Защитные устройства электроприводов ГПМ

Основные сведения

Для предотвращения работы оборудования в ненормальных и аварийных режимах применяют следующие виды защитных устройств:

1. от токов короткого замыкания;

2. от токов перегрузки;

3. грузовые;

4. по снижению напряжения ( минимальная ).

 

Защитные устройства от токов короткого замыкания

Основными причинами возникновения токов короткого замыкания являются:

1. межвитковое замыкание в обмотке статора асинхронного двигателя;

2. пробой на корпус в двух местах обмотки статора, при котором часть витков

обмотки статора закорачивается через корпус ( что равнозначно межвитковому замы-

канию, только через корпус ).

При коротком замыкании образуется замкнутая цепь короткого замыкания, со-

стоящая из последовательно соединенных источника питания ( обмотки статора син-

хронного генератора ), линии электропередачи ( кабеля ) и приемника электроэнергии ( обмотки статора асинхронного двигателя ).

В этой замкнутой цепи ток короткого замыкания в десятки раз превышает но-

минальный, что вызывает выделение большого количества тепла в соответствии с зако

ном Джоуля-Ленца Q = I² Rt ( Q – количество тепла, Дж; I – ток короткого замыкания; R – сопротивление участка цепи короткого замыкания, например, сопротивление об

мотки статора асинхронного двигателя; t – время протекания тока короткого замыкания ). В результате может мгновенно сгореть любой из трех участков цепи короткого замыкания – обмотка статора синхронного генератора, линия электропередачи ( кабель ) или обмотка статора асинхронного электродвигателя ).

       Отсюда следует, что защитные устройства от токов короткого замыкания долж-

ны срабатывать мгновенно.

В качестве защитных устройств от токов короткого замыкания используют:

1. в силовых цепях - автоматические выключатели и реле максимального тока;

2. в цепях управления - автоматические выключатели и плавкие предо­хранители.

 

Защитные устройства от токов перегрузки

Причиной перегрузки может быть неисправность механизма, тормоза или ис-

пользование дру­гого эксплуатационного режима.

Что считать током короткого замыкания и током перегрузки? Ясно, каждый из этих токов больше номинального. Но во сколько раз?

На этот вопрос четкого ответа теория электропривода не дает. Однако, основы-

ваясь на справочных данных выпускаемых промышленностью защитных устройств от токов перегрузки ( см. ниже ), можно принять, что ток перегрузки – это ток, больший номинального, но не превышающий номинальный более чем в два раза.

       Ток, больший номинального более чем в два раза – это ток короткого замыка-

ния.

В качестве защитных устройств от токов перегрузки используют:

1. тепловые токовые реле, чувствительным элементом которых являются биметаллические пластины;

2. тепловые температурные реле, чувствительным элементом которых являются полупроводниковые приборы – терморезисторы, сопротивление которых зависит от температуры.

Эти приборы встраивают в лобовые части обмоток статора асинхронных двигателей непосредственно на заводе-изготовителе электродвигателей.

3. электромагнитные токовые реле.

Следует заметить, что тепловые реле обладают тепловой инерцией,которая объ-

ясняется тем, что для нагрева биметаллической пластины или терморезистора необхо-

димо определенное время ( от нескольких десятков секунд до нескольких минут, в зависимости от типа теплового реле ).

       Отсюда следует, что тепловые реле нельзя применять для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания.

       Электромагнитные токовые реле срабатывают мгновенно. Их обычно применя-

ют в качестве т.н. грузовых реле, которые при срабатывании переводят электродви-

гатель на ближайшую меньшую скорость.

 

       9.4. Защита по снижению напряжения

       Защита по снижению напряжения или, иначе, минимальная защита отключает гру­зовое устройство при уменьшении напряжения сети ниже заданного. Такое понижение приводит к резкому уменьшению электромагнитного момента, развиваемого электродвигателем, что особенно опасно для электроприводов грузоподъемных меха-

низмов и якорно-швартовных устройств, у которых уменьшение момента двигателя может привести к реверсу электропривода ( вместо подъема начнется спуск ).

В качестве защитных устройств по снижению напряжения используют реле напряжения, которые при снижении напряжения ниже допустимого ( обычно до 60% и менее от номинального ) отпускают свой якорь. В результате схема управления электро

приводом обесточивается, при этом электродвигатель отключается от сети и затормаживается при помощи электромагнитного тормоза.

Для повторного включения электропривода нужно сначала вернуть в нулевое положение рукоятку командоконтроллера, и только затем продолжить работу переводом этой рукоятки в нужное рабочее положение.

 

Тормозные устройства ГПМ

Основные сведения

Тормозные устройства предназначены для механического затормаживания вала исполнительного механизма с целью точной остановки механизма и для его удержания в строго фиксированном положении.

На судах тормозные устройства применяют в электроприводах механизмов, работа которых связана с преодолением действия силы тяжести, а именно – в грузоподъемных и якорно-швартовных устройствах.

В зависимости от особенностей конструкции, различают три типа тормозных устройств:

1. ленточные;

2. дисковые;

3. колодочные.

Составная часть тормозных устройств – тормозные электромагниты различаются:

1. по роду тока, питающего катушку тормоза – на электромагниты постоянного и переменного тока ( одно- и трехфазного );

2. по величине перемещения ( ходу ) якоря – на длинноходовые ( с вертикальным

перемещением якоря до 120 мм ) и короткоходовые ( с горизонтальным перемещением якоря на 3…5 мм ).

       10.2. Ленточные тормозные устройства

Ленточное тормозное устройство показано на рис. 13.8.

 

Рис. 13.8. Ленточное тормозное устройство:

1 – катушка тормозного электромагнита; 2 – якорь тормозного электромагнита; 3 – стальная тормозная лента; 4 – двухплечий поворотный рычаг; 5 – груз; 6 – тормозной шкив; 7 – ось поворота рычага

 

Тормозная лента 3 охватывает тормозной шкив 6. Оба конца ленты 3 прикреплены к рычагу 4. На ленте с внутренней стороны, обращенной к тормозному шкиву, наклеены фрикционные ( тормозные ) накладки из материала с высоким коэффициентом трения

( ферродо ). Тормозной шкив посажен на вал двигателя. 

В исходном состоянии ток в катушке 1 отсутствует, поэтому под действием груза 5 левое плечо рычага опущено, а правое приподнято. В таком состоянии лента 3 плотно охватывает тормозной шкив 6, вал двигателя заторможен.

При протекании тока через катушку электромагнита 1 якорь 2 втягивается внутрь катушки и поворачивает рычаг 4 вокруг оси 7 по часовой стрелке. Тормозная лента ослабе

вает и освобождает тормозной шкив – двигатель растормаживается.           

В процессе эксплуатации тормозные накладки стираются, поэтому тормозной мо-

мент постепенно уменьшается. Это может привести к тому, что вал двигателя перестанет затормаживаться. В этом случае, до замены накладок, можно вновь увеличить тормозной момент перемещением груза 5 влево.

На судах ленточные тормозные устройства нашли ограниченное применение, в основном, в электроприводах якорно-швартовных устройств.