Аппаратура управления электроприводом

Требования к аппаратуре управления и защиты крановым электроприводом Аппаратура управления электроприводом является комплексом, включающим контактные и бесконтактные устройства коммутации в цепях электродвигателя, преобразователей энергии и управления, а также элементы защиты электрических цепей. Контактную аппаратуру в крановом электроприводе можно разделить на две группы: 1) управление контактной аппаратурой осуществляется непосредственно оператором с помощью силового контроллера; 2) с приводом контактов от электромагнитного устройства (контакторы и реле). К надежности кранового электрооборудования должны предъявляться очень жесткие требования. Крановое электрооборудование должно обеспечивать надежную, безаварийную работу механизмов крана при любых температурных и метеорологических условиях, при наличии влаги и пыли, сильной вибрации, в широком диапазоне нагрузок. Электрическая схема управления электродвигателями крана должна исключать: самозапуск электродвигателей после восстановления напряжения в сети, питающей кран; пуск электродвигателей не по заданной схеме ускорения; пуск электродвигателей контактами предохранительных устройств (контактами концевых выключателей и блокировочных устройств). Электрическая схема должна предусматривать защиту от перегрузок электродвигателей, защиту от коротких замыканий, нулевую защиту, защиту от перехода крайних положений, а также защиту от поражений электрическим током обслуживающего персонала. Перегрузки электрических машин могут быть вызваны различными причинами — неисправностями в механизме (заклиниванием, плохой регулировкой тормозов), подъемом груза, вес которого более допустимого. Быстрое отключение электродвигателя при перегрузках позволяет предохранить механическую часть крана от остаточных деформаций или других опасных последствий (например, опрокидывания), а электродвигатель от повреждения. От коротких замыканий и перегрузок свыше 200% электрические цепи и двигатели защищаются электромагнитными реле тока (максимальная защита). Тепловая защита на кранах обычно не применяется, так как крановые электродвигатели рассчитаны на повторно-кратковременный режим и значительные перегрузки, при которых возможны ложные срабатывания тепловых реле. Защита от перехода крайних положений осуществляется с помощью конечных выключателей. Они оказываются под воздействием при подъеме груза выше определенного положения или в случае подхода тележки или моста крана к своим крайним положениям. На механизмах подъема и передвижения устанавливаются ограничители хода, воздействующие на электрическую цепь управления. Конечные выключатели механизма подъема ограничивают ход захватывающего устройства вверх, движение вниз не ограничивается. На механизмах передвижения моста и тележки должны быть установлены конечные выключатели, ограничивающие ход механизмов в обе стороны. При наличии двух мостов и более на одном подкрановом пути, равно как и двух тележек на одном мосту, должны быть установлены конечные выключатели, предотвращающие столкновение механизмов. Наличие такой защиты позволяет предупредить серьезные аварии. Нулевая защита на кранах необходима для предотвращения произвольного запуска любого из электродвигателей при исчезновении и последующем восстановлении напряжения. Для этой цели чаще всего используют реле напряжения (нулевое реле), замыкающие контакты которого находятся в цепи линейного контактора. Напряжение на него может быть подано лишь при нулевом положении всех контроллеров, т. е. когда силовые контакты их разомкнуты. Иногда нулевое реле не ставится, а аналогичная схема выполняется непосредственно на линейном контакторе. Все аппараты, осуществляющие защиту крана, обычно размещаются на специальной защитной панели, которая устанавливается в кабине крановщика, так как это наиболее удобное место для обслуживания. Прекращение движения механизмов под действием сил инерции или веса осуществляется электромагнитными тормозами. При необходимости регулирования скорости движения механизма в цепь якоря электродвигателя постоянного тока или в цепь ротора электродвигателя переменного тока включают сопротивление, величину которого изменяют с помощью контроллера. Взависимости от типа крана токоподвод к нему и отдельным его механизмам выполняют гибким кабелем или троллеем (плоским или из уголка) с контактным токосъемником. В целях безопасности обслуживания на люке для выхода из кабины на мост или дверях для выхода с подкрановых путей на мост должны быть установлены блокировочные контакты, снимающие напряжение с контактных проводов при открывании люка или двери. На магнитных и магнитогрейферных кранах в виде исключения напряжение остается на проводах, питающих электромагнит. Все крановые механизмы должны быть снабжены тормозами, подъемные механизмы — обязательно автоматическими тормозами закрытого типа, действующими при отключении питания. Между тормозом и рабочим органом должна быть жесткая связь. При размещении кранового электрооборудования необходимо как можно меньше загромождать кабину крановщика, при этом оно должно быть доступным для обслуживания с крана или с площадок обслуживания. Вкабине крановщика устанавливают аппаратуру, необходимую для непосредственного управления: выключатели управления, контроллеры и командоконтроллеры, а также защитные панели. Остальную аппаратуру управления и ящики сопротивлений обычно устанавливают на мосту крана. Аппаратура управления, как правило, размещается в шкафах одностороннего или двухстороннего обслуживания. На мосту устанавливают и преобразовательные агрегаты, если таковые имеются. Для обеспечения нормальных условий труда кабина крановщика оборудуется освещением, отоплением, вентиляцией, а иногда и кондиционированием воздуха. В связи с тем, что подъем и перенос тяжелых грузов связан с опасностью для людей и оборудования в случае обрыва одного из контактных проводов, существующие правила предписывают осуществлять контроль целости контактных проводов. Эта задача может быть осуществлена с помощью трехфазного реле напряжения или специальных схем. Реле Р с выпрямительным мостом включается в цепь искусственных нулей в начале и в конце участка троллеев. Сопротивления должны быть равными, чтобы при нормальной работе ток по реле не протекал. В случае обрыва любого троллея симметрия схемы нарушается, срабатывает реле Р и питание участка отключается. Электропечи в кабинах кранов, эксплуатируемых на открытом воздухе, должны быть присоединены к электрической сети крана после вводного устройства, подающего напряжение на кран, до контактора защитной панели через свой отключающий рубильник или автомат. При таком подключении машинист не сможет оставить электропечь включенной после окончания работы. Аппаратура управления К аппаратуре управления относятся контроллеры, крановые конечные выключатели и резисторы. Контроллеры кулачковые предназначены для пуска, остановки, реверса и регулирования скорости крановых электродвигателей как переменного, так и постоянного тока. Применяются в кранах малой грузоподъемности. Для легких «Л», средних «С» и тяжелых «Т» режимов работы. Переключение контактных групп обеспечивается кулачками вала, приводом которого является маховик (на постоянном токе) или рукоятка (на переменном токе). Каждое рабочее и нейтральное «нулевое» положения имеют фиксацию. Для управления асинхронными двигателями применяются кулачковые контроллеры типа «ККТ» различных модификаций, а двигателями постоянного тока—типа «ККП». В контроллере используется перекатывающийся линейный контакт. Благодаря перекатыванию контактов дуга, загорающаяся при размыкании, не воздействует на поверхность контакта, участвующую в проведении тока в полностью включенном состоянии. Малый износ контактов позволяет увеличить число включений в час до 600 при продолжительности включения 60%. Конструкция контроллера имеет следующую особенность: выключение происходит за счет выступа кулачка, а включение за счет силы пружины. Благодаря этому контакты удается развести даже в случае их сваривания. Недостатком этой системы является большой момент на валу, создаваемый включающими пружинами при значительном числе контактных элементов.  Магнитные контроллеры предназначены для управления двигателями механизмов мостовых кранов средней и большой производительности, с большой частотой включений, в напряженных режимах работы. Применяются в кранах большой и средней грузоподъемности, работающих в средних «С», тяжелых «Т» и весьма тяжелых «ВТ» режимах. Все переключения в силовых цепях ЭД производятся контакторами, катушки которых получают питание через малогабаритные командоконтроллеры типа «КП», установленные в кабине.Магнитные контроллеры состоят из контакторной панели и командоконтроллера. Переключающим органом командоконтроллера является рукоятка. Магнитные контроллеры наиболее универсальное средство управления крановым электроприводом. Для управления двигателями механизмов передвижения применяются симметричные командоконтроллеры следующих типов:П, Т,К Для управления двигателями механизмов подъема применяются несимметричные командоконтроллеры серии «ПС, ТС и КС», которые позволяют получить низкие посадочные скорости при опускании груза. Крановые конечные выключатели предназначены для ограничения хода движущихся устройств (мост, тележка, крюк) или блокировки запирающихся устройств (двери кабины или шкафа, люки). Они представляют собой рычажные выключатели поворотного типа для конечных положений. По устройству — проще, а по работе - надежней, чем нажимные. По исполнению такие конечные выключатели могут быть: - с самовозвратом в исходное положение (для механизмов передвижения), - вращающиеся, связанные с одним из валов механизма подъема (для ограничения верхнего и нижнего положения крюков), - рычажные, связанные с грузовым приводом (для ограничения верхнего положения крюка). В схемах управления крановыми ЭП применяются конечные выключатели серии «КУ» различных модификаций. Резисторы предназначены для пуска, торможения и регулирования скорости ЭП. Кроме того, их устанавливают в других цепях — возбуждения, управления и подъемных электоромагнитов. Резисторы комплектуются в ящики на базе элементов чугунных литых (серия «ЯС»), фехралевых ленточных (серия «КФ») или константановых проволочных (серия «НС»). Из комбинаций этих ящиков подбираются любые необходимые сочетания ступеней сопротивлений. Крановые резисторы выбираются по условиям повторно-кратковременного режима («ПВ» больше для ступеней, которые отключаются последними). Каждая ступень сопротивления должна выдерживать номинальный ток 30 с, независимо от ПВ, %. Крановые защитные панели предназначены для защиты и управления ЭП крановых механизмов. Применяются: - при контроллерном управлении электроприводом кранов, - при командоконтроллерном управлении ЭП кранов, если отсутствуют собственные аппараты защиты. На защитной панели установлена аппаратура, обеспечивающая: - максимальную защиту от токов КЗ и значительных перегрузок (до 2,5 I ном) крановых ЭД, - «нулевую» защиту, исключающую самозапуск ЭД после перерыва ЭСН, - надежность работы крана и безопасность обслуживания. Конструктивно панель выполняется в виде металлического шкафа с аппаратурой. Шкаф закрыт двумя замками, один из которых сблокирован с головным выключателем. Защитная панель размещается в кабине крана Панели выпускаются для защиты и подключения от 3 до 6 электродвигателей. На переменном токе при напряжениях 220, 380 и 500 В выпускаются панели типа «ПЗКБ», на постоянном токе при напряжениях 220 и 440 В — типа «ППЗКБ». Панель защитная типа ПЗК. Она предназначена для защиты и управления тремя электродвигателями: механизма передвижения моста, механизма передвижения тележки и механизма подъема. Основные элементы схемы ПЗК: • ВВ — вводной выключатель, для подключения панели к сети; • КЛ — контактор линейный, для подключения цепей питания и управ- ления приводными ЭД; • РМО и РМ — два блока реле максимального тока, для защиты подво- дящих линий ЭСН и отдельных ЭД; • К-М, К-Т и К-П — контроллеры магнитные моста, тележки и подъем- ного механизма; • ВА — выключатель аварийного выключения панели, • ВКЛ. — выключатель контактный люка кабины, • Кн.Р — кнопка «работа», для подготовки панели к работе от контрол- леров. • ТК — троллейные контакты. • ВКВМ и ВКНМ, ВКВТ и ВКНТ, ВККП — выключатели конечные (путевые) «вперед» и «назад» моста, «вперед» и «назад» тележки, «крюка» подъемного механизма, для ограничения конечных перемещений. Для защиты трехфазных АД от перегрузок достаточно иметь «РМ» только в одной фазе. Защита от токов КЗ обеспечивается установкой в двух фазах реле максимального тока РМ01 и РМ02. «Нулевая» защита обеспечивается контактором «КЛ». После срабатывания любого аппарата защиты панель в работу включить можно только после возврата всех контроллеров в положение «О». Панель защитная типа ППЗК Она предназначена для защиты и управления тремя ЭД постоянного тока механизмов крана того же назначения. Основные элементы схемы ППЗК: • ВВ — вводной выключатель, • ВА — выключатель аварийный, • ТК—троллейные контакты, • КЛО — контактор линейный обший, для подключения общего силового провода, • КЛ1, КЛ2, КЛЗ — контакторы линейные «моста», «тележки», «подъемного» механизма; • ЭмТ-М, ЭмТ-Т, ЭмТ-П — электромагниты тормозные «моста», «тележки», «подъемного» устройства; • Кн.Р — кнопка «работа», для подготовки панели к работе через контроллеры. • РМО—реле максимального тока общего силового провода, • PMl, РМ2, РМЗ — реле максимального тока силовых цепей «моста», «тележки», «подъемного» механизма; • ВКВМ н ВКНМ, ВКВТ и ВКНТ, ВККП — выключатели конечные (путевые) «вперед» н «назад» моста, «вперед» и «назад» тележки, «крюка» «подъемного» механизма, • Пр. 1, Пр.2—предохранители, для защиты цепей управления оттоков КЗ. Защита от токов КЗ обеспечивается включением в общий силовой провод реле максимального тока «РМО», а от перегрузки — «РМ», включенных в главную цепь каждого ЭД. После срабатывания любого аппарата защиты панель в работу включить можно только после возарата всех контроллеров в положение «О». Принципиальная электрическая схема контакторного управления ЭП механизма передвижения крана  Назначение. Для управления и защиты ЭП кранов с тяжелыми режимами работы. Основные элементы схемы. Д, ЭмТ — приводной АД с фазным ротором и электромагнитным тормозом независимого подключения (контактором КТ). KB, КН, КТ, КП — контакторы реверсирующие «вперед» и «назад», «тормозной», «пусковой». КУ1, КУ2, КУЗ — контакторы ускорения, для ступенчатого пуска Д. РУ1, РУ2, РУЗ — реле ускорения, выпрямленного тока, для управления контакторами ускорения в функции независимых выдержек времени. РП и РБ - -- реле противовключения и быстрой остановки. РН — реле напряжения, для «нулевой» защиты. Rп — резистор пусковой, для плавного ступенчатого пуска Д. Вп — выпрямитель, для питания реле ускорения. Органы управления. КК — командоконтроллер магнитный, симметричный на 9 положений. Кн.С — кнопка «стоп», аварийно. ВКВ, ВКН — выключатели конечные «вперед» и «назад», для ограничения конечных перемещений моста. Режимы управления. Полуавтоматический—от «КК».