Крановые электродвигатели работают в тяжелых условиях, поэтому для увеличения прочности и улучшения теплоотдачи они имеют стальной литой корпус с ребристой поверхностью. Двигатели снабжены водозащитной изоляцией, которая обеспечивает их нормальную эксплуатацию на открытом воздухе. Статор электродвигателя изготовляют из тонких (0,5 мм) листов электротехнической стали. В пазах статора размещены обмотки с выведенными на зажимы концами. Фазный ротор, как и статор, изготовляют из электротехнической стали. Пластины укреплены на сердечнике, напрессованном на валу.

В двигателях применяют электроизоляционные материалы с различными характеристиками по нагреву, урановые двигатели серий MTF и MTKF имеют изоля-обш Класса выдерживающую нагрев до 155 °С. Для непромышленных двигателей, работающих в более легких условиях, используют изоляцию класса А (До 105 °С). Ранее выпускавшиеся крановые двигатели серий МТ, МТБ, МТКВ имели изоляцию класса В, выдерживающую нагрев до 130 °С.

Заводы изготовляют электродвигатели с одним или двумя выступающими концами вала. Концы валов двигателей 0-3-го габаритов — цилиндрические, 4-7-го габаритов — конические.

Первая цифра в марке кранового электродвигателя обозначает условный габарит двигателя, принятый по диаметру пакета статора, вторая цифра -условную длину статора, третья — число полюсов.
Обмотка статоров электродвигателей катушечная, однослойная или двухслойная, намотанная из круглого провода, обмотка ротора (для фазных роторов) однослойная, катушечная. Статоры и роторы пропитывают изоляционными лаками или компаундами. Для статоров и роторов изготовляемых в настоящее время электродвигателей серии MTF и статоров короткозамкнутых электродвигателей серии MTKF применены обмоточные провода ПЭТ-155 класса нагревостойкости F. Эти двигатели имеют повышенную перегрузочную способность при сравнительно небольших токах и .малом времени разгона. Начала обмоток ротора выведены к трем контактным кольцам на валу ротора. Токосъемный механизм ротора выполнен с постоянно прилегающими щетками, что позволяет реверсировать двигатель.

Короткозамкнутые двигатели имеют литой ротор из алюминиевого сплава повышенного удельного сопротивления. На короткозамкнутых кольцах расположены вентиляционные лопатки, которые отлиты заодно с ротором. Эти лопатки создают циркуляцию воздуха с торцевых сторон двигателя, что способствует лучшему охлаждению обмоток статора. В основном же электродвигатели серий MTF и MTKF охлаждаются вентилятором с радиальным расположением лопаток, что создает струю воздуха вдоль наружной поверхности станины. Вентилятор посажен на вал ротора со стороны, противоположной токосъемному устройству.

На кранах иногда применяют также асинхронные двигатели единой серии АОФ, АОС, AOIIT с повышенной продолжительностью включения. Электродвигатели серии А изготовляют семи габаритов, причем каждый из них может иметь обычную в двигателях общего назначе ния или специальную механическую характеристику с повышенным пусковым моментом, повышенным сколь жением или фазный ротор. Двигатели серии А изготовляют в алюминиевом или чугунном корпусе, который имеет защиту от попадания внутрь посторонних предметов и воды, а в закрытых двигателях — и пыли.

В соответствии с исполнением установлено следую, щее обозначение двигателей: А — защищенный в чугунном корпусе; АО — закрытый, обдуваемый, в чугунном корпусе; АЛ — закрытый, обдуваемый, в алюминиевом корпусе. Кроме буквенных имеются также цифровые индексы: первая цифра указывает условный номер диаметра статора, вторая — длину статора, третья — число полюсов. Например, АОЛ-31-6 обозначает электродвигатель общего назначения в закрытом обдуваемом алюминиевом корпусе, третьего диаметра, первой длины, шестиполюсный. Специальные двигатели единой серии обозначаются следующим образом: АОЭ — со встроенным электромагнитным тормозом; АОП — с повышенным пусковым моментом; АОС -с повышенным скольжением

В настоящее время наша промышленность начинает выпускать новые электродвигатели четвертой серии с улучшенными технико-экономическими показателями. Изменяется также их маркировка: вводятся данные о высоте оси вращения, установочные и габаритные размеры статора согласно международной системе классификации.

Пуск и регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Электродвижущая сила, наводимая в роторе асинхронного двигателя, обратно пропорциональна его частоте вращения. При неподвижном роторе она имеет значительную величину, поэтому в начальный момент пуска под действием этой э. д. с. в роторе проходят токи, в 5-8 раз превышающие номинальное значение. Чтобы избежать перегрузок в сети, в цепь фазного ротора вводят пускорегулирующие резисторы, которые ограничивают ток ротора, а следовательно, и пусковой ток статора. При включении в цепь ротора дополнительных резисторов получают более пологие (мягкие) характеристики, которые называются искусственными.

Если ввести в обмотку ротора дополнительные резисторы, то двигатель будет развивать необходимый момент при повышенном скольжении, а следовательно, при меньшей частоте вращения. Введение резисторов сопротивлением, превышающим, например, в 5 раз сопротивление обмоток ротора, при неизменной «агрузке примерно во столько же раз увеличит скольжение, которое соста-вит s=0,055 5=0,275.

Тогда частота вращения ротора будет равна: я= 1000(1-0,275) -725 об/мин.

В большинстве случаев короткозамкнутые двигатели небольшой мощности пускают в ход без дополнительных устройств, так как их характеристики мягче, чем у двигателей с фазным ротором.

Особенности управления двигателем механизма подъема. При опускании груза его масса способствует вращению, поэтому частота вращения двигателя весьма быстро достигает синхронной и может даже превзойти ее. Это значит, что скольжение двигателя, уменьшившись до нуля, может стать отрицательным, т.е. ротор не только не будет отставать от вращающегося поля, но и начнет обгонять его.

Поэтому при спуске тяжелых грузов увеличение сопротивления в роторе увеличивает частоту вращения двигателя.

Пускорегулирующие резисторы. Для регулирования частоты вращения двигателя, уменьшения пускового тока до значения, безопасного для двигателя и сети, и увеличения вращающего пускового момента применяют ящики резисторов (рис. 1). В каждом ящике установленно несколько одинаковых элементов. Каждый элемент состоит из стальной пластинки с надетыми на нее сверху и снизу фарфоровыми гребенками. В пазы гребенок заложена наматываемая на элемент константановая проволока или фехралевая лента, которая может выдерживать долговременный нагрев до 300-400 °С. Элементы соединены последовательно, для чего при сборке между ними прокладывают поочередно фарфоровые изоляторы и дистанционные трубки. Брызгозащищенный ящик закрыт цельными боковинами и крышкой. Передний и задний щиты имеют отверстия типа жалюзи. Внешние зажимы расположены на панели в нижней части ящика.

Ящики резисторов предназначены только для определенного электродвигателя или группы их, управляемой конкретным типом контроллера. Поэтому внешние зажимы ящиков резисторов маркируются аналогично зажимам контроллера. На кране ящик должен быть установлен строго горизонтально. Для отвода тепла между отдельными ящиками в комплекте необходимо иметь зазор не менее 120 мм. Кожухи ящиков должны быть надежно заземлены. Согласно действующим правилам устанавливать ящики резисторов в кабине крана запрещается, поэтому если в старых конструкциях кранов такая установка была произведена ранее, то ящики надо перенести из кабины. Это требование необходимо выполнить в двух случаях: если они мешают нормальной работе крановщика или если кран работает в горячем цехе.

При отсутствии пусковых резисторов требуемого типа их можно подобрать из нормализованного ряда.

Силовые контроллеры. Для включения и регулирования пусковых характеристик электродвигателей на мостовых кранах применяются контроллеры. Известны два типа контроллеров: барабанные и кулачковые.

В последние годы для управления электроприводом преимущественно применяют кулачковые контроллеры. Эти контроллеры имеют один или два ряда кулачковых элементов, состоящих из подвижных и неподвижных контактов с укрепленными на их концах медными губками. Подвижный контакт контроллера вращается на оси и постоянно прижат своим хвостовиком с роликом к кулачковой шайбе. Фасонные кулачковые шайбы К (рис. 23) укреплены на валу, спрессованном электроизоляционным материалом. По шайбам перекатываются ролики Р, изменяющие свое положение в зависимости от того, находится ролик на участке с меньшим или большим радиусом. В первом случае медные контактные элементы контроллера замкнуты и прижимаются пружиной П, во втором, наоборот, контакты разомкнуты. Замыкание и размыкание контактов сопровождается их перекатыванием, что позволяет им очищаться от окиси меди и нагара. Износ контактных поверхностей в кулачковых контроллерах меньше, чем в барабанных, из-за отсутствия трения скольжения и вследствие того, что рабочая часть контакта, через которую более или менее длительно проходит ток, удалена от места образования искр и дуги. Эти особенности кулачковых контроллеров дают возможность использовать их при тяжелых режимах работы. Для облегчения работы контактных деталей в контроллерах применяют электромагнитное гашение дуги. Специальная катушка, выполненная из нескольких витков толстой проволоки, укреплена на стальном сердечнике. По дугогасительной катушке проходит ток., разрываемый контроллером (ток силовой цепи). Дуга и дугогасительная катушка создают магнитные поля, направленные навстречу друг другу, что схематично показано на рис. 2.

На кранах применяют в основном контроллеры ККТ-61А и ККТ-62А двухрядного горизонтального исполнения. В отличие от ранее применяемых однорядных вертикальных контроллеров НТ-61 и НТ-51 масса и габариты этих аппаратов при одинаковых характеристиках по току и мощности в 1,5 раза меньше. Контроллеры рассчитаны на большое число включений (600-1000 в час).

Принципиальная электрическая схема кулачкового контроллера показана на рис. 3. На этой схеме изображена развертка кулачковой шайбы, указывающая, на какой из позиций ее вращения контакты замыкаются.

Шайбы контроллера в нулевом положении не касаются рычагов подвижных губок и, следовательно, силовые цепи разомкнуты. Если перевести рукоятку контроллера в первое положение направления Вперед, то обмотки статора электродвигателя окажутся под напряжением. Включенный в цепь ротора полный комплект резисторов обеспечивает пуск двигателя по мягкой характеристике на пониженную частоту вращения.

Во второй позиции штурвала контроллера замыкаются контакты Р5, выводя из работы часть сопротивления. В третьем, а затем и в четвертом положении замыкаются последовательно контакты Р4 и РЗ, выводя из работы вторую и третью части сопротивления. В пятом положении все контакты в цепи ротора замкнуты, его обмотки оказываются соединенными накоротко, поэтому электродвигатель развивает наибольшую частоту вращения.

Магнитные контроллеры. Для приводов, работающих тушки которых питаются ПОСТОЯННЫМ током от выпрямителей ВС.

В первом положении командоконтроллера при подъеме срабатывают контакторы В, КП и Т, реле 1РУ, 2РУ, а затем контактор П. В результате двигатель подключается к сети, растормаживается, в цепи его ротора шунтируется часть резисторов и происходит разгон двигателя с предварительной выборкой слабины каната. Во втором и третьем положении рукоятки срабатывают соответственно контакторы 1У и 2У, что дает возможность получить промежуточные скорости. При включении контактора 2У отключается катушка 1РУ, в результате чего с выдержкой времени замыкается контакт 1РУ в цепи катушек ЗУ и 4У. В четвертом положении рукоятки срабатывает контактор ЗУ, при этом отключается катушка 2РУ, после чего с выдержкой времени включается контактор 4У. Двигатель переходит сначала на промежуточную, а после разгона на рабочую характеристику подъема.

При быстром переключении рукоятки из нулевого в четвертое положение двигатель переходит на рабочую характеристику с автоматической выдержкой времени с помощью реле 1РУ и 2РУ.

При быстром переводе рукоятки командоконтроллера из нулевого в четвертое положение при спуске двигатель также достигает рабочей характеристики с автоматической выдержкой времени с помощью реле 1РУ и 2РУ. При спуске грузов с малой массой, когда потери трения в механизме больше момента двигателя, последний будет работать вхолостую, а более тяжелые грузы будут опускаться со сверхсинхронной частотой вращения. Для уменьшения скорости опускания переводят рукоятку командоконтроллера в третье положение, в результате чего срабатывает контактор однофазного торможения. В этом случае двигатель работает в режиме электромагнитного тормоза. Дальнейшее снижение скорости получают во втором и первом положениях рукоятки, когда двигатель, подключенный к сети контактором В, работает в режиме противовключения.

Магнитный контроллер типа ТА выполнен по симметричной схеме. Здесь предусмотрена возможность свободного выбега двигателя в нулевом положении контроллера, в то время как механическое торможение осуществляется в любом из остальных положений рукоятки командоконтроллера, при срабатывании конечных выключателей или при нажатии кнопки АК. Реле РН и контактор Т в нулевом положении не отключаются. В данной схеме режим противовключения обеспечивает торможение движущегося крана или грузовой тележки. При вращении двигателя, например, в направлении Вперед переключают командоконтроллер в одно из положений Назад. Первым срабатывает контактор Н, в результате чего в цепях статора и ротора, включая и пускорегулирующие сопротивления, вновь появляется ток.

Так как направление вращения магнитного пели противоположно направлению вращения двигателя, напряжение, генерируемое в роторе, возрастает, вследствие чего срабатывает реле РН, подключенное к пускорегулирующему сопротивлению, и прерывает цепь катушек П, 1У, 2У, ЗУ. Двигатель будет работать в режиме противо-включения с полным сопротивлением в цепи ротора независимо от положения командоконтроллера. По мере снижения частоты вращения напряжение на зажимах катушки реле РП снижается, и при /г» О реле отключается. Для предотвращения самопроизвольного движения крана в противоположном направлении командоконтроллер необходимо переключить в нулевое положение.

Командоаппараты. Для приведения в действие магнитных контроллеров, контакторов, защитных и реверсивных панелей применяют аппараты, носящие общее наименование командоаппаратов. В число командоаппаратов входят командоконтроллеры, универсальные переключатели, конечные и аварийные выключатели.

Корпуса и крышки командоаппаратов обычно отлиты из чугуна или алюминиевого сплава. Наружу выведены рычаги или рукоятки, которые имеют фиксирующее устройство. Формы и размеры рычагов у рукояток зависят от типа и места установки аппарата. Например, командоконтроллеры КП-1400 и КП-1500 встраивают в кресло крановщика, поэтому у них удлиненная рукоятка с кулисным приводом; у конечных выключателей рычаги с самовозвратом или без самовозврата. На рис. 27 показан командоконтроллер. Контактная система командоконтроллера отличается от контактной системы силового контроллера тем, что выполнена в виде контактного мостика, размещенного на рычаге кулачкового элемента. На контактной поверхности мостика напаяны серебряные пластинки, стойкие к окислению и создающие надежный контакт даже при небольшом давлении пружины кулачкового элемента. Кулачковый элемент поворачивается под действием кулачковой шайбы, насаженной на вал с фиксирующим устройством. Так же как и силовые контроллеры, командоконтроллеры на электросхемах изображают в развернутом виде, где указывается, в каком фиксированном положении рукоятки кулачкового вала контактный мостик замыкает цепь.

Если командоконтроллеры имеют несколько контактных мостиков, то конечный выключатель обычно имеет один или два таких мостика. На кранах широко применяют конечный выключатель типа КУ, который обеспечивает различные схемы замыкания контакторов. Выключатель типа КУ имеет два контакта, которые могут быть размыкающими, замыкающими или один замыкающий, а другой — размыкающий. Механизм рычажного выключателя типа КУ размещен в штампованном стальном закрытом со всех сторон корпусе и имеет снаружи один рычаг, на который и воздействуют упоры, установленные в крайних положениях на пути следования перемещающегося механизма. На валу выключателя закреплены шайбы. При повороте вала изоляционный (из карболита) рычаг с контактными мостиками 6 замыкает (или размыкает) неподвижные контакты, установленные на изоляционной подставке. Рычаг под действием пружины с помощью ролика постоянно прижат к кулачковым шайбам. При этом контакты разомкнуты. Для того чтобы в исходном положении контакты были замкнуты, ролик рычага переставляют на ось, а пружину — в положение К. Изменение положения кулачковых шайб относительно оси производится их поворотом и фиксированием винтами. Необходимость изменения положения шайб возникает при перестановках приводного рычага, насаживаемого на конец вала, и при изменении схемы замыкания контактов. Фиксирующий храповичок и соединенная с ним собачка 8 с пружиной предназначены для возврата приводного рычага выключателя в исходное положение. Кроме рассмотренного выключателя на кранах применяется 52 шпиндельный выключатель типа ВУ-250А. Такие выключатели устанавливают для ограничения высоты подъема груза. В этом случае контакты замыкаются и размыкаются поворотом тихоходного вала червячного редуктора, имеющего передаточное отношение 1:50. При набегании замыкающего ролика на выступ контактного рычага последний медленно поворачивается, а затем запирается в замкнутом положении собачкой. Весь путь замыкания подвижного контакта соответствует 5/6 оборота вала с шайбами или 42 оборотам приводного вала. Выключатель возвращается в исходное положение после срабатываний при повороте приводного валика на 1,5 оборота.

Выключатель ВУ-250А имеет два мостика и может быть настроен на разрыв цепей в двух положениях, что позволяет ограничивать как верхнее, так и нижнее положение крюковой подвески. Выключатели ВУ-150А аналогичны по конструкции выключателю ВУ-250А, но могут разрывать только одну цепь. Допустимый длительный и разрываемый ток у них равен 20 А. Выключатели КУ-701 имеют одну цепь, их допустимый ток 10 А.

Универсальные переключатели набраны из отдельных контактных секций, изолированных одна от другой пластмассовыми стенками. Наиболее часто применяется универсальный переключатель УП-5311. Первые две цифры обозначают, что аппарат выполнен в открытом нерегулируемом исполнении, следующие две цифры — число секций (в данном случае 11).

Аварийные ручные выключатели ВУ-220 служат для мгновенного разрыва основных цепей управления при необходимости экстренной остановки всего крана; их выполняют с нормально замкнутыми контактами.

Защитные и реверсивные панели. Защитные панели предназначены для максимальной и нулевой защиты двигателей и применяются совместно с кулачковыми и магнитными контроллерами. Панель расположена в металлическом шкафу, в котором на изоляционной асбоцементной плите вмонтированы трехполюсный рубильник с наружной рукояткой и линейный контактор. Панель также снабжена максимальными реле, действующими на линейный контактор, предохранителями цепей управления, переключателем опробования, пусковой кнопкой к электромеханическим замком.

Электромеханический замок, собранный из серийно выпускаемых изделий для дверного замка и пакетного выключателя, изображен ча рис. 29. От дверного замка взят механизм. Из текстолита изготовлены корпус, муфта, крышка и металлическая упорная пластина, которая служит для ограничения поворота контактной шайбы на 90°. Через фигурное отверстие упорной металлической пластины проходит поводковая планка.

Детали электрической части замка взяты от стандартного пакетного выключателя на ток 25 А.

Замок устанавливается в стенке шкафа защитной панели таким образом, что наружу выступает лишь торец механизма. Остальная часть замка помещается внутри панели, запираемой на замок. С помощью двух зажимов замок включается последовательно в цепь катушки главного контактора. Нормальное положение контактов замка разомкнутое. Чтобы включить контактор, необходимо вставить ключ в скважину механизма и, повернув его по часовой стрелке на 90°, замкнуть контакты.

Допускается вместо контактного замка устанавливать замок с индивидуальным ключом, запирающий рубильник, автомат или выключатель в отключенном положении. Ключ из замка должен выниматься только при отключенном и запертом в этом положении рубильнике, автомате или выключателе. Этому требованию отвечают защитные панели типа ПЗКБ-160 «ПЗКБ-400.

Контакторы. Основным аппаратом крановых защитных и реверсивных панелей и магнитных контроллеров является контактор — прибор для включения и отключения электрического тока на расстоянии. На рис. 30 показан внешний вид контактора и виден принцип его действия. На изолированной оси 1 квадратного сечения, подшипники которой для простоты не показаны, установлены подвижные рабочие контакты, якорь электромагнита и траверса для блок-контактов.

На рис. 9, а показана упрощенная схема пуска и остановки короткозамкнутого асинхронного двигателя с кнопочным управлением при помощи контактора. Силовая цепь подключена непосредственно к двигателю и обозначена толстыми линиями. В цепи управления (тонкие линии) показаны две кнопки — включающая Пуск и отключающая Стоп. Пуск производится следующим образом. При замыкании кнопки Пуск ток проходит от провода IIX через обмотку электромагнита к проводу Л3. Образуется замкнутая цепь. Якорь притягивается и поворачивает ось, при этом одновременно замыкаются рабочие контакты и верхние блок-контакты. Последние шунтируют кнопку Пуск и позволяют отключить включающую кнопку. Для выключения двигателя достаточно разомкнуть цепь управления, нажав на кнопку Стоп. Контакты отпадут под действием собственной массы устройства.

Устройство контактора постоянного тока показано на рис. 9. При прохождении тока через обмотку катушки якорь (подвижная часть магнитопровода) притягивается к неподвижному сердечнику. При этом якорь, поворачиваясь вместе с укрепленным на нем супортом и подвижным контактом вокруг оси, вводит подвижный контакт в соприкосновении с неподвижным контактом. При этом контакты, соединяясь сначала своими верхними частями, приходят в дальнейшее соприкосновение и смещаются относительно друг друга, как бы притираясь. Гашение дуги происходит в искрогасительной камере. Последовательно с главными контактами включена дугогасительная катушка. Создаваемое этой катушкой магнитное поле направлено таким образом, что дуга (как проводник с током) выталкивается вверх по правилу правой руки. Ток от подвижного контакта отводится при помощи гибкого проводника. Контактор монтируется на плите.

С 1971 г. промышленность выпускает контакторы переменного тока серии КТ-6000. Допускаемая частота включения этих контакторов не менее 600 в час. Гашение дуги-электромагнитное, что позволяет осуществлять включение, реверсирование и отключение заторможенных двигателей, в том числе с короткозамкнутым ротором.

Блокировочные контакты контактора состоят из прессованного корпуса, неподвижных контактов и траверсы с подвижными контактами мостикового типа. Траверса перемещается в металлических направляющих под действием кулачка, укрепленного на валу контактора.

Реле. Для защиты электропривода от перегрузок и падения напряжения применяют промежуточные и тепловые реле, реле тока и напряжения, реле времени.

Промежуточные реле применяются в электрических цепях в тех случаях, когда количество блок-контактов основных аппаратов недостаточно для реализации электрической схемы управления краном. Изготовляют их с передним и задним присоединением проводов.

Для защиты от перегрева обмоток электродвигателей, Работающих в длительном режиме, применяют тепловые Реле типов ТРИ, ТРП. ТРТ. В ряде случаев такие реле входят в комплект электрических аппаратов, например магнитных пускателей.

Биметаллический элемент представляет собой двухслойную металлическую пластинку из двух металлов, имеющих различные коэффициенты линейного расширения. Проволочная спираль электронагревателя включается последовательно в электрическую цепь, х. е. в цепь защиты двигателя. Замыкание или размыкание этой цепи осуществляют контакты специального электромагнитного выключателя (на схеме не указан) В цепь катушки этого выключателя включен размыкающий контакт теплового реле. При длительной перегруз, ке двигателя, когда ток в нагревателе заметно возрастает, биметаллический элемент изгибается и освобождает защелку, которая под действием пружины поворачивается и размыкает контакты. Цепь катушки электромагнитного выключателя разрывается, его контакты размыкаются и двигатель отключается от сети После охлаждения элемента нажатием кнопки возвращают реле в исходное положение. Эти реле изготовляют с самовозвратом или ручным возвратом в исходное положение.

В качестве максимальной токовой защиты в силовых цепях мостовых кранов применяют реле мгновенного действия РЭО-401 и РЭ-571Т.