Крановые тормозные устройства и грузоподъемные электромагниты. Крановая аппаратура управления и защиты.

Тормозные устройства. Предназначены для фиксации положения механизма при отключенном двигателе, например, для удержания груза в подвешенном состоянии, а также для сокращения выбега при остановке механизма. На кранах применяются колодочные, дисковые и ленточные механические тормоза, которые затормаживают механизм при отключении двигателя; одновременно с включением двигателя вал механизма растормаживается тормозными электромагнитами, электрогидравлическими толкателями или специальными двигателями.

Тормозные электромагниты. В настоящее время на кранах применяют тормозные электромагниты однофазного и трехфазного переменного или постоянного тока. Катушки электромагнитов включаются и отключаются одновременно с двигателями. Тормозные электромагниты характеризуются рабочим напряжением, относительной продолжительностью включения (ПВ) катушки, ходом подвижной части – якоря, тяговым усилием (или моментом), допустимым числом включений в час.

По ходу якоря тормозные электромагниты разделяются на длинноходовые, имеющие ход якоря до нескольких десятков миллиметров и развивающие относительно малое тяговое усилие, и короткоходовые, которые развивают сравнительно большое тяговое усилие при малом ходе якоря (доли или единицы миллиметров).

Электромагниты постоянного тока выпускаются с катушками, включаемыми параллельно якорю двигателя или последовательно к ним. В первом случае катушки выполняют с большим числом витков, вследствие чего они имеют значительную индуктивность. Для увеличения быстродействия таких электромагнитов катушки рассчитывают на пониженное напряжение. При включении на катушку подается полное напряжение сети, что ускоряет, (форсирует) процесс срабатывания электромагнита. Для удержания втянутого якоря электромагнита требуется меньшее усилие, поэтому после срабатывания электромагнита в цепь его катушки вводится добавочный резистор, который ограничивает ток катушки. Для защиты катушки от пробоя изоляции при отключении ее от сети на корпусе электромагнита монтируется разрядный резистор. Электромагниты с последовательно включенными катушками имеют большее быстродействие и более простую схему включения, поскольку не требуется применять разрядные и токоограничивающие резисторы. Главный недостаток таких электромагнитов - зависимость тягового усилия от тока нагрузки двигателя. Они применяются чаще для механизмов передвижения, где ток якоря в процессе работы меняется сравнительно мало.

Катушки, электромагнитов переменного тока подключаются параллельно статору асинхронных двигателей. В катушках таких электромагнитов при включении проходит ток в 10-15 раз больший, чем при втянутом якоре, так .как при большом зазоре индуктивное сопротивление катушки мало. Поэтому при увеличенном зазоре или при заклинивании якоря катушка вообще может сгореть. В однофазных электромагнитах переменного тока,, как и в контакторах, предусматривается короткозамкнутый виток для предотвращения отхода якоря от сердечника в момент прохождения тока катушки через нуль.

Тормозные электромагниты выпускаются на продолжительность включения ПВ = 15, 25, 40 и 60%; они различаются по форме, массе, тормозному усилию и т.п. Из отечественных тормозных электромагнитов можно отметить: а) короткоходовые в открытом исполнении с поворотным якорем типа МО - однофазные переменного тока и типа МП - постоянного тока; б) длинноходовые типа КМП - постоянного тока, предназначенные для установки в закрытых помещениях, а также КМТ – трехфазные с якорем в литом или сварном корпусе и типа ВМ – постоянного тока для работы кранов на открытых площадках.

Электрогидротолкатели. Недостатками тормозных электромагнитов являются резкое включение, вызывающее удар якоря о магнитопровод, большие броски тока включения у электромагнитов переменного тока, возможность перекоса рычагов. В связи с этим в тормозных устройствах кранов все большее распространение получают электрогидравлические толкатели. Они имеют большую надежность в эксплуатации, позволяют регулировать быстродействие и плавность торможения, могут создавать значительные тормозные моменты и легко управляются.

Грузоподъемные электромагниты. Использование их позволяет сократить длительность операций зацепления и снятия ферромагнитных материалов при транспортировке.

Подъемная сила электромагнита зависит от характера и температуры поднимаемого груза: при большой плотности груза (плиты, болванки) подъемная сила увеличивается, при меньшей плотности (скрап, стружка) значительно уменьшается; с ростом температуры снижается магнитная проницаемость, достигая нуля при 720⁰С, вследствие чего подъемная сила также падает до нуля.

Катушки таких электромагнитов питаются постоянным током, имеют большую индуктивность и значительный поток остаточного магнетизма. Поэтому при отключении электромагнита должны быть приняты меры для ограничения перенапряжений, а также для быстрого освобождения электромагнита от груза.

Управление подъемным электромагнитом производится обычно посредством магнитного контроллера, панель которого помещается в шкафу и устанавливается в кабине крановщика.

Подъемные электромагниты рассчитываются на повторно-кратковременный режим работы с ПВ=50% при продолжительности цикла не более 10 мин. Отечественной промышленностью изготовляются электромагниты двух форм: круглые типов М-22, М-42, М-62 и прямоугольные типов ПМ-15 и ПМ-25. Выбор подъемных электромагнитов производится по напряжению, режиму работы, подъемной силе, потребляемой мощности, форме груза и его температуре.

Крановые силовые кулачковые контроллеры. С помощью их осуществляются пуск, остановка, реверс и регулирование угловой скорости крановых электродвигателей как постоянного, так и переменного тока. В настоящее время силовые контроллеры применяются для переключений в главных цепях двигателей мощностью до 30 кВт при Л, С и Т режимах работы механизмов крана и от 30 до 75 кВт при Л и С режимах. Приводным органом кулачковых контроллеров на постоянном токе является маховичок, а на переменном токе - рукоятка. Каждое рабочее, а также нейтральное (нулевое) положение имеет фиксацию.

Для управления асинхронными двигателями с фазным ротором предназначены контроллеры типов ККТ-61 и ККТ-61 А, ККТ-62 и ККТ-62А, ККТ-68А, ККТ-101, ККТ-102, имеющие симметричную для обоих направлений движения, механизма схему замыкания контактов. В контроллере ККТ-68А обмотки статора двигателя коммутируются двумя контактами реверса. Для управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором выпускаются контроллеры типа ККТ-63, а для механизмов подъема также типа ККТ-64.

В схемах управления двигателями постоянного тока применяются силовые контроллеры типов ККП-101 для механизмов передвижения кранов и ККП-102 для механизмов подъема.

Магнитные контроллеры. Они служат для управления двигателями механизмов кранов средней и большой производительности при мощностях двигателей до 150 кВт и напряженном режиме работы с высокой частотой включений. Магнитные контроллеры используются для приводов мощностью до 10 кВт при ВТ режиме, до 30 кВт при Т и ВТ режимах и свыше 30 кВт при С, Т и ВТ режимах. В таких контроллерах все переключения в силовых цепях двигателей производятся контакторами, катушки которых получают питание через контакты малогабаритного командоконтроллера типа КП, установленного в кабине, а аппаратура управления и защиты (контакторы, реле и др.) монтируется на специальной панели, которая выносится на мост крана. Приводным органом командоконтроллера служит рукоятка. Магнитные контроллеры являются наиболее универсальным средством управления крановыми электроприводами.

Конструктивно панели магнитных контроллеров выполняются в двух вариантах: каркасно-реечными и панельными на изоляционных досках. Каркасно-реечные конструкции имеют одну ступень изоляции между токоведущими частями и корпусом и используются для кранов, работающих в обычных производственных помещениях. Панельные конструкции имеют две ступени изоляции и применяются для кранов производств с большой концентрацией токопроводящей пыли. При установке магнитных контроллеров на открытых для доступа людей площадках они размещаются в стальных шкафах с запирающимися дверями.

Для управления двигателями механизмов передвижения используются магнитные контроллеры трех серий П, Т и К. У контроллеров серии П силовые цепи и цепи управления получают питание от сети постоянного тока, у контроллеров серии Т - от сети переменного тока. В контроллерах серии К применяются аппараты управления постоянного тока, которые более надежные эксплуатации и допускают большую частоту включений, чем контакторы и реле переменного тока. Все указанные контроллеры имеют симметричные схемы.

Для управления электроприводами механизмов подъема применяются несимметричные магнитные контроллеры серий ПС, ТС и КС, которые позволяют получать от двигателей низкие посадочные скорости при спуске грузов. Буква А в обозначении типа контроллера подчеркивает, что управление двигателем автоматизировано в функции времени или ЭДС, например ПСА, ТСА и др.

Для управления двухдвигательным приводом кранов с тяжелым режимом работы на механизмах передвижения применяются магнитные контроллеры серий ДП, ДТи ДК, а на механизмах подъема - ДПС, ДТС и ДКС. Сдвоенные панели имеют двойной комплект аппаратуры, которая переключается для управления одним или двумя двигателями. По принципу работы эти панели не отличаются от одинарных панелей.

Выбор силовых и магнитных контроллеров производят по роду тока, назначению механизма, электрической схеме, мощности и напряжению двигателя, интенсивности работы механизма (числу включений в час).

Крановые конечные выключатели служат для предотвращения перехода механизмами предельно допустимых положений (ограничение подъема грузозахватывающего устройства, или хода тележек и мостов), а также блокировки открывания люков и дверей кабины. Указанная защита преимущественно выполняется посредством рычажных конечных выключателей поворотного типа, которые проще по устройству и надежнее в работе, чем выключатели нажимного типа.

Для механизмов передвижения чаще всего используют, выключатели с самовозвратом в исходное положение. Для ограничения верхнего положения крюка применяется выключатель с грузовым приводом. Если необходимо ограничить и верхнее и нижнее положения захватывающего устройства, то устанавливают вращающиеся конечные выключатели, связанные с одним из валов механизма подъема.

В схемах управления крановыми электроприводами применяются следующие типы конечных выключателей: КУ-701 и КУ-706 - рычажные с самовозвратом (для механизмов передвижения);. КУ-703 - с самовозвратом под действием груза (для механизмов подъема).

Резисторы в крановых электроприводах применяются для пуска, регулирования угловой скорости и торможения двигателей, для цепей возбуждения и управления, а также для тормозных и подъемных электромагнитов. Стандартные ящики резисторов выполняются с литыми чугунными (серии ЯС), ленточными фехралевыми (серии КФ) или проволочными константановыми (серии НС) элементами, имеющими одинаковый длительно допустимый ток для всех секций ящика. Из комбинаций таких ящиков или включения различных секций последовательно и параллельно можно подобрать любые необходимые сочетания ступеней сопротивления.

Крановые резисторы выбираются по условиям повторно-кратковременного режима работы. Номинальную продолжительность включения принимают различной в зависимости от режима работы крана. Например, для кранов общего назначения при легком режиме работы для резисторов , для среднего режима , для тяжелого . Следует помнить, что не все ступени сопротивления находятся в одинаковых условиях в отношении нагрева: при пуске продолжительность включения больше для тех ступеней, которые отключаются последними. Кроме того, больше вероятность включения тех же ступеней при регулировании угловой скорости двигателя. Поэтому значение относятся только к последней ступени, а для остальных ступеней выбирают значения, убывающие пропорционально доли сопротивления, выводимой при замыкании каждой ступени.

Невыключаемые резисторы рассчитываются на номинальный ток ротора двигателя и на значение , равное или большее принятого для двигателя. Постоянная времени нагрева у резисторов значительно меньше, чем у двигателей, и кратковременные перегрузки, допустимые для двигателя, могут быть опасными для резисторов. Кроме того, независимо от расчетного значения каждая ступень сопротивления должна выдерживать кратковременную нагрузку номинальным током двигателя длительностью не менее 30 с.

Крановые защитные панели применяют при контроллерном управлении двигателями крана, а также вместе с некоторыми магнитными контроллерами, не имеющими собственных аппаратов защиты. На защитной панели установлена электроаппаратура, осуществляющая максимальную защиту от токов к.з. и значительных (свыше 250%) перегрузок крановых двигателей, а также нулевую защиту, исключающую самозапуск двигателей после перерыва в электроснабжении. В схему защитной панели вводят контакты различных аппаратов, обеспечивающих надежность работы крана и безопасность его обслуживания, например контакты конечных выключателей, контакты люка кабины и аварийного выключателя, вспомогательные контакты силовых контроллеров.

Конструкция защитной панели представляет собой металлический шкаф с установленной в нем аппаратурой. Шкаф закрыт дверью с замком. Второй замок сблокирован с главным рубильником. Размещаются защитные панели обычно в кабине крана.

Для защиты двигателей переменного тока с подключенными к ним проводами используются крановые защитные панели типов ПЗКБ-160 и ПЗКБ-400 на напряжения 220, 380 и 500 В, для защиты двигателей постоянного тока - панели типа ППЗКБ-150 на 220 и 440 В. Панели допускают подключение от трех до шести двигателей. В зависимости от числа защищаемых двигателей и соотношения их мощностей панели комплектуются соответствующим количеством блок-реле максимального тока, которые при срабатывании воздействуют на один общий для группы из двух - четырех реле контакт; этим уменьшается число контактов в схеме. Установка на панелях блок-реле на различные токи дает возможность защищать двигатели различной мощности.