 |
5.2.1. Электроприводы в основных технологических процессах
|
|
|
|
Электроприводом называется электромеханическое устройство, преобра- зующее электрическую энергию в механическую, которая сообщается рабочим органам производственной машины. В общем случае электропривод состоит из преобразователя электрического тока, электродвигателя, передаточного уст- ройства и аппаратуры управления. Преобразователь позволяет трансформиро- вать переменный ток в постоянный и изменять частоту питающего тока, что обеспечивает необходимые характеристики электродвигателя. Преобразователь может отсутствовать в составе электропривода. Электродвигатель представляет собой электромагнитный механизм, предназначенный для приведения в движе- ние рабочих органов производственной установки.
Передаточное устройство служит для передачи механического движения от электродвигателя к рабочим органам.
Управляющая аппаратура - это совокупность информационных, корректи- рующих, усилительных и исполнительных элементов, предназначенных для управления преобразователем, электродвигателем, передаточным устройством или непосредственно рабочими органами производственной машины.
Если рабочий орган машины приводится в действие индивидуальным электродвигателем, то электропривод называется одиночным. Когда передачу крутящего момента невозможно осуществить с помощью одного электродвига- теля, устанавливают отдельные двигатели для приведения в действие каждого рабочего органа. В этом случае привод является многодвигательным.
В электроприводах, применяемых в животноводстве, наиболее широко ис- пользуются асинхронные электродвигатели, у которых частота вращения рото- ра и частота вращающего магнитного поля псегда различны. Асинхронный двигатель представляет собой электрическую машину переменного тока. Его основными конструктивными элементами являются неподвижная часть (статор) и вращающаяся часть (ротор). По конструкции ротора асинхронные элек- тродвигатели подразделяют на двигатели с короткозамкнутым или фазным ро- тором.
|
|
|
В животноводстве на базе автоматизированного электропривода осущест- вляется электромеханизация транспорта, водоснабжения, приготовления и раз- дачи кормов, уборки навоза, доения коров, первичной обработки молока, стрижки овец. Широкое распространение получили электромеханизированные птичники, в которых процессы приготовления и раздачи кормов, поения, убор- ки помета и сбора яиц автоматизированы.
5. 2. 2. Характерные условия и режимы работы электроприводов
На животноводческих фермах и птицеводческих предприятиях ежедневно расходуется большое количество воды на поение животных и птицы, уход за ними, приготовление кормов, мойку доильной аппаратуры, переработку про- дукции и другие цели. Водоснабжение является трудоемким процессом, элек- тромеханизация которого позволяет резко снизить затраты труда и повысить его надежность.
Для приведения в действие насосов в системе водоснабжения применяют электродвигатели серий АО2СХ, АОЗСХ и др. (асинхронные обдуваемые для сельскохозяйственного производства) которые соединяются с рабочими орга- нами с помощью муфты. Погружные насосы приводят в действие специальны- ми погружными асинхронными трехфазными электродвигателями типов МАП, ПЭДВ и АПД. Эти электродвигатели рассчитаны на работу в воде и при чрез- мерном снижении ее уровня в скважине перегреваются и выходят из строя.
Выбор конкретного типа электродвигателя водяного насоса зависит от ви- да водонапорной башни. Например, применение башни Рожновского обеспечи- вает менее напряженный режим работы электродвигателя, тогда как безбашен- ные водокачки требуют значительно более частых его включений, что затруд- няет процесс охлаждения, и электродвигатели работают в повторно- кратковременном режиме.
|
|
|
Для управления работой насосов безбашенных водокачек применяют реле давления или бесконтактные системы управления на базе электронного вы- ключателя БВК-24. При отсутствии воды в емкости контакты реле давления замкнуты, и ток проходит через катушку магнитного пускателя, который управ- ляет работой электродвигателя. Вода нагнетается в емкость, и давление в ней повышается. При достижении требуемого давления контакты реле размыкаются и отключают электродвигатель.
Чтобы обеспечить оптимальный микроклимат в животноводческих и пти- цеводческих помещениях, применяют вентиляционные установки дискретного и непрерывного действия. Установки дискретного действия включаются и от- ключаются с помощью датчиков, регуляторов или вручную при соответствую- щем состоянии воздушной среды в помещении. Производительность таких ус- тановок в процессе работы не изменяется в отличие от установок непрерывного действия, производительность которых зависит от параметров микроклимата. На производительность установок непрерывного действия можно оказывать влияние, изменяя положение задвижки воздуховода или частоту вращения вен- тилятора.
Частоту вращения асинхронных короткозамкнутых электродвигателей в установках типа «Климат» с вентиляторами типа ВО можно регулировать, из- меняя напряжение питания. Последнее варьируют в пределах 70... 380В с помо- щью автотрансформатора ТА-10.
В наиболее тяжелых условиях (повышенное содержание вредных газов, влажность, пуск при полной загрузке) работает электропривод навозоубороч- ных транспортеров. Поэтому для них предпочтительны электродвигатели еди-
ной серии 4А сельскохозяйственного назначения с встроенными терморезисто- рами и двигатели типа АИР. Эти электродвигатели меньше подвержены корро- зии, а их обмотки имеют специальную пропитку.
Для обеспечения бесперебойной работы электропривода необходима от- лаженная защитная аппаратура, осуществляющая своевременное отключение электродвигателя в случае его перегрузки, неисправности рабочей машины или редуктора. На животноводческих фермах наиболее широко распространены транспортеры кругового движения типа ТСН. Их схема управления содержит два магнитных пускателя, первоначально приводящих в действие наклонный транспортер. Электромагнитные пускатели, реле, контакты и другие аппараты необходимо устанавливать в закрытых пультах, шкафах или корпусах, а кнопки управления следует защищать герметичными химически стойкими оболочками. Корма приготавливают в кормоцехах, применяя специальные машины и агрегаты. Кормоприготовительные машины отличаются значительной потреб- ляемой мощностью и широким диапазоном скоростей рабочих органов. Элек- тродвигатели и машины соединяют друг с другом с помощью цепных и ремен-
|
|
|
ных передач, муфт и редукторов.
Машины для смешивания кормовых компонентов, а также моющие маши- ны имеют низкую частоту вращения рабочих органон, средний коэффициент загрузки 0, 6... 0, 8 и длительный режим работы электродвигателей. Электропри- вод этих машин не требует регулирования и осуществляется с использованием асинхронных короткозамкнутых электродвигателей закрытого исполнения.
Для облегчения пуска сепараторов используют центробежную муфту скольжения, позволяющую электродвигателю за небольшое время набрать ско- рость почти вхолостую, а затем привести и действие сепаратор.
5. 2. 3. Коммутационные аппараты для электропривода
Коммутационные аппараты предназначены для управления электрически- ми машинами и устройствами посредством включения, отключения и переклю- чения электрических цепей с целью обеспечения бесперебойного электроснаб- жения и облегчения работы обслуживающего персонала.
Простейшими коммутационными аппаратами, предназначенными для за- мыкания и размыкания электрических цепей напряжением не более 500 В, яв- ляются одно-, двух- и трехполюсные рубильники и переключатели.
Рубильник состоит из неподвижных врубных контактов, главных ножей, закрепленных шарнирно в неподвижных контактах дугогасительного устройст- ва, и привода. Рубильники монтируют на изоляционных плитах, включают с помощью рукоятки (центральной или боковой) либо через систему рычагов.
|
|
|
Основная составная часть рубильника - контакты. Рубильники имеют уст- ройства, предохраняющие ножи и контакты от обгорания и быстро отключаю- щие их.
Пакетные выключатели и переключатели применяют для одновременного включения и переключения потребителей электроэнергии в нескольких элек- трических цепях и пуска асинхронных электродвигателей небольшой мощно- сти. Пакетные выключатели и переключатели серий ПВ и ПП открытого ис-
полнения бывают двух- и трехполюсные для постоянного тока силой 10... 400 А при напряжении 220 В и переменного тока силой 60... 250 А при напряжении 380 В. Применение выключателей и переключателей допускается в незапылен- ных помещениях с относительной влажностью воздуха до 80 % и температурой не выше 40 °С.
Для пуска, остановки, торможения и регулирования частоты вращения электроприводов, их защиты при возникновении аварийных режимов, а также осуществления блокировочных связей дистанционного управления используют устройства автоматического управления, в состав которых входит контактная аппаратура (контакторы, магнитные пускатели, промежуточные реле про- граммные элементы и т. д. ).
Контакторы дистанционного действия служат для частых включений и от- ключений силовых электрических цепей при номинальных режимах работы. В силовых цепях животноводческих электроустановок применяют в основном контакторы переменного тока, состоящие из главных контактов, электромаг- нитного и дугогасительного устройств, вспомогательных контактов.
Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления на- грузкой и могут приводиться в действие как постоянным, так и переменным то- ком. Это наиболее распространенные коммутационные устройства. В сельско- хозяйственном производстве используют главным образом пускатели серий ПМЕ и ПА.
Некоторые модели раздатчиков кормов, транспортеров и другие машины требуют изменения направления вращения ротора электродвигателей. В этом случае применяют реверсивные магнитные пускатели, которые состоят из двух нереверсивных пускателей, сблокированных друг с другом для устранения воз- можности короткого замыкания в результате одновременного включения всех шести контактов.
5. 2. 4. Нормальные и аварийные режимы в электроустановках
На животноводческих предприятиях электродвигатели и пус-козащитная аппаратура работают в условиях значительной загрязненности и влажности воздуха с повышенным содержанием аммиака, углекислого газа, сероводорода и при значительных колебаниях температуры. Это сказывается на работоспо- собности, надежности и режимах работы оборудования. Увлажнение изоляции приводит к уменьшению ее сопротивления и повышенной утечке тока. Дейст- вие влаги усугубляется наличием агрессивных газов, особенно когда электро- двигатели не работают и их обмотка ненагревается и не подсушивается либо когда электродвигатели работают малое число часов в сутки.
|
|
|
При работе электроустановок в среде с повышенной запыленностью (отде- ления кормоцехов, птичники и др. ) пыль оседает на обмотку и на конструктив- ные элементы электрооборудования, снижается теплоотдача, усиливается на- гревание и сокращается срок службы оборудования. Кроме того, наличие пыли в зазоре между ротором и статором может оказывать тормозящее действие на вращающийся ротор, создавая режимы работы, отклоняющиеся от нормальных.
Существующая технология производства на животноводческих предпри- ятиях во многих случаях такова, что разные виды оборудования (доильные ус- тановки, стационарные кормораздатчики, навозоуборочные транспортеры и др. ) работают лишь по нескольку часов в сутки (низкий коэффициент использо- вания). Данные особенности технологии и конструкций машин в животновод- стве также существенно влияют на режим электродвигателей. Для элек- троустановок, применяемых в животноводстве, характерны работа при силе то- ка, превышающей номинальную, неравномерное распределение тока по фазам, пониженное напряжение, а также внезапное отключение и подача тока.
Чрезмерно большой ток может возникнуть вследствие перегрузки, неис- правности электроприемников либо короткого замыкания, что неизбежно при- ведет к созданию аварийного режима работы электрооборудования. Поэтому для каждого электродвигателя целесообразно применение самостоятельной за- щиты от возможных перегрузок.
Из-за наличия на животноводческих предприятиях проводящих полов и значительного числа металлических частей, которые могут оказаться под на- пряжением, существует опасность поражения электрическим током. В связи с этим для безопасности людей и животных целесообразно предусматривать спе- циальные средства защиты - защитно-отключающие устройства. Они должны своевременно обесточивать электроустановки, а также предотвращать их само- пуск в случае прекращения и возобновления подачи электроэнергии.
5. 2. 5. Защитные аппараты, их устройство и принцип действия
Для защиты электроустановок, применяемых в животноводстве, от токов короткого замыкания используются предохранители и автоматы (автоматиче- ские выключатели и пробки).
Предохранители низкого напряжения автоматически отключают электри- ческую цепь при коротком замыкании или перегрузке. Основные элементы предохранителей - плавкая вставка, корпус, контактные и дугогасительные уст- ройства. В нормальных условиях вся выделяемая вставкой теплота отводится в окружающую среду. При увеличении тока нагрузки повышается температура вставки, и она расплавляется. После отключения цепи предохранитель заменя- ют.
Предохранители высокого напряжения отличаются от предохранителей низкого напряжения тем, что патрон, в который помещают плавкую вставку, герметичен, а весь его объем заполнен кварцевым песком, газом или жидко- стью для интенсивного гашения дуги.
Автоматические выключатели предназначены для включения и выключе- ния электроустановок и автоматического отключения их при перегрузках или коротком замыкании. Автоматический выключатель состоит из основания, группы главных контактов, дугогасительных камер, механизмов расцепления (электромагнитного и теплового), кнопок пуска и отключения.
Автоматические пробки предназначены для защиты осветительных цепей. Пробку вворачивают в корпус вместо предохранителя. При перегрузке или ко-
ротком замыкании контакты пробки отключают линию. Для восстановления цепи нажимают кнопку включения, и электроснабжение возобновляется.
Для защиты электродвигателей от воздействия высоких температур при- меняют тепловые реле, которые встраивают в магнитный пускатель; для защи- ты двигателей от избыточной силы тока используют реле максимального тока; для размыкания цепи при понижении напряжения - реле минимального напря- жения.
Реле максимального тока имеет катушку, включенную последовательно в главную цепь. Она намагничивается при прохождении через нее тока опреде- ленной силы, но недостаточно для преодоления силы притяжения пружины, и цепь остается замкнутой. При увеличении силы тока в цепи выше допустимого уровня катушка притягивает якорь, который, поворачиваясь вокруг оси, ударя- ет по защелке, при этом механизм расцепления отходит, пружина отводит пе- ремычку и цепь размыкается.
Реле минимального напряжения удерживает якорь в притянутом положе- нии с помощью катушки, через которую проходит ток. При понижении напря- жения намагниченность катушки уменьшается, пружина воздействует на якорь, который ударяет по защелке, механизм расцепляется, пружина отводит пере- мычку и цепь размыкается.
Контрольные вопросы
1. Что называется электроприводом?
2. Как классифицируют электроприводы?
3. Расскажите о принципе действия датчиков уровней в системах автома- тизации электропривода башенных насосных установок.
4. Каково назначение магнитных пускателей и электромагнитных реле?
5. Назовите технологические особенности работы электроприводов в жи- вотноводческих помещениях.
6. Какое оборудование целесообразно выбирать для животноводческих помещений и что необходимо предпринимать для защиты электропривода при аварийных режимах работы?
7. Какие аппараты используют для защиты от токов короткого замыкания и от тепловой перегрузки?
8. Устройство и принцип действия предохранителя и теплового реле?
ЗАНЯТИЕ 35
Тема 5. 3. Электроосветительные и облучательные установки
|
|
|
