Электродвигателем называется электрическая машина, с помощью Которой электрическая энергия преобразуется в механическую. По роду Тока электродвигатели разделяются на электродвигатели переменного тока и электродвигатели постоянного тока. На башенных кранах применяют главным образом трехфазные асинхронные двигатели переменного тока.

Устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя. Асинхронный двигатель (рис. 67) имеет две основные части: неподвижную — статор и вращающуюся — ротор.

Рис.  67.   Асинхронный  электродвигатель с короткозамкнутым ротором: 1 — ротор,    2 — обмотка   статора,    3 — корпус, 4 — цилиндр из листов электротехнической стали, 5 — вал имеются пазы, в которых помещается

Статор состоит из чугунного или алюминиевого корпуса 3, внутри которого помещен цилиндр 4, собранный из штампованных листов №5 электротехнической  стали,   изолированных  лаком.   На  внутренней стороне цилиндра имеются пазы, в которых размещена обмотка питаемая от сети переменного тока. Обмотка выполнена в виде катушек (или групп катушек), сдвинутых по окружности статора на равный угол относительно один другого. На кране обычно применяют электродвигатели с обмоткой статора, рассчитанной на напряжение 380/220 В. При напряжении 380 В обмотку статора соединяют в звезд (Y), а при напряжении 220 В — в треугольник (Д). Переключают обмотку статора в коробке выводов, расположенной в верхней част корпуса статора. В коробке расположены шесть выводных концов кабельными наконечниками, имеющими обозначение начал трехфазно обмотки C1, C2,  СЗ   и   концов С4, С5, Сб.

При включении статорной обмотки в звезду концы проводов С4, С5 и С6 соединяю вместе, а к началам CI, C2, С присоединяют питающие про вода трехфазной сети. Пр включении статорной обмотки в треугольник попарно соединяют выводы С1 и С6, С и С4, СЗ и С5. К образовавшимся трем точкам присоединяют питающие провод трехфазной сети.

Ротор представляет собой цилиндр, собранный и листов электротехнической стали и укрепленный на валу 5. На поверхности ротор обмотка ротора. Эта обмотка не имеет электрической связи с питающей сетью.

По типу обмотки ротора электродвигатели разделяют на электр двигатели с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором.

В короткозамкнутом роторе обмотка состоит из отдельных стержней, заложенных в пазы и соединенных с торцовых сторон кольцами. Такая обмотка носит название беличьего колеса (беличья клетка).

Рис,  68,  Асинхронный   электродвигатель с фазным ротором: а — общий вид, б — ротор; 1 — вал, 2 — контактные кольца, 3 — обмотка ротора, 4 — пакет ротора

У двигателя с фазным ротором (рис. 68, а, б) в пазах пакета ротора уложена обмотка 3 из изолированного провода. Как и обмотка статора, она состоит из трех катушек или трех групп катушек. Начало катушек соединены в звезду на роторе, а концы подведены к контактным кольцам 2, укрепленным на валу ротора. На коль наложены угольные (графитовые) щетки, закрепленные в неподвижна щеткодержателях (на рис. 68 не показаны). Нажимом щетки на коль осуществляется скользящий токосъем, т. е. вращающаяся обмотка ротора может быть соединена с неподвижным реостатом, находящим вне двигателя.

Работа двигателя основана на явлении вращающегося магнитного ноля, которое образуется при питании обмотки статора переменной трехфазной системой токов. Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора, в связи с чем в них наводится (индуктируется) электродвижущая сила (ЭДС). Под влиянием этой силы в замкнутых проводниках ротора возникает ток. Взаимодействие тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем статора создает момент, под действием которого ротор вращается за полем статора, преодолевая приложенный к валу момент сопротивления нагрузки.

Рассмотренные двигатели называют асинхронными, так как у них ротор всегда вращается с меньшей частотой вращения по сравнению с частотой вращения магнитного поля статора.

Во время разгона двигателя по мере приближения частоты вращения ротора п2 к частоте вращающегося магнитного поля статора  уменьшается относительная скорость пересечения обмотки ротора вращающимся магнитным полем, соответственно уменьшаются ЭДС И ток в роторе, а также вращающий момент. Когда момент сопротивления становится равным вращающему моменту электродвигателя, Наступает состояние равновесия, при котором частота вращения ротора не изменяется.

Если приложить к валу двигателя момент нагрузки, направленный I ту же сторону, что и момент двигателя, то скорость двигателя будет возрастать, достигнет частоты вращения поля и затем превзойдет ее.

При этом электродвигатель перейдет в режим генераторного торможения. Электродвигатель преобразовывает полученную извне механическую энергию вращения в электрическую энергию, которую отдает в сеть, т. е. работает как генератор.

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяют в электроприводе, где не требуется регулирования частоты вращения, или в качестве второго (вспомогательного) двигателя для получения пониженных частот механизмов крана. Недостатком электродвигателей с короткозамкнутым ротором является большой пусковой ток, в 5—7 раз превышающий ток двигателя при работе с номинальной нагрузкой.

Двигатели с фазным ротором применяют в приводе, где требуется регулировать частоту. Включение в цепь ротора пускорегулирующего реостата позволяет уменьшить пусковой ток, увеличить пусковой момент и изменить механическую характеристику двигателя.

Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока.

Рис. 69. Электродвигатель постоянного тока: 1 — коллектор,   2 — щетки,   3 — якорь,   4 — главный полюс,  5 — катушка   обмотки   возбуждения,   6 — корпус,   7 — подшипниковый  щит, 8 — вентилятор,   9 — обмотка   якоря

Двигатель постоянного тока (рис. 69) также состоит из двух основных частей: неподвижного корпуса (станины) 6 и вращающегося якоря 3 с коллектором 1. На станине укреплены главные полюсы 4 с обмоткой возбуждения 5 и дополнительные полюсы. Главные полюсы создают основной магнитный поток, замыкающийся через якорь.. Дополнительные полюсы служат для уменьшения искрения на коллекторе, вызываемого электромагнитными  процессами  в якоре при  коммутации.

Стержни обмотки якоря двигателя соединены по определенней схеме с пластинами коллектора. С помощью щеток 2, скользящих по пластинам коллектора, обмотка якоря соединяется с внешней сетью. Работа двигателя постоянного тока основана на взаимодействии обтекаемых током стержней обмотки якоря с неподвижным магнитным потоком.

Двигатели постоянного тока тяжелее, дороже и сложнее, чем одинаковые по мощности трехфазные асинхронные двигатели. Они требуют более квалифицированного ухода и обслуживания. Достоинством двигателей постоянного тока является возможность плавного и глубокого регулирования частоты вращения, поэтому такие двигатели применяют в специальных схемах электропривода кранов для высотного строительства.

Режим работы электродвигателей. Допустимые нагрузки электродвигателя определяются его нагревом, а следовательно, зависят от режима работы. Различают три режима работы: длительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Длительным режимом работы называется такой режим, при котором двигатель работает в течение длительного времени без выключения. Если двигатель работает с постоянной нагрузкой, равной номинальной мощности, то двигатель нагревается до определенной температуры, равной предельно допустимой температуре нагрева его обмоток.

Кратковременным режимом называется режим работы, при котором электродвигатель включается на некоторое время (например, на 30 мин), после чего наступает перерыв в работе до полного остывания электродвигателя.

Повторно-кратковременный режим представляет собой длительно-повторяющиеся циклы. В каждом цикле последовательно чередуются включение — работа, выключение—пауза.

Согласно установленным нормам время цикла не должно превышать 10 мин. Стандартные значения ПВ равны 15; 25; 40 и 60%. Каждому из них соответствует нагрузка электродвигателя, допускаемая его нагревом при данном режиме работы.

Крановые электродвигатели. Электродвигатели специального кранового типа предназначены для работы как в помещении, так и но. открытом воздухе. Поэтому их выполняют закрытыми, с самовентиляцией (асинхронные двигатели) или с независимой вентиляцией (двигатели постоянного тока) и с влагостойкой изоляцией. Так как двигатели рассчитаны на тяжелые условия работы, их изготовляют повышенной прочности. Крановые электродвигатели допускают большие кратковременные перегрузки и имеют большие пусковые и максимальные моменты, которые превышают номинальные в 2,3—3,0 раза; при этом двигатели имеют относительно небольшие пусковые токи и малое время разгона. Крановые электродвигатели рассчитаны на кратковременные и повторно-кратковременные режимы работы.

В табл. 8 приведены технические характеристики крановых электродвигателей переменного тока, а в табл. 9 — технические характеристики электродвигателей постоянного тока, применяемых на башенных кранах.

Таблица  8.   Технические характеристики крановых электродвигателей переменного тока 220/380 В, ПВ = 40%

* Электродвигатели с изоляцией класса Н, с температурой нагревостойкости 180° С.

Таблица  9. Технические характеристики крановых электродвигателей постоянного тока 220 В

Крановые асинхронные электродвигатели имеют обозначение, состоящее из букв и цифр. Буквы показывают исполнение двигателя: МТ — с фазным ротором, МТК — с короткозамкнутым ротором; первая цифра трехзначного числа (0—7) характеризует возрастающий наружный диаметр статорных листов, третья цифра (1—3)—длину сердечника статора данного габарита; вторая цифра в трехзначном числе (1) указывает, что двигатель относится к модернизированной серии; цифра, стоящая после дефиса, обозначает число полюсов машины. Двигатели с индексом В (МТБ и МТКВ) имеют нагревостойкую изоляцию класса В с допустимой температурой нагревостойкости 130 °С. Двигатели с индексом F (MTF и MTKF) имеют нагревостойкую изоляцию класса F с температурой нагревостойкости 155 °С. Двигатели МТ и МТК выполняют с изоляцией класса Е, с допустимой температурой   нагревостойкости    120 °С.   Например,   MTF-411-8 — крановый электродвигатель с фазным ротором, 4-й величины, 1-й длины, восьмиполюсный, с изоляцией класса F.