присоединения фаз обмоток у компаундирующих трансформаторов к цепи вспомогательной обмотки, а также маркировка обмоток выполнены так, чтобы обеспечить изменение тока обмотки ротора с целью поддержания постоянства напряжения при изменении нагрузки.

На автомобильных кранах применяют четырех- или шестипо-люсные генераторы серии ЕСС5 (единая серия синхронных генераторов).

Первая цифра индекса, следующая за обозначением серии, означает номер габарита генератора, вторая — номер длины, а последняя — число полюсов. После Цифр указывают шифр формы исполнения генератора. На автомобильных кранах применяют форму исполнения М101. Например, обозначение ЕСС5-83-6М101 читается следующим образом: генератор синхронный единой серии, восьмого габарита, третьей длины, шестиполюсный, исполнения М101.

Устройства для подвода тока. Электропривод автомобильных кранов предусматривает возможность питания двигателей от внеш-Ней электрической сети общего назначения. Для переключения электродвигателей с питания от генератора крана на питание от внещней сети служит силовой шкаф, устанавливаемый на ходовой Раме крана или в кабине базового автомобиля (под сиденьем) силовому шкафу электрический ток подводится по кабелю от силового распределительного ящика, установленного на подклю-чательном пункте рабочей площадки.

Силовой распределительный ящик представляет собой металлический шкаф, в котором смонтированы рубильник и плавкие предохранители. Включают и выключают рубильник рукояткой, выведенной через стенку шкафа наружу.

Основным типом кабеля является четырехжильный кабель КРПТ (рис. И). Три-жилы кабеля —фазовые рабочие, а четвертая — нулевая служит для заземления или зануления корпуса крана. Каждая из жил свита из отдельных тонких медных проволочек, что придает кабелю необходимую гибкость. Жилы имеют самостоятельную изоляцию: резиновое покрытие и обмотку из прорезиненной тканевой ленты.

Рис. 11. Устройство кабеля КРПТ:
1 — резиновый рукав, 2 ~ изоляция жил, 3 — прорезиненная ткань, 4 — токопроводя-щая жила, 5 — резиновое покрытие, 6 — обмотка из прорезиненной тканевой ленты, 7 — заземляющая жила

Сечение гибкого кабеля выбирают в зависимости от мощности, потребляемой электродвигателями крана. Фазовые жилы бывают сечением 25, ЗГЗ, 50 и 70 мм2. Сечение нулевого провода соответственно примерно в два раза меньше. Кабель рассчитан на напряжение до 500 В и на значительные механические воздействия, возникающие при его перемещении по грунтовой площадке.

Кабель подключают к крану через штепсельный разъем силового шкафа. Нулевой провод кабеля соединяют с клеммой зануления, предусмотренной на штепсельном разъеме.

В силовом шкафу размещены автоматические выключатели, предназначенные для защиты генератора и внешней сети от перегрузок, аппараты стабилизирующего устройства, штепсельный разъем для подключения кабеля, подводящего ток, и штепсельное гнездо для подключения внешней нагрузки. Электрические двигатели переключаются на питание от генератора или от внешней сети пакетным переключателем. От силового шкафа электроэнергия подается к кольцевому токосъемнику — устройству, передающему электроэнергию с неповоротной части крана на поворотную. Кольцевой токосъемник (рис. 12) состоит из контактных колец, смонтированных вместе с изоляционными кольцами и фланцами на полой стойке и закрепленных двумя гайками и шайбой. Жилы кабелей неповоротиой части крепят винтами к контактным кольцам с внутренней стороны.

Стойка с кольцами установлена на нижней раме крана. Фланцы скользят во время поворота платформы по фланцам. Последние стянуты траверсами, на которых закреплены щеткодержатели. Фланцы неподвижны относительно поворотном платформы.

Токоведущие и изолирующие части защищены от пыли и влаги щитком, изоляционными резиновыми втулками и кожухом.

На кранах применяют обычно кольцевые токосъемники серии К-3000 с девятью контактными кольцами.