Электрика башенных кранов обеспечивает работу механизмов подъема груза, поворота стрелы, перемещения грузовой тележки и передвижения самого крана.
В состав системы входят электродвигатели, силовые и управляющие цепи, контакторы, защитная аппаратура, тормозные электромагниты, концевые выключатели, приборы безопасности, освещение и кабели.
Все эти элементы связаны между собой. Машинист подает команду из кабины, аппаратура управления включает нужный привод, электродвигатель приводит механизм в движение, а тормоз освобождает вал. Одновременно система контролирует крайние положения и не дает крану продолжить операцию, если сработал ограничитель.
Из чего состоит электрооборудование башенного крана
Комплектация зависит от модели, года выпуска и проведенной модернизации. На старых кранах серии КБ чаще встречается релейно-контакторная схема управления, а на более новых или переоборудованных машинах могут использоваться частотные преобразователи.
В общую электрическую систему входят:
- вводное и распределительное устройство;
- силовые кабели и внутренняя проводка;
- электродвигатели механизмов;
- контакторы, пускатели, реле и автоматические выключатели;
- командоаппараты и пульты управления;
- тормозные электромагниты;
- концевые выключатели и датчики;
- ограничители рабочих движений и нагрузки;
- прожекторы, освещение кабины и площадок;
- отопление и вентиляция кабины;
- звуковая и световая сигнализация.
Электроаппаратуру размещают в шкафах или аппаратных кабинах, защищающих ее от механических повреждений и осадков. Внутри должна находиться монтажная схема, по которой электромеханик может проверить соединения и найти нужную цепь.
Как питание поступает на кран
Башенный кран подключается к внешней электрической сети через вводное устройство. От него питание распределяется между приводами, цепями управления, освещением и вспомогательным оборудованием.
Силовые цепи рассчитаны на работу электродвигателей, поэтому по ним проходит основная нагрузка. Цепи управления используются для передачи команд на контакторы, реле и тормозные устройства. Такое разделение позволяет управлять мощным приводом из кабины без прямого прохождения полного тока через рукоятку командоаппарата.
Проводка на кране постоянно испытывает вибрацию, перепады температуры, воздействие влаги и движение отдельных конструкций. По требованиям ГОСТ внешние линии и проводка внутри кабины выполняются гибкими кабелями или проводами с медными жилами. Места ввода в шкафы и коробки должны быть уплотнены, чтобы внутрь не попадали пыль и вода.
На поворотных и подвижных участках особенно важно правильно проложить кабель. Он не должен натягиваться, зажиматься между конструкциями или тереться об острые металлические кромки.
Электродвигатели основных механизмов
Практически каждое рабочее движение выполняет отдельный электропривод. Один двигатель поднимает груз, другой перемещает тележку, третий поворачивает платформу. У рельсового крана также предусмотрены двигатели механизма передвижения.
В приводе поворота электродвигатель передает вращение на редуктор У3515 через соединительную муфту. В этом узле применяется муфта соединительная в сборе, которая компенсирует небольшие отклонения между валами и передает крутящий момент.
Условия работы для двигателя непростые. В течение смены он многократно запускается, останавливается и меняет направление вращения. Особенно высокие нагрузки возникают в момент разгона, торможения и реверса.
При неисправности привода могут появиться рывки, снижение скорости, перегрев корпуса или посторонний шум. Однако причина не всегда находится в самом двигателе. Похожим образом проявляются падение напряжения, плохой контакт, повреждение кабеля, неправильная работа контактора или перегрузка механической части.
Как работает управление краном
Машинист управляет механизмами с помощью рукояток, кнопок или джойстиков. Команда поступает в цепь управления, после чего включается соответствующий контактор. Его силовые контакты подают питание на электродвигатель.
Для изменения направления движения используются разные группы контакторов. Например, одна включает вращение двигателя вперед, другая — в обратную сторону. Электрическая блокировка не позволяет им сработать одновременно.
В релейно-контакторных схемах скорость может регулироваться ступенчато. При переводе рукоятки командоаппарата меняется состояние контакторов, а из цепи двигателя постепенно выводятся пусковые сопротивления. Машина разгоняется не сразу, хотя движение все равно получается менее плавным, чем при частотном управлении.
Частотный преобразователь регулирует напряжение и частоту питания двигателя. Благодаря этому механизм можно разгонять и останавливать мягче. Уменьшаются рывки, раскачивание груза и ударные нагрузки на муфты, редукторы и зубчатые передачи.
Электрика тормозной системы
Большинство механизмов башенного крана снабжено нормально замкнутым тормозом. Пока привод отключен, пружины прижимают колодки к шкиву и удерживают механизм. Когда двигатель получает питание, электромагнит освобождает тормоз, после чего вал может вращаться.
В механизме поворота используется тормоз специальный У3515 с электромагнитом. На него устанавливается электромагнит типа МО-100Б, рассчитанный на номинальное напряжение 380 В. При включении он перемещает рычажную систему и разводит тормозные колодки. После снятия питания колодки снова прижимаются к шкиву и останавливают привод.
Электрическая часть этого узла включает магнит МО-100/200 и катушку МО-100/200. При прохождении тока катушка создает магнитное поле, которое втягивает подвижную часть электромагнита. Если обмотка перегорела, повреждена изоляция или якорь заклинил, тормоз может не растормозиться.
В результате двигатель гудит, получает повышенную нагрузку или не может нормально разогнать механизм. Продолжать работу в таком режиме нельзя: нагреваются обмотки, быстрее изнашиваются колодки и рабочая поверхность тормозного шкива d200 мм.
Бывает и обратная ситуация — тормоз освобождается, но после отключения двигателя не обеспечивает четкую остановку. Тогда проверяют состояние электрического привода, регулировку тяг, пружины, зазор и износ тормозных накладок.
Контакторы, пускатели и реле
Контакторы выполняют основную коммутационную работу. Они многократно включают и отключают двигатели, сопротивления и тормозные электромагниты, принимая на себя нагрузку, которую не должен пропускать через себя командоаппарат.
При эксплуатации постепенно изнашиваются силовые контакты. На них появляется нагар, оплавление или повышается переходное сопротивление. Из-за этого контактор начинает нагреваться, двигатель получает неполноценное питание, а работа механизма становится нестабильной.
Реле используются для промежуточного управления, блокировок и контроля отдельных параметров. Одни следят за напряжением, другие задают последовательность переключения ступеней. Совместно с концевыми выключателями они формируют цепи, которые разрешают или запрещают определенные движения.
Автоматические выключатели и предохранители защищают проводку и оборудование при коротком замыкании и перегрузке. Простая замена защитного аппарата на устройство с большим номиналом проблему не решает. Напротив, кабель или двигатель могут остаться без необходимой защиты.
Концевые выключатели и ограничители
Одной команды машиниста недостаточно для безопасной работы. Электрическая схема должна автоматически останавливать механизм, когда он достигает допустимой границы.
Концевые выключатели устанавливают на механизмах подъема, передвижения тележки, хода крана и поворота. В зависимости от модели они ограничивают:
- верхнее положение крюковой подвески;
- приближение тележки к началу или концу стрелы;
- движение крана по рельсовому пути;
- допустимый угол поворота;
- крайние положения стрелы;
- перемещение подъемника машиниста.
Когда механизм достигает установленной точки, выключатель разрывает управляющую цепь. Контактор отключается, двигатель обесточивается, а тормоз останавливает привод. ГОСТ отдельно указывает, что сработавший концевой выключатель не должен самопроизвольно восстанавливать цепь после прохождения отключающего элемента.
Ограничитель грузоподъемности или грузового момента работает сложнее. Он учитывает не только массу груза, но и его положение относительно башни. Чем дальше тележка находится по стреле, тем меньше допустимая масса. При превышении расчетного значения схема блокирует движения, которые могут увеличить нагрузку, но обычно сохраняет возможность вернуть груз в более безопасное положение.
Отключать ограничитель или замыкать его контакты напрямую нельзя. Внешне кран может продолжить работу, однако часть защиты при этом перестает действовать.
Кабина и вспомогательное электрооборудование
В кабине находятся органы управления, контрольные приборы, сигнализация, освещение и обогрев. Все должно работать так, чтобы машинист видел положение механизмов и мог быстро остановить кран при появлении неисправности.
Отдельная часть системы — наружное освещение. Прожекторы освещают рабочую зону, крюковую подвеску и рельсовый путь. Также подсвечиваются лестницы, площадки и элементы, которые осматривают перед началом смены.
Для ремонтного освещения установлено отдельное требование: его напряжение не должно превышать 48 В. Это снижает риск поражения током при работе в металлических конструкциях и тесных пространствах.
На кране могут применяться звуковые сигналы, проблесковые маяки, анемометр и связь с работниками на площадке. Состав такого оборудования зависит от исполнения машины и условий ее эксплуатации.
Заземление и защита от поражения током
Металлоконструкции башенного крана связаны между собой, поэтому повреждение изоляции в одном месте может привести к появлению напряжения на корпусе шкафа, двигателе или секции башни. Для защиты используется заземление.
ГОСТ предусматривает заземление металлоконструкций и элементов электрооборудования, которые в обычном режиме не входят в электрическую цепь. На кране должна быть возможность подключения двух заземлителей.
Важно не только наличие провода, но и качество контакта. Краска, коррозия, ослабленная клемма или поврежденная жила увеличивают сопротивление соединения. Поэтому состояние заземления проверяют при монтаже, после ремонта и во время технического обслуживания.
Частые неисправности электрики
Неисправность электрооборудования не всегда приводит к полному отключению крана. Иногда механизм продолжает работать, но появляются признаки, которые нельзя оставлять без внимания:
- двигатель запускается не с первого раза;
- контактор дребезжит или сильно греется;
- привод работает только в одном направлении;
- тормоз открывается с задержкой;
- механизм останавливается рывком;
- периодически срабатывает автоматический выключатель;
- концевой выключатель отключает движение слишком рано или не срабатывает;
- в шкафу чувствуется запах нагретой изоляции;
- при движении крана или тележки пропадает питание;
- на корпусе оборудования появляется напряжение.
Причиной может оказаться ослабленная клемма, подгоревший контакт, обрыв жилы, межвитковое замыкание катушки или влага внутри шкафа. На подвижных участках часто повреждаются кабели: внешняя оболочка еще выглядит целой, хотя отдельные жилы внутри уже переломлены.
Диагностику начинают с изучения схемы и внешнего осмотра. Затем проверяют напряжение, состояние цепей управления, катушки контакторов, блокировки и сопротивление изоляции. Бессистемная замена аппаратов редко помогает, особенно когда неисправность появляется только при движении или нагреве.
Обслуживание электрооборудования
Электрика башенных кранов требует регулярного осмотра. Пыль и влага удаляются из шкафов, клеммные соединения проверяются, поврежденные провода заменяются. Контакторы осматривают на предмет нагара и перегрева, а подвижные части должны включаться без заедания.
Отдельно контролируют тормозные электромагниты. У магнита МО-100/200 проверяют ход якоря, состояние катушки, крепления и проводов. Сильный гул, перегрев или неполное втягивание обычно указывают на неисправность либо неправильную регулировку механической части.
Работы выполняют только после снятия напряжения и принятия мер против случайного включения. Исключение составляют измерения, которые по методике необходимо проводить на работающей схеме, но их должен выполнять подготовленный специалист с подходящими средствами защиты.
При замене детали важно учитывать не только ее общее название. Значение имеют рабочее напряжение катушки, количество и исполнение контактов, допустимый ток, режим работы и способ крепления. Внешне похожий аппарат может не соответствовать электрической схеме конкретной модификации крана.
Как связаны электрическая и механическая части
Электрооборудование нельзя рассматривать отдельно от механизмов. Контактор может исправно подавать питание, но двигатель не запустится, если тормоз остался закрытым. Новый электромагнит тоже не решит проблему, когда рычаги заедают или колодки отрегулированы неправильно.
То же относится к концевым выключателям. Если электрические контакты исправны, но приводной рычаг погнут или ограничительная линейка сместилась, отключение произойдет не в нужной точке.
Поэтому при ремонте проверяют весь узел: команду управления, электрическую цепь, исполнительный аппарат и механическую передачу. Такой подход помогает найти причину, а не временно убрать ее внешнее проявление.
Итог
Электрика башенных кранов отвечает за включение, остановку и согласованную работу основных механизмов. Она также обеспечивает управление движениями крана и срабатывание защитных систем.
В состав электрооборудования входят электродвигатели, контакторы, кабели, тормозные электромагниты, ограничители, концевые выключатели и вспомогательные цепи.
Работа крана зависит не только от крупных узлов, но и от состояния отдельных электрических компонентов. Неисправность катушки, контактора или концевого выключателя способна нарушить работу механизма или полностью его остановить. При обслуживании проверяют всю систему, а комплектующие выбирают с учетом исполнения машины.