Трехфазные асинхронные двигатели

Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели. Принципиальное различие состоит в том, что в синхронных машинах первая гармоника магнитодвижущей силы статора движется со скоростью вращения ротора (благодаря чему сам ротор вращается со скоростью вращения магнитного поля в статоре), а у асинхронных — всегда есть разница между скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля в статоре (поле вращается быстрее ротора).

Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения.

Синхронные электродвигатели подразделяются на ^[3]:

· синхронный двигатель с обмотками возбуждения. Данные двигатели обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт и выше). ^[2]

· синхронный двигатель с постоянными магнитами;

· синхронный реактивный двигатель;

· гистерезисный двигатель;

· шаговый двигатель;

· гибридный синхронный реактивный двигатель с постоянными магнитами;

· реактивно-гистерезисный двигатель.

Существуют синхронные двигатели с дискретным угловым перемещением ротора — шаговые двигатели. У них заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие. Ещё один вид синхронных двигателей — вентильный реактивный электродвигатель, питание обмоток которого формируется при помощи полупроводниковых элементов.

Асинхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. Эти двигатели наиболее распространены в настоящее время.

По количеству фаз двигатели переменного тока подразделяются на:

· однофазные — запускаются вручную, или имеют пусковую обмотку, или имеют фазосдвигающую цепь;

· двухфазные — в том числе конденсаторные;

· трёхфазные;

· многофазные;

Универсальный коллекторный электродвигатель

Универсальный коллекторный электродвигатель — коллекторный электродвигатель, который может работать и на постоянном, и на переменном токе. Изготавливается только с последовательной обмоткой возбуждения на мощности до 200 Вт. Статор выполняется шихтованным из специальной электротехнической стали. Обмотка возбуждения включается частично при переменном токе и полностью при постоянном. Для переменного тока номинальные напряжения 127, 220 В, для постоянного 110, 220 В. Применяется в бытовых аппаратах, электроинструментах. Двигатели переменного тока с питанием от промышленной сети 50 Гц не позволяют получить частоту вращения выше 3000 об/мин. Поэтому для получения высоких частот применяют коллекторный электродвигатель, который к тому же получается легче и меньше двигателя переменного тока той же мощности или применяют специальные передаточные механизмы, изменяющие кинематические параметры механизма до необходимых нам (мультипликаторы). При применении преобразователей частоты или наличии сети повышенной частоты (100, 200, 400 Гц) двигатели переменного тока оказываются легче и меньше коллекторных двигателей (коллекторный узел иногда занимает половину пространства). Ресурс асинхронных двигателей переменного тока гораздо выше, чем у коллекторных, и определяется состоянием подшипников и изоляции обмоток.

Синхронный двигатель с датчиком положения ротора и инвертором является электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока. Строго говоря, универсальный коллекторный двигатель является коллекторным электродвигателем постоянного тока с последовательно включенными обмотками возбуждения (статора), оптимизированным для работы на переменном токе бытовой электрической сети. Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, так как за счёт последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и результирующий момент остаётся направленным в одну сторону. Для возможности работы на переменном токе применяется статор из магнитно-мягкого материала, имеющего малый гистерезис (сопротивление перемагничиванию). Для уменьшения потерь на вихревые токи статор выполняют наборным из изолированных пластин. Особенностью (в большинстве случаев — достоинством) работы такого двигателя именно на переменном токе (а не на постоянном такого же напряжения) является то, что в режиме малых оборотов (пуск и перегрузка) индуктивное сопротивление обмоток статора ограничивает потребляемый ток и соответственно максимальный момент двигателя (оценочно) до 3—5 от номинального (против 5—10 при питании того же двигателя постоянным током). Для сближения механических характеристик у двигателей общего назначения может применяться секционирование обмоток статора — отдельные выводы (и меньшее число витков обмотки статора) для подключения переменного тока.

Синхронный электродвигатель возвратно-поступательного движения

Принцип его работы заключается в том, что подвижная часть двигателя представляет собой постоянные магниты, закреплённые на штоке. Через неподвижные обмотки пропускается переменный ток и постоянные магниты под действием магнитного поля, создаваемого обмотками, перемещают шток возвратно-поступательным образом.^[4

 

5.Охрана труда

5.1. Правила эксплуатации грузоподъемных кранах

 

Грузоподъемные краны и машины, их составные части, приборы и устройства безопасности, грузозахватные органы, съемные грузоподъемные приспособления, тара, люльки и крановый путь должны отвечать требованиям этих Правил и НД.

Группы классификации (режима работы) грузоподъемных кранов и машин и их механизмов определяются согласно приложению 1 этих Правил и указываются в паспорте грузоподъемного крана или машины.

Климатическое исполнение грузоподъемных кранов и машин должно устанавливаться согласно требованиям НД и отвечать микроклиматическим районам Украины, в которых они могут эксплуатироваться. Грузоподъемные краны и машины, предназначенные для эксплуатации в районах с нижней границей температуры рабочего состояния ниже -40 СГ, должны быть изготовлены для работы в макроклиматических районах с холодным климатом (выполнение ХЛ).

Грузоподъемные краны и машины, предназначенные для эксплуатации в сейсмических районах (свыше 6 баллов), изготавливаются в сейсмическом исполнении согласно требованиям НД.

Грузоподъемные краны и машины, предназначенные для работы во взрывоопасных и пожаропасных зонах, должны отвечать требованиям «Правил устройства электроустановок. Электрооборудование специальных установок», утвержденных приказом Министерства труда и социальной политики Украины от 21.06.2001 № 272 (далее - ПУЭЭСУ), и действующим НД.

Класс взрыво- и пожароопасной зоны, категория и группа взрывоопасной смеси указываются в паспорте грузоподъемного крана или машины, а также в руководствах по эксплуатации.

Грузоподъемные краны должны быть устойчивы в рабочем и нерабочем состояниях.

Расчет устойчивости грузоподъемных кранов должен проводиться согласно требованиям НД при условии действия испытательной нагрузки, действия груза (грузовая устойчивость), отсутствия груза (собственная устойчивость), внезапного снятия нагрузки и действия монтажных (демонтажных) нагрузок.

Грузоподъемные краны, во время эксплуатации которых предусмотрено опускание ненагруженной стрелы в горизонтальное положение, должны быть устойчивыми с таким положением стрелы.

Расчет металлоконструкций и механизмов грузоподъемных кранов и машин должен осуществляться согласно требованиям НД.

У кранов с выдвижными стрелами, башнями, опорами должна быть предусмотрена надежная фиксация в рабочем положении выдвинутой конструкции.

Металлоконструкции и металлические детали грузоподъемных кранов и машин должны быть защищены от коррозии согласно условиям эксплуатации.

В металлоконструкциях должны предусматриваться меры против накопления в них влаги.

 

5.2. Электро безопасность на грузоподъемных кранах

 

Поражение человека электрическим током возникает при замыкании электрической цепи через тело, т. е. в случае прикосновения человека к двум точкам электрической цепи, между которыми имеется некоторое напряжение (электрический потенциал), как правило, это один электрический провод и земля. В трехфазных сетях переменного электрического тока возможно включение тела человека в цепь межд> двумя проводами.

При выполнении работ с аппаратами, находящимися под напряжением до 1000 В, необходимо пользоваться диэлектрическими перчатками и галошами, либо стоять на изолирующем резиновом коврике или подставке и применять специальный инструмент и приборы с изолированными (безопасными) ручками. Во избежание возможного поражения электрическим током прикасаться к контактным зажимам, выводам и оголенным проводам категорически запрещено.

Диэлектрические перчатки, галоши, боты, коврики и сапоги изготовляют из резины специального состава, обладающей высокой электрической прочностью и хорошей эластичностью.

Пострадавшего от поражения электрическим током прежде всего следует освободить от действия тока и оказать доврачебную помощь. При освобождении следует иметь в виду, что прикасаться к пострадавшему голыми руками (без защитных средств) нельзя, так как освобождающий неминуемо окажется под действием электрического напряжения. Поэтому лучше всего отключить питающую сеть либо перерубить провода. Если невозможно обесточить электрическую цепь, необходимо оттянуть пострадавшего от токоведущих частей сухими (изолирующими) предметами: досками, палками, веревками или одеждой. Спасающий должен стоять на сухом месте или на изоляторе. До прибытия врача на пострадавшем следует расстегнуть одежду, растереть ему тело, дать понюхать нашатырный спирт и при необходимости делать искусственное дыхание.

Основные противопожарные мероприятия. Горением называют сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества с кислородом воздуха, в результате которого выделяется тепловая и световая энергия. В особых условиях окислителем в процессе горения может служить не только кислород, но и азотная кислота, хлор и другие химические элементы. Кроме того, многие взрывоопасные вещества могут разлагаться без поглощения кислорода — взрываться (быстрое горение) с образованием теплоты и света.

Процесс горения может возникнуть при наличии импульса, вызывающего воспламенение. Таким импульсом может быть: открытое пламя, накаленная поверхность металла, лучистая энергия, искра, а также скрытые (несветящиеся) источники — силы трения, удар, адиабатическое сжатие и др. Процесс горения может возникнуть и протекать при наличии трех факторов; горючего вещества, окислителя и источника воспламенения. Горючее вещество и окислитель создают горючую систему, которая под действием источника воспламенения может загореться и послужить причиной пожара. Смеси газов и паров с воздухом могут гореть лишь при определенных объемных соотношениях. В замкнутых объемах возникает большая вероятность образования пожароопасных смесей. В этих случаях скорость горения велика и может привести к взрыву, что является наиболее опасным случаем горения.
При работе грузоподъемных кранов основными источниками возникновения пожара могут быть неисправности собственно кранового оборудования (преимущественно электрооборудования) и нарушения правил подъема и перемещения грузов (особенно взрыво- и пожароопасных). Чаще всего перегреваются и способны загореться обмотки тормозных электромагнитов переменного тока типа МО-Б крановых механизмов. Причины их перегревания: неплотное прилегание якоря к магнитопроводу в результате неправильной регулировки, заедания или перекоса якоря в шарнире и загрязнение поверхности магнитопро- вода. Реже перегреваются обмотки электродвигателей в результате неправильной регулировки тормозов, разрушения подшипников и задевания ротора за статор. Очевидно, что причиной загорания может быть короткое замыкание в цепи кранового электропривода. Все современные грузоподъемные краны имеют в схемах специальные защитные устройства, предотвращающие негативные последствия короткого замыкания (назначение, конструкции и работа данных устройств изложены в соответствующих разделах учебника). При обнаружении на кране очага загорания необходимо прежде всего отключить вводное устройство, если до того времени не сработала защита крановой защитной панели.

При эксплуатации крановых механизмов применяют различные нефтепродукты: масла и смазки, керосин для промывки и др., которые при определенных условиях могут самовозгораться. Например, обтирочные концы и ветошь, пропитанные маслом, могут самовоспламениться при хранении свыше 8 ч. Поэтому категорически запрещено иметь на кране запасы смазочных материалов, керосина, обтирочных концов и др. Также запрещено применять для чистки механизмов бензин, ацетон и другие легковоспламеняющиеся жидкости. Чистку крановых механизмов следует проводить только при отключенном вводном устройстве не только во избежание возможного поражения работающих электротоком, но и с целью исключения загорания применяемых материалов от электрической искры. Освещение ремонтной зоны должно быть только от электросети напряжением 12 В. Применение открытого огня, спичек, факелов или фитилей категорически запрещено.

В настоящее время строительными нормами Госстроя СССР по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности производства подразделяются на шесть категорий. СНиП 11-90—81 категории А и Б — взрывопожароопасные производства; В, Г, Д — пожароопасные и Е — взрывоопасные. Краны мостового типа относят к категории Д — несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии. Однако фактическая пожаро- опасность конкретного крана будет соответствовать категории того производства, в котором кран эксплуатируется.

Для быстрого предотвращения горения при пожаре необходимо выполнить два основных условия: прекратить доступ воздуха (кислорода) в зону горения, так как горение возможно при содержании кислорода в воздухе не менее 14% (естественное содержание кислорода в воздухе 21%), охладить

 

5.3. Пожарная безопасность на грузоподъемных кранах

 

В производственных условиях, а также при выполнении ремонтно-монтажных работ при нарушении противопожарных мер не исключено возникновение очагов загорания, которые могут превратиться в пожар.

Здесь может возникнуть вопрос — а зачем нужны крановщику знания о пожарной опасности? Для тушения пожаров есть специальная служба — пусть она и занимается своим делом, а не крановщик. Но пожар не возникает без причины, а причина всегда в людях, нарушающих правила безопасности, не думающих о последствиях от брошенной горящей спички или окурка. При пожаре внутри цеха крановщик больше всех в первую очередь подвергается опасности — огонь и дым могут мгновенно достать мостовой кран, надо немедленно спускаться или уходить от опасности, если позволяет конструкция цеха. Вот почему грамотный крановщик, как и все квалифицированные рабочие, должен иметь понятие об опасных материалах, применяемых в его цехе.

Обеспечение пожаробезопасности является не менее важной задачей, чем обеспечение безопасности людей от поражения электрическим током. Рассмотрим основные понятия пожарной опасности.

Горением называется быстро протекающая химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты. В узком смысле слова горение — реакция соединения вещества с кислородом. Однако горение может происходить и в отсутствие кислорода: водород, сурьма и другие металлы горят в атмосфере хлора, окись натрия — в углекислом газе. Если при горении образуются газы, то горение сопровождается пламенем. Теплота, выделяющаяся при горении вещества и отнесенная к определенной его массе, называется теплотой горения. Разрыв—чрезвычайно быстрое выделение большого количества энергии, сопровождающееся образованием сжатых газов, обладающих большой разрушительной силой.

Большинство горючих веществ при нагревании переходит в газообразное или парообразное состояние и образует с воздухом горючие смеси. Горючие смеси могут образоваться и в результате распыления в воздухе жидких или твердых горючих веществ — бензина, ацетона, керосина, угольной или мучной пыли и пр.

Загорание веществ всегда начинается со вспышки. Вспышка — это кратковременное загорание выделившихся из горючего вещества паров или газов с помощью искры или пламени. При этом для продолжения горения оказывается недостаточно того количества теплоты, которое образуется при кратковременной вспышке.

Воспламенение (возгорание) — это процесс возникновения горения, происходящий в результате нагрева части горючего вещества источником воспламенения, хотя остальная масса горючего вещества остается при этом холодной. Если горючее вещество перемешано с воздухом (газом, парами, мелкой пылью), то горение будет очень быстрым, иначе говоря, произойдет взрыв. Не всякая смесь горючего вещества с воздухом способна к воспламенению. Существует минимальная и максимальная концентрация горючего вещества в воздухе, ниже и выше которой воспламенение невозможно.

Концентрация горючего вещества в воздухе, ниже которой воспламенение смеси невозможно, называется нижним пределом концентрации воспламенения. Концентрация горючего вещества в воздухе, выше которой воспламенение смеси невозможно, называется верхним пределом концентрации воспламенения.

Горючие газы и смеси газов, а также твердые горючие вещества в виде пыли могут создавать с воздухом любые горючие смеси, способные к воспламенению и взрыву при любой температуре. Для окраски деталей широко применяются нитрокраски, растворители которых — ацетон и амилацетат — дают опасные концентрации их паров. Несмотря на вытяжные устройства, часть вредных паров попадает в воздух цеха, а иногда были случаи взрыва паров растворителей в системе вытяжки.

Воспламенение возможно и без источника воспламенения. Если горючую смесь нагреть, то при некоторой температуре в ней начнется процесс самоокисления. Если выделяемая при этом теплота не полностью рассеивается в окружающее пространство, то температура повышается и смесь может воспламениться. Это явление называется самовоспламенением; оно возникает при так называемой температуре самовоспламенения. Так, доказано опытами, что промасленная бумага и хлопчатобумажные тряпки самовозгораются через 7—8 ч, будучи загружены в металлический ящик при комнатной температуре. Масло употреблялось при опытах: минеральное — разных марок и растительное — льняное и подсолнечное.

Основные требования противопожарного режима на любом предприятии следующие. Рабочие места, проходы и проезды необходимо содержать в чистоте; промасленный обтирочный материал собирать в закрывающиеся железные ящики и ежедневно убирать из цеха. В цехах запрещается хранить бензин, керосин, нитрокраски, масло и другие легковоспламеняющиеся и горючие жидкости.

Для хранения спецодежды устраиваются специальные помещения, где загрязненная, промасленная спецодежда хранится в железных шкафах в развернутом виде. В карманах запрещается оставлять промасленную ветошь и тряпки.

В каждом цехе на случай возникновения пожара должна быть обеспечена возможность быстрой и безопасной эвакуации людей через эвакуационные выходы — двери, ворота, проходы. Выходы считаются эвакуационными, если они ведут из помещений: первого этажа непосредственно наружу; в соседние помещения того же этажа, имеющие выход наружу непосредственно или через лестничные клетки; в проход или в коридор с непосредственным выходом наружу или через лестничную клетку.

На пожаро- и взрывоопасных участках предприятия вывешивается предупреждающий плакат «Курить запрещается». Курение разрешается только в специально отведенных местах, где имеются урны или бочки с водой для окурков6. В этих местах устанавливают надпись «Место для курения». На многих передовых предприятиях приняли более решительные меры. Перед входом установили плакат «На территории завода курить запрещено».

Для крановщика пожар на кране особенно опасен: нет пути для отступления при развитии пожара, и помощь ему трудно оказывать из-за большой высоты крана. Пожары на кранах иногда возникают вследствие неисправностей электрооборудования.

Чаще всего горят обмотки тормозных электромагнитов переменного тока, перегревающиеся при неплотном соединении якоря магнита с сердечником. Реже возгораются обмотки электродвигателей. Но такие пожары, имеющие малые объем и границы, длятся 2—3 с и гаснут сами при отключении тока.

Для тушения пожара на кране применяют сухой огнетушитель типа ОУ-2, снабженный стальным баллоном с углекислым газом, сжатым до 17 МПа.

Для приведения в действие ручного углекислотного огнетушителя ОУ-2 необходимо взять его левой рукой за рукоятку, а правой повернуть снегообразователь в сторону очага горения, затем поворотом маховичка открыть вентиль до отказа по часовой стрелке и направить струю углекислого снега на горящий предмет.

Нельзя допускать прямого нагрева баллона лучами солнца или другими источниками теплоты во избежание повышения давления в баллоне, разрыва предохранительной мембраны и преждевременного выброса углекислого газа. Не реже трех раз в месяц надо производить массовый контроль заряда. При уменьшении заряда на 10 % по сравнению с нормой необходимо устранить неисправность и дополнить заряд до нормы. Через 12 мес рекомендуется сделать новый заряд. Огнетушитель должен быть опломбирован.

Нельзя допускать попадание на вентиль бензина, масла, влаги и ударять по баллону, вентилю, снегообразователю или предохранителю.

Кроме огнетушителей типа ОУ-2 можно применять огнетушители ОУ-5 и ОУ-8 с вместимостью баллона 5 и 8 л, которые по конструкции и принципу действия не отличаются от ОУ-2.

Промышленность выпускает также углекислотнобром-зтиловые огнетушители типа ОУБ-3 с вместимостью баллона 3 л, содержащие смесь углекислого газа и бром-этила. Масса заряда — 3,5 кг, время действия — 35 с, длина струи — до 4 м. Обращаться с ними более просто, чем с огнетушителями типа ОУ. При тушении пожара открывают вентиль до отказа, не переворачивая баллона, и направляют струю в очаг огня.Струя неэлектропроводна, быстро превращается в газ, интенсивно охлаждая горящий предмет и отсекая доступ кислорода из воздуха к очагу пожара. После действия огнетушителя ОУБ необходимо хорошо проветрить помещение, так как под влиянием высокой температуры огнегасящий состав разлагается и при вдыхании может вызвать головную боль.
Применять пенные жидкостные огнетушители на кранах недопустимо, потому что струя пены проводит ток и может вызвать поражение электрическим током человека, работающего с огнетушителем. Кроме того, пена содержит едкие вещества и при попадании на работающих может привести к ожогам кожи и порче одежды.

 

· Методы и средства измерений при строительстве и эксплуатации подкрановых путей: Монография. — 2-е перераб. и доп. / Е. В. Горохов, Н. Е. Ламбин, В. Н. Ламбин. Донбасс. нац. академ. строит. и арх. — Макеевка: 2008.

· Балашов В. П. Грузоподъёмные и транспортирующие машины на заводах строительных материалов: Учебник для техникумов. — М.: Машиностроение, 1987. — С. 148-165. — 384 с.