Основными силовыми токоприемниками в сельском хозяйстве являются электродвигатели, приводящие в движение различные рабочие машины. В электропривод входит, кроме электродвигателя, передача к рабочей машине, аппаратура защиты двигателя и управления им. Электропривод компактен, надежен, и его легче автоматизировать, чем привод от двигателя внутреннего сгорания.
Наиболее распространены трехфазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, которые просты, долговечны, недороги и имеют сравнительно небольшую массу. Электродвигатели других типов применяют, когда, например, нужна широкая регулировка частоты вращения, или повышенный начальный крутящий момент, либо пониженный начальный (пусковой) ток, или компенсация реактивной мощности и т. д.
Короткозамкнутые двигатели включают и отключают обычно при помощи магнитных пускателей простым нажатием кнопки «Пуск» или «Стоп».
Магнитные пускатели, имеющие электромагнитные контакторы (автоматы) и тепловые реле, защищают электродвигатели от перегрузок, но не защищают их от коротких замыканий, так как тепловые реле действуют сравнительно медленно. Поэтому в цепи электродвигателя, управляемого магнитным пускателем, дополнительно ставят аппаратуру защиты от внезапных коротких замыканий, например предохранители.
Если необходимо изменять направление вращения электродвигателя, то устанавливают реверсивный пускатель и вместо кнопки «Пуск» — две кнопки: «Вперед» и «Назад».
Реверсивный пускатель объединяет два нереверсивных. Он снабжен электрической и механической блокировками, предотвращающими одновременное включение обоих пускателей, что вызвало бы короткое замыкание в сети.
При помощи магнитных пускателей можно осуществить различные схемы автоматического управления электродвигателями, например включение двигателей в заданной последовательности или автоматическое включение резервного двигателя при остановке рабочего двигателя (для этого нужны два нереверсивных пускателя) и т. д. Более сложные схемы автоматического управления осуществляются при помощи командо-контроллеров, магнитных станций, технологических датчиков и другого оборудования.
Если магнитных пускателей и автоматов нет, то для включения и отключения небольших (до 10 кВт) электродвигателей можно использовать рубильники, токоведущие части которых для безопасности закрывают кожухом. При этом от коротких замыканий двигатели защищаются предохранителями.
Защиту от перегрузки обеспечить предохранителями нельзя, так как номинальный ток плавких вставок приходится завышать против номинального тока двигателя в 1,5—3 раза, чтобы вставки не сгорели при пуске двигателя. К тому же плавкая вставка выдерживает в течение 1—2 ч перегрузку до 30%. Таким образом, плавкая вставка может выдержать, не сгорая, длительное время, ток, который в 2—4 раза выше номинального тока двигателя. Но при такой перегрузке обмотка электродвигателя в течение нескольких минут перегреется и двигатель придет в негодность.
Из-за неравномерного старения плавких вставок одна из них может при длительной работе сгореть даже при токе, близком к номинальному. Это приведет к работе двигателя на двух фазах и также может явиться причиной сгорания обмотки двигателя.
Учитывая недостатки предохранителей, во всех ответственных установках их заменяют магнитными пускателями или автоматами. Защиту двигателя от работы на двух фазах осуществляют при помощи специального реле обрыва фаз или двумя токовыми реле, включаемыми в любые две фазы, реле времени, которое предотвращает срабатывание токовых реле при пуске, и промежуточного реле, отключающего контактор.
Для включения и отключения неиндуктивных цепей с номинальной силой тока 100 и 60 А и для нечастых пусков электродвигателей мощностью до 8 кВт заводы Главсельэлектросетьстроя выпускают силовые (пусковые) ящики типа ЯП-100 и моторно-пусковые ящики МП-60. Выпускаются также моторно-пусковые щитки МПП-15 для тока 15 А(рис. 87), предназначенные для установки в непыльных сельскохозяйственных помещениях при температуре окружающей среды от —40 до + 35°С и относительной влажности до 70%.
Рис. 87. Моторно-пусковой щиток МПП-15 для нечастых включений и защиты электродвигателей мощностью до 5 кВт 380 В:
1— пакетный выключатель; 2 — крышка корпуса; 3— отверстия для проводов;
4 — предохранитель.
Монтаж электродвигателей и пусковой аппаратуры, так же как и монтаж любого оборудования, начинается с транспортно-такелажных работ, связанных с доставкой на место монтажа. Такелажные работы должны быть, как правило, механизированы.
Перемещение грузов массой от 50 до 300 кг на небольшие расстояния может выполняться при отсутствии механизмов ручными приспособлениями, например подкладными катками (трубами), роликовыми ломами.
Рис. 88. Правильная (с) и неправильная (б) строповка электродвигателя.
Электромонтеры должны быть обучены правилам выполнения грузоподъемных операций, так как не всегда можно вызвать специалиста-стропальщика, а необученному персоналу выполнять эту работу запрещено.
Непосредственно зацеплять крюком грузоподъемного механизма поднимаемый груз нельзя, так как это ненадежно и опасно. Для подвески груза на крюк грузоподъемного крана служат стропы — куски стальных канатов (тросов), концы которых снабжены крюками, петлями, скобами или тому подобными подвесками, либо соединены между собой (кольцевой строп).
Электродвигатели стропят за подъемные кольца (рымы). Направление троса должно как можно ближе совпадать с вертикалью, для этого следует пользоваться достаточно длинными стропами или применять распорки-траверсы. Если при подъеме электродвигателя угол между ветвями стропа будет больше 30 град (рис. 88, а), то рымы будут работать на излом. Если угол между ветвями будет не более 30 град, но электродвигатель будет застроплен, как показано на рисунке 88, б, то рымы будут работать также на излом и могут быть повреждены.
В зависимости от мощности и массы электродвигателя и от назначения механизма двигатель может быть установлен на корпусе механизма, на фундаменте, раме или салазках, на кронштейнах или консолях. При строительстве фундамента выполняется разметка под фундаментные болты для крепления салазок или рамы и устанавливаются шаблоны соответственно размерам фундаментных болтов. После затвердевания бетона шаблоны выбивают, проверяя при этом, соответствует ли месторасположение фундаментных болтов разметке. Монтировать электродвигатель и затягивать гайки болтов можно только через 10—15 суток после заливки болтов. Размеры отверстий для болтов и сами болты выбирают по рисунку 89 и таблице 37.
Двигатели, установленные на салазках, заземляют присоединением заземляющего (зануляющего) проводника к обеим салазкам.
Рис. 89. Монтаж фундаментных болтов для закрепления салазок под электродвигатель (размеры см. по табл. 37):
1 — гайка; 2 — пружинная шайба; 3— фундаментный крюкообразный болт типа БФК; 4 — фундамент; 5 — фундаментный болт типа Ф.
Салазки выравнивают при помощи подкладок по уровню в продольном и поперечном направлениях, затягивают гайки фундаментных болтов (обязательно подложив под каждую гайку пружинную шайбу) и заливают фундамент тонким слоем цементного раствора, заделывая все неровности и просветы между фундаментом и салазками.
Вал установленного электродвигателя выверяют с валом рабочей машины и соединяют двигатель с машиной ременной, клиноременной, зубчатой или другой передачей либо муфтой напрямую.
К электродвигателю подключают провода, проложенные к нему от пускателя. Сечение проводов должно соответствовать мощности двигателя.
При напряжении 380/220 В сечение проводов может быть принято по таблице 37.
Таблица 37
Выбор салазок, болтов, труб и проводов для монтажа электродвигателей
Рис. 90. Монтаж электродвигателя на фундаменте и салазках:
1 — штуцер вводной коробки электродвигателя с внутренней резьбой; 2 — то же, но с внешней резьбой; 3 — ниппель; 4 — муфта прямая; 5 — трубная гайка; 6 — стальная труба электропроводки; 7 — пружинная шайба; 8 — гайка; 9 — заземляющий проводник (сталь круглая диаметром 6—6 мм или полосовая 15—20x4 мм); 10 — пята электродвигателя; 11 — салазки; 12 — болт.
Провода, прокладываемые от пускателя на высоте, доступной для прикосновения, должны иметь защиту от механических повреждений. Поэтому их обычно монтируют в трубе, подводимой непосредственно к коробке выводов электродвигателей. Диаметр труб выбирают в расчете на свободную протяжку проводов, однако штуцеры электродвигателей обычно имеют больший диаметр. Для соединения вводных коробок электродвигателей 1—4-го габаритов, имеющих штуцеры с внутренней и внешней резьбой, с подведенными трубами могут быть использованы ниппели (короткие отрезки труб с резьбой), вворачиваемые в штуцер и соединяемые с подведенной трубой сгоном из короткой прямой муфты и гайки (рис. 90). Электродвигатели 5—8-го габаритов имеют штуцеры лишь с внешней резьбой, поэтому при использовании трубы по расчету, то есть диаметром меньшим, чем диаметр штуцера, для соединения приходится применять специальную переходную муфту. Если такую муфту получить нельзя, то для подводки выбирают трубу повышенного диаметра, соответствующую штуцеру. Трубу соединяют с внешней резьбой штуцера при помощи обычного сгона. Для этого на трубу навертывают контргайку с муфтой, а затем 5 трубы на штуцер сгоняют муфту и закрепляют ее гайкой.
В стесненных местах, в особенности при подводках к электродвигателям малой мощности, иногда применяют металлорукава для соединения подводящей трубы с штуцером коробки ввода двигателя. Такой гибкий ввод крепится специальным штуцером металлорукава.
Кнопки управления магнитным пускателем обычно устанавливают в удобном месте для рабочего, обслуживающего механизм.
Если электродвигатель управляется из другого помещения, то около механизма необходимо установить аппарат для аварийного отключения двигателя, исключающий возможность дистанционного пуска механизма или включения подводки под напряжение в случае ее ремонта.
Электродвигатель подключают тремя проводами, а четвертый используют для зануления, то есть присоединяют к корпусу электродвигателя. Независимо от зануления салазки рекомендуется присоединять к видимому заземляющему проводнику заземляющей сети, открыто прокладываемой по конструкциям здания, как показано на рисунке 90. Многократное дополнительное заземление нулевого провода, выполняемое таким образом, улучшает безопасность.
Перед подключением проверяют сопротивление изоляции электродвигателя. У исправного нового двигателя напряжением до 1000 В сопротивление изоляции обычно значительно превышает 1 МОм. Падение сопротивления изоляции вызывается проникновением влаги или оседанием пыли. В этих случаях двигатель продувают, очищают выводы обмоток и выполняют повторное измерение. Если сопротивление изоляции обмотки статора, замеряемое мегомметром напряжением 1000 В при температуре от 10 до 30°С, окажется все же ниже 0,5 МОм, то необходимо провести сушку обмоток.
Сопротивление изоляции ротора электродвигателей с фазным ротором (замеряемое мегомметром 500 В) должно быть не ниже 0,2 МОм.
Рис. 91. Приспособление для снятия шкивов и полумуфт:
1 — болты с захватами; 2 — сменные упоры; 3 — шкив или полумуфта; 4 — основание съемника; 5 — ручной электромонтажный гидропресс РГП-7.
При ревизии электродвигателей бывает необходимо снять с его вала шкив или полумуфту. Для этого пользуются специальными съемниками. Если съемника нет, то его можно изготовить, воспользовавшись электромонтажным гидравлическим прессом РГП-7, обычно используемым для монтажа кабельных наконечников.
Приспособление (рис. 91) состоит из основания, в прорезях которого установлено три болта с захватами 1 и двух сменных упоров 2. Гайка основания съемника ввертывается в корпус пресса РГП-7 вместо вилки. Вместо пуансона в пресс устанавливается упор.
Имеющиеся в основании удлиненные прорези позволяют перемещать болты с захватами в соответствии с диаметром шкива или полумуфты и снимать их при наружных диаметрах от 125 до 250 мм. Усилие, развиваемое на съемнике, достигает 69 кН (7 тс).
Пускозащитную аппаратуру выбирают в соответствии с электродвигателями, режимом их работы и характером окружающей среды. Выбор облегчается справочными данными аппаратуры, где дается техническая характеристика. Буквы в обозначении магнитного пускателя, (на его табличке) указывают серию пускателя, первая цифра после букв обозначает его величину (от 0 до 6), которая соответствует определенной мощности двигателя; вторая цифра — род защиты от окружающей среды (1 — открытый, 2 — защищенный, 3 — пылезащищенный, 4— пылебрызгонепроницаемый); третья цифра — исполнение по назначению и тепловой защите (1 — нереверсивный без теплового реле, 2 — нереверсивный с тепловым реле, 3 — реверсивный без теплового реле, 4 — реверсивный с тепловым реле).
Марка магнитного пускателя ПА-332 расшифровывается так: магнитный пускатель серии ПА (с поворотной магнитной системой), третьего габарита (для электродвигателей наибольшей мощностью до 17 кВт при 380 В); пылезащищенный, нереверсивный, с тепловым реле.
Устанавливают пускатель строго вертикально, так как при отклонении (наклоне) не обеспечивается надежная работа контакторов. Обычно пускатель ставят на скобах, прикрепляемых к стенам дюбелями или вмазкой концов скоб в стены. Монтаж ведут в такой последовательности.
- Прикрепляют скобы к пускателю.
- Для разметки на основании (стене) центров крепежных отверстий пускатель прислоняют к основанию так, чтобы между гнездом сальника пускателя и заранее закрепленной трубой для проводов был зазор 2—3 мм (для облегчения на трубу кладут прокладку и опирают на нее пускатель).
- Отсоединяют от пускателя скобы и укрепляют их в пробитые или просверленные отверстия согласно разметке.
- Крепят пускатель к скобам, проверяя спереди и сбоку его вертикальность.
- Проверяют изоляцию пускателя и кнопки мегомметром.
- Проверяют настройку теплового реле и соответствие номинального тока нагревательного элемента номинальному току двигателя. Если такого соответствия (что видно по маркировке) нет, то нагревательный элемент меняют.
- Устанавливают кнопку управления (обычно на те же скобы, что и пускатель), если кнопка не была заранее (в мастерской) установлена на корпус пускателя.
- Подключают зануляющий, фазовые и соединительные (от кнопки) провода и закрывают крышку пускателя.
- Проверяют работу пускателя. При нажатии кнопки «Пуск» пускатель должен включаться без заметного торможения, а при нажатии кнопки «Стоп» подвижная система без задержки должна возвращаться в исходное положение. Шум во включенном пускателе должен быть негромким, ровным, без дребезжания.
Нужно отметить, что магнитные пускатели могут защищать эффективно и надежно электродвигатели только при регулярной настройке тепловых реле применительно к изменениям внешней температуры и при подборе нагревательных элементов в строгом соответствии с номинальными параметрами защищаемого электродвигателя. Все перечисленные условия обеспечить очень трудно, поэтому более надежна температурная защита при помощи датчика, встроенного в обмотку электродвигателя.
Силовые ящики с выключателями, автоматами или предохранителями для подключения и защиты электродвигателей мобильных электрических машин в полевых условиях устанавливают на опорах воздушных линий 0,4 кВ.
Рис. 92. Установка силовых ящиков для подключения и защиты электродвигателей мобильных машин на опорах ВЛ 0,4 кВ: а — на деревянной опоре; б — на железобетонной опоре.
Ящики размещают на скобах, укрепляемых на деревянных опорах глухарями, а на железобетонных — обхватными хомутами или болтами с планкой (рис. 92).
Провода к ящику (три фазовых провода и нулевой для зануления) спускают по опоре в стальной трубе, скрепляемой с патрубком ящика муфтой и гайкой. На опоре нулевой провод повторно заземляют, для чего к нулевому проводу ВЛ 0,4 кВ присоединяют верхний конец заземляющего спуска, прокладываемого по деревянной опоре, или верхний заземляющий выпуск железобетонной опоры. Нижней конец спуска (или нижний заземляющий выпуск железобетонной опоры) соединяют с заземлителей.
