Первая группа — механизмы легкого режима, характеризующегося большими перерывами в работе, редкими случаями работы при максимальных нагрузках, малыми скоростями и малым числом включений в час (до 30). Относительная продолжительность включения двигателей этих механизмов не превышает 15%.

К механизмам первой группы относятся, например, механизмы кранов, работающих на монтаже и ремонте технологического оборудования производственных цехов.

Вторая группа — механизмы среднего режима. Для этого режима характерна непрерывная работа механизмов при различных по величине нагрузках с числом включений в час в пределах 30—60 и относительной продолжительностью включений 25%.

Примером механизмов второй группы могут служить краны механических и сборочных цехов.

Третья группа — механизмы тяжелого режима, характеризующегося постоянной работой механизмов при нагрузках, близких к максимальным; большими скоростями; числом включений в час, превышающим 60, и относительной продолжительностью включений 40% и выше.

К механизмам третьей, группы относятся технологические краны металлургических цехов, а также все подъемные механизмы независимо от действительного режима работы, когда грузы транспортируют над людьми или когда перемещают расплавленный или нагретый металл, взрывчатые, огнеопасные или ядовитые вещества.

Для характеристики условий нагрева и охлаждения электрических двигателей во время работы условились различать три режима работы электрических двигателей:

1. Длительный режим, при котором период работы настолько велик, что температура двигателя достигает установившегося значения. Установившимся значением температуры называется максимальная температура, до которой нагревается двигатель при работе с постоянной нагрузкой. В этом режиме двигатель может работать неограниченно долго с полной нагрузкой, не. перегреваясь выше нормы.

2. Кратковременный режим, при котором период работы настолько мал, что температура двигателя не успевает достичь установившегося значения, а паузы между периодами работы настолько велики, что двигатель успевает охладиться до температуры окружающей среды.

3. Повторно-кратковременный режим, при котором короткие периоды работы двигателя под нагрузкой чередуются с периодами работы без нагрузки или с остановками. Общая продолжительность цикла работы (один период нагрузки плюс одна пауза) не должна превышать 10 мин. Двигатель, работающий в повторно-кратковременном режиме, не успев за время остановки охладиться до температуры окружающей среды, включается снова в работу под нагрузкой.

Режим работы двигателей крановых механизмов является повторно-кратковременным.

Повторно-кратковременный режим работы двигателя характеризуется продолжительностью включения, т. е. отношением продолжительности периода работы двигателя под нагрузкой ко всему времени цикла. Выражается продолжительность включения в процентах и обозначается буквами ПВ. Стандартом установлены три продолжительности включения: 15, 25 и 40%.

Чем больше продолжительность включения, тем меньшую нагрузку может нести двигатель. На паапорте двигателя обычно указывается мощность при ПВ 25%. Это основной номинальный режим крановых двигателей.

Конструкция двигателя постоянного тока показана на рис. 1. Электрический ток подается к обмотке якоря при помощи коллектора и щеток, скользящих по коллектору при его вращении.

Магнитный поток (поток возбуждения) создается главными полюсами, укрепленными на станине машины болтами. На главных полюсах двигателя находится обмотка возбуждения, Чтобы избежать искрения при замыкании щеткой двух соседних коллекторных пластин, щетки прессуют из угольного и графитного порошка. Такие щетки хорошо скользят по поверхности коллектора и обладают достаточно большим сопротивлением, чтобы не вызывать искрения при замыкании коллекторных пластин.

Рис. 1. Устройство двигателя постоянного тока:
1 — якорь; 2 — коллектор; 3 — щетки; 4 — главные полюсы; 5 — станина; 6 — обмотка возбуждения; 7 — дополнительные полюсы

Напряжение между коллекторными пластинами меняется в зависимости от положения секций, соединенных с коллекторными пластинами. Максимальное напряжение между пластинами, равное 20—24 в, будет при прохождении секции под главными полюсами 4. Минимальное напряжение соответствует положению секции между главными полюсами (на так называемой нейтральной линии). Поэтому для обеспечения работы машины без искрения под щетками необходимо располагать Щетки так, чтобы замкнутые ими секции находились на нейтральной линии.

В зависимости от того, как включена обмотка возбуждения по отношению к якорю, различают возбуждение параллельное, последовательное и смешанное. При параллельном (шунтовом) возбуждении обмотка соединена с якорем параллельно и состоит из большого числа витков тонкого провода. При последовательном (сериесном) возбуждении обмотка соединена с якорем последовательно и состоит из малого числа витков толстого провода, так как через нее проходит весь ток якоря двигателя. При смешанном (компаундном) возбуждении на каждом полюсе укреплены обе обмотки. На кранах применяют двигатели со всеми тремя системами возбуждения, но чаще применяют двигатели с последовательным возбуждением, обеспечивающим наибольший пусковой момент.

Рис. 2. Разрез электродвигателя постоянного тока кранового типа:
1 — крышка подшипника; 2 — подшипник роликовый; 3 — щит подшипниковый передний; 4 — суппорт; S — палец щеткодержателя; 6 — щеткодержатель; 7 — коллектор: 8 — станина; 9 — катушка возбуждения; 10 — главный полюс: 11 — сталь якоря; 12 — полюс дополнительный; 13 — катушка добавочного полюса; 14 — обмотка якоря; 15 — вентилятор-мешалка; 16 — щит подшипниковый задний; 17 — вал; 18 — шпонка; 19 — кабели выводные

При смешанном возбуждении почти всегда параллельная и последовательная обмотки возбуждения включены согласно, т. е. создаваемые ими магнитные потоки складываются. Но в некоторых специальных случаях, когда нужно чтобы вращающий момент двигателя резко уменьшался с увеличением нагрузки, применяют встречное включение обмоток возбуждения (например, механизм напора экскаватора). В этом случае магнитный поток последовательной обмотки направлен навстречу потоку параллельной обмотки. При увеличении нагрузки ток якоря увеличивается, значит увеличивается и поток последовательной обмотки возбуждения, результирующий поток возбуждения резко уменьшается, в связи с чем уменьшается и вращающий момент на валу двигателя.

В тех случаях, когда меняют направление вращения двигателя путем изменения полярности обмотки возбуждения, у двигателей смешанного включения следует менять обязательно полярность обеих обмоток возбуждения — параллельной и последовательной. Если же изменить полярность только одной обмотки, то получится вместо согласного включения встречное включение обмоток или вместо встречного согласное, что значи-

тельно изменит внешнюю характеристику двигателя и может привести к серьезной аварии.

Дополнительные полюсы служат для улучшения работы двигателя (без искрения под щетками). Обмотка дополнительных полюсов всегда соединена последовательно с обмоткой якоря.

На рис. 2 показан разрез двигателя постоянного тока кранового типа (типа ДП). Как видно из этого рисунка, двигатель выполнен с разъемом в середине. Такая конструкция облегчает замену изношенных деталей и чистку обмоток от осаждающейся металлургической пыли, проводящей электрический ток.

Распространенными двигателями переменного тока, устанавливаемыми на кранах, являются асинхронные двигатели типа МТ, МТК и МТВ.

Рис. 3. Разрез электродвигателя переменного тока кранового типа:
1 — крышка подшипника; 2 — шарикоподшипник; 3 — кольцо лабиринтовое, 4 — передний подшипниковый щит; 5 — крышка люка; 6 — палец щеткодержателя; 7 — щеткодержатель; 8 — контактные кольца; 9 — перегородка; 10 — обмотка статора; 11 — обмотка ротора; 12 — сердечник статора; 13 — сердечник ротора; 14 — кожух вентилятора; ,15 — задний подшипниковый щит; 16 — вентилятор; 17 — крышка подшипника; 18 — втулки; 19 — вал; 20 — шпонка

Цифры, стоящие сразу после букв в обозначении типа двигателя, характеризуют размеры активного железа пакета статора. Цифры, стоящие после тире, обозначают число полюсов двигателя.

На рис. 3 изображен разрез двигателя типа МТВ. Обмотка статора асинхронных двигателей соединяется двумя способами: звездой и треугольником. При соединении звездой концы всех трех фаз соединены в одной точке, называемой нулевой: к началам фаз подается питание.

При соединении треугольником конец первой фазы соединен с началом второй фазы, конец второй фазы соединен с началом третьей, а конец третьей соединен с началом первой фазы, питание подается к трем точкам соединений фаз.

При соединении треугольником рабочее напряжение двигателя снижается в 1,73 раза по сравнению с рабочим напряжением при соединении звездой. Например, если двигатель при соединении обмотки статора звездой рассчитан на рабочее напряжение 380 в, то при соединении треугольником его рабочее напряжение снижается до 220 в.

Рис. 4. Соединение обмоток:
а — в звезду; б — в треугольник

Аналогично обмотке статора обмотка фазового ротора может быть соединена как звездой, так и треугольником.

—

Электродвигатель — электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую энергию вращения ротора. Электродвигатель состоит из четырех основных сборочных единиц: неподвижной — статора, подвижной— ротора и двух подшипниковых щитов, на подшипники которых опираются концы вала ротора. Подшипниковые щиты при помощи болтов крепят к торцам статора.

В грузоподъемных кранах общего назначения, как правило, применяют специальные краново-металлургические асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока серий МТ и МТК, обладающие повышенной прочностью и перегрузочной способностью, а также предназначенные для частого включения и выключения. Перегрузочную способность двигателя ограничивает величина его критического (опрокидывающего) момента и температура его нагревания, а число включений ограничивают потери электроэнергии в двигателе.

Рис. 1. Крановые асинхронные электродвигатели: а — серии МТК, б — серии МТ

Статор трехфазного асинхронного электродвигателя состоит из чугунного (стального) корпуса, в полости которого размещен цилиндрический магнитопровод, набранный из штампованных листов активной электротехнической стали. Для снижения магнитных потерь и температуры магнитопровода листы изолируют друг от друга лаком. На внутренней поверхности магнитопровода по его длине выполнены продольные пазы, в которых размещены секции обмотки статора, навитые из круглого медного провода с темпера- туростойкой изоляцией.

Обмотка статора двигателя выполнена в виде трех секций (катушек) или групп катушек, шесть выводных концов которых снабжены кабельными наконечниками, имеют маркировку начал трехфазной обмотки C1, С2, СЗ и ее концов С4, С5, С6 и выведены в зажимную коробку, расположенную вверху на корпусе двигателя.

Как правило, крановые электродвигатели выпускают на напряжение 380/220 В, поэтому в зависимости от фактического напряжения в сети и требуемой схемы включения обмотки концы проводов соединяют в различных сочетаниях. При напряжении сети 380 В секции обмотки статора соединяют в звезду (Y), т. е. концы проводов С4, С5, С6 соединяют вместе, а к началам С1, С2, СЗ присоединяют питающие провода трехфазной сети. При напряжении сети 220 В секции обмотки статора соединяют в треугольник (Л), при этом концы проводов С1 и С6, С2 и С4, СЗ и С5 соединяют попарно и к образовавшимся трем точкам присоединяют питающие провода. С целью исключения возможных ошибок схемы подключения питающих проводов к секциям обмотки двигателя указаны на внутренней стороне крышки зажимной коробки.

Ротор электродвигателя представляет собой цилиндр, собранный из листов активной электротехнической стали (магнитопровода) и закрепленный на валу, который вращается в подшипниковых щитах. Для охлаждения двигателя в процессе работы служит вентилятор 6, установленный на валу (см. рис. 76, а). На образующей поверхности ротора выполнены продольные пазы, в которых размещена обмотка. Именно тип обмотки ротора определяет конструкцию и серию асинхронного электродвигателя.

Короткозамкнутый ротор двигателя серии МТК состоит из медных или алюминиевых стержней круглого либо прямоугольного сечения, припаянных или отлитых за одно целое с бронзовыми или алюминиевыми кольцами большого сечения, насаженными на вал. Такая обмотка по внешнему виду напоминает и носит название «беличье колесо».

Рис. 2. Схемы соединения обмоток статора
электродвигателя: в звезду: а — схема, б — соединение концов обмоток в зажимной коробке; в треугольник: в — схема, г — соединение концов обмоток в зажимной коробке

В пазы фазного ротора двигателя серии МТ заложена обмотка из медного провода, состоящая, как и обмотка статора, из трех секций (катушек) или групп катушек. Указанная обмотка не имеет электрического соединения с питающей электросетью. Секции обмотки ротора соединены в звезду, концы которой выведены на медные контактные кольца, закрепленные на валу ротора. Контактные кольца изолированы от вала ротора так, что изолирующие перегородки выступают над рабочими поверхностями колец. С контактными кольцами взаимодействуют, осуществляя постоянный электрический контакт, подпружиненные медно- графитовые щетки 11 марки М-1 по ГОСТ 2332—75, установленные с возможностью перемещения в неподвижных щеткодержателях на корпусе двигателя. Контактные кольца образуют коллектор (от одноименного латинского слова — собиратель) — устройство для обеспечения надежного постоянного подвижного электрического контакта между вращающейся обмоткой ротора и неподвижными аппаратами управления. Коллектор устанавливают в корпусе двигателя со стороны, противоположной вентилятору. Очевидно, что двигатель с фазным ротором имеет большую длину, чем с ко- роткозамкнутым ротором. Провода цепи управления током ротора, идущие от зажимов щеткодержателя, выводят в зажимную коробку, размещенную на боковой поверхности корпуса двигателя.

Асинхронные двигатели трехфазного переменного тока имеют маркировку, состоящую из букв и цифр. Первые буквы показывают исполнение двигателя (серию): МТ — с фазным ротором, МТК — с короткозамкнутым ротором. Последняя буква обозначает класс нагревостойкости изоляции. В настоящее время ГОСТ 185—70 предусматривает выпуск крановых электродвигателей с нагревостойкой изоляцией класса F (до + 155 °С) и с изоляцией класса Н (до температуры +180°С). Первая цифра трехзначного числа (0…7) характеризует размер наружного диаметра статорных листов, вторая цифра указывает модернизацию двигателя и третья (1…3) —длину сердечника статора двигателя данного габарита. Последняя цифра, стоящая после тире, обозначает число полюсов статора двигателя. Например, маркировка MTF 312—6 обозначает крановый электродвигатель с фазным ротором, с классом нагревостойкости изоляции F (температура до +155° С), 3-го размера, модернизированный, 2-й длины, шестиполюсный. Отечественная промышленность выпускает крановые электродвигатели мощностью 1,2…30 кВт при частоте вращения ротора 11…16,2 с-1 и массе 51…345 кг. В двигателях 0…3 размера установлены шариковые, а 4…7 — роликовые подшипники качения. Ротор двигателя состоит из симметричных относительно оси вращения деталей и сборочных единиц, поэтому, как правило, его не балансируют.