Электрооборудование кранов

1. Электрооборудование кранов

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9. Классификация кранов по режимам работы.

Режимы работ всех кранов: I–Л (Е1) − лёгкий, II−С (Е2) − средний, III−Т (Е3) −
тяжёлый, IV−ВТ (Е4) − весьма тяжёлый.

10. РЕЖИМЫ РАБОТЫ КРАНА

11.

12. Требования к электрооборудованию кранов

1)
2)
3)
4)
5)
, нормируемые правилами технической эксплуатации кранов и правилами могут быть сформулированы следующим
образом.
Рабочее напряжение сети, питающее краны не должно превышать 500 В. В соответствии с этим на кранах применяют
напряжение постоянного тока 220 В и 440 В, или напряжение переменного тока 380 В.
На механизмах кранов устанавливаются ограничители хода, воздействующие на электрическую цепь управления.
Если по одним крановым путям перемещается несколько кранов, или по одному мосту несколько тележек, концевые
выключатели должны предотвращать столкновение этих объектов.
На козловых и мощных мостовых кранах должна предусматриваться защита от перекоса крюка.
Краны, работающие на открытом воздухе, должны иметь противоугонные устройства, позволяющие закрепить кран
при сильном ветре.
Электрические цепи кранов должны быть защищены от коротких замыканий и перегрузок свыше 200%.
Тепловые реле на кранах не используются,
В схеме управления кранов должны быть предусмотрены минимальные нулевые защиты,.
Все люки и двери, ведущие к троллеям, должны быть снабжены блокировочными выключателями.
Все крановые механизмы должны быть снабжены тормозом, связанным с рабочим органом. При отключении
соответствующего двигателя механизм должен затормаживаться.
Должно быть обеспеченно отключение персоналом напряжения в случае острой необходимости.
Монтаж проводов на кранах должен проводиться в трубах. Минимальное сечение проводов должно быть 2.5 мм2.
Троллеи с наружной стороны должны окрашиваться в яркий цвет.
Все непроводящие металлические части электрооборудования должны быть соединены с мостом, далее через скаты и
рельсы с землёй.

13. В крановом ЭП применяются

• АДФ
• АДК
• ДПТ

14. Крановые электродвигатли

• – двигатели трехфазного переменного тока
(асинхронные) и постоянного тока (последовательного
или параллельного возбуждения)
• работают, как правило, в повторно-кратковременном
режиме при широком регулирования частоты
вращения, с значительными перегрузками, частыми
пусками, реверсами и торможениями.
• в условиях повышенной тряски и вибраций. В ряде
металлургических цехов они, помимо всего этого,
подвергаются воздействию высокой температуры (до
60-70 оС), паров и газов.

15. Основные особенности крановых электродвигателей:

исполнение, обычно, закрытое,
изоляционные материалы имеют класс нагревостойкости F и H,
момент инерции ротора по возможности минимальный, а поминальные
частоты вращения относительно небольшие - для снижения потерь
энергии при переходных процессах,
магнитный поток относительно велик - для обеспечения большой
перегрузочной способности по моменту,
значение кратковременной перегрузки по моменту для крановых
электродвигателей постоянного тока в часовом режиме составляет
2,15 - 5,0, а для электродвигателей переменного тока - 2,3 - 3,5,
отношение максимально допустимой рабочей частоты вращения к
номинальной составляет для электродвигателей постоянного тока 3,5 4,9, для электродвигателей переменного тока 2,5,
для крановых электродвигателей переменного тока за номинальный
принят режим с ПВ - режим 60 мин (часовой).

16. Крановые двигатели переменного тока

Крановые электродвигатели с фазным ротором устанавливают на крановых механизмах при
среднем, тяжелом и весьма тяжелом режимах работы. Они допускают регулирование пускового
момента в заданных пределах и регулирование скорости в диапазоне (1 : 3) - (1 : 4).
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяются реже (для привода
механизмов передвижения малоответственных тихоходных кранов) из-за несколько пониженного
пускового момента и значительных пусковых токов, хотя масса их примерно на 8 % меньше, чем у
двигателей с фазным ротором, а стоимость в 1,3 раза меньше, чем у этих двигателей при
одинаковой мощности.
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором иногда применяют при режимах Л и
С (для механизмов подъема). Применение их на механизмах кранов, работающих в более
тяжелых режимах, ограничено малой допустимой частотой включения и сложностью схем
регулирования скорости.
Преимуществами асинхронных электродвигателей по сравнению с электродвигателями
постоянного тока являются их относительно меньшая стоимость, простота обслуживания и
ремонта.
Масса кранового асинхронного электродвигателя с наружной самовентиляцией в 2,2 - 3 раза
меньше массы кранового электродвигателя постоянного тока при одинаковых поминальных
моментах, а масса меди соответственно примерно в 5 раз меньше.
Если эксплуатационные затраты принять за единицу для асинхронных электродвигателей с
короткозамкнутым ротором, то для электродвигателей с фазным ротором эти затраты составят 5,
а для электродвигателей постоянного тока 10. Поэтому в крановых электроприводах наиболее
широко применяются электродвигатели переменного тока (около 90 % от общего числа
электродвигателей).
Пусковые моменты крановых двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором
составляют (2,5 - 3,3) Мном, а максимальные -(2,6 - 3,6) Мном ; пусковые моменты двигателей с
фазным ротором могут быть равны максимальным и составляют (2,3 - 3,0) Мном.

17.

• Согласно стандарту, крановые двигатели
могут использоваться для работы в
следующих режимах: S3 - повторнократковременном с ПВ - 15, 25, 40 и 60 % с
продолжительностью цикла 10 мин, и S2 - в
кратковременном режиме

18. Крановые двигатели переменного тока

Крановые двигатели переменного
тока
У нас в стране выпускаются асинхронные крановые и металлургические
электродвигатели в диапазоне мощностей 1 от 1,4 до 160 кВт при ПВ=40%.
Отечественной промышленностью выпускаются асинхронные крановые
электродвигатели с классом нагревостойкости F, которые обозначаются буквами МТF (с
фазным ротором) и МТКF (с короткозамкнутым ротором). Металлургические
асинхронные электродвигатели с классом нагревостойкости Н, которые
обозначаются МТН и МТКН (соответственно с фазным или короткозамкнутым
ротором).
Электродвигатели серий МТF, МТКF, МТН и МТКН изготовляют па синхронную частоту
вращения 600, 750 и 1000 об/мин при частоте 50 Гц.
Электродвигатели серии МТКН изготовляются и в двухскоростном исполнении
(синхронные частоты вращения 1000/500, 1000/375, 1000/300 об/мин), серии МТКF- в
двух- и трехскоростном исполнениях (синхронные частоты вращения 1500/500,
1500/250, 1500/750, 250 об/мин)/
Электродвигатели серий МТF, МТКF, МТН и МТКН характеризуются повышенной
перегрузочной способностью, большими пусковыми моментами при сравнительно
небольших значениях пускового тока и малом времени пуска (разгона).
Мощность электродвигателей серии МТН за счет применения современных
изоляционных материалов увеличена па одну ступень при равных габаритных размерах
при сравнению с ранее выпускавшимися электродвигателями серии МТМ.

19. Классы нагревостойкости

• К классу F относятся материалы на основе
слюды, асбеста и стекловолокна,
пропитываемые смолами и лаками
соответствующей нагревостойкости.
Предельная температура 155° С.
• К классу Н относятся материалы из слюды,
асбеста и стекловолокна, применяемые с
кремнийорганическими связующими и
пропитывающими составами. Предельная
температура 180° С.

20. Крановые двигатели переменного тока

Краново-металлургические асинхронные электродвигатели серии 4МТ имеют следующие
особенности:
увеличение мощности при данной частоте вращения,
наличие четырехполюсного исполнения,
вероятность безотказной работы в течение гарантийного срока не менее 0,96 для крановых
электродвигателей и 0,98 - для электродвигателей металлургического исполнения, средний
срок службы 20 лет,
приуменьшенные шум и вибрация,
лучшие энергетические показатели,
применение новых материалов - холоднокатаной электротехнической стали, изоляционных
материалов на базе синтетических пленок и финилоновой бумаги, эмалированных проводов
повышенной стойкости и др.
расширение шкалы мощностей восьмиполюсных электродвигателей до 200 кВт,
технически возможная унификация электродвигателей этой серии с электродвигателями
серии 4А,
В обозначение электродвигателей серии 4МТ введена высота оси вращения (мм) так же, как и
для электродвигателей серии 4А.

21. Крановые электродвигатели постоянного тока

• применяют в тех случаях, когда требуется
широкое и плавное регулирование скорости,
для приводов с большим числом включений в
час, при необходимости регулирования
скорости вверх от номинальной, для работы в
системах Г - Д и ТП - Д.
• В последнее время, в связи с развитием
частотно-регулируемого электропривода,
двигатели постоянного тока начали вытеснятся
асинхронными электродвигателями,
работающими в комплекте с частотными
преобразователями.

22. Крановые электродвигатели постоянного тока

Краново-металлургические электродвигатели постоянного тока изготовляются в диапазоне
мощностей от 2,5 до 185 кВт при частотах вращения изготовляются с изоляцией класса
нагревостойкости Н.
Степень защиты электродвигателей: IР20 - для защищенного исполнения с независимой
вентиляцией, IР23 - для закрытого исполнения. Станины электродвигателей серии Д до
исполнения 808 - неразъемные, а начиная с исполнения 810 -разъемные.
Обмотки возбуждения (при параллельном и смешанном возбуждении) рассчитаны на
продолжительную работу, т. е. могут не отключаться на период остановки электродвигателя.
Обмотки параллельного возбуждения состоят из двух групп, которые при включении на
напряжение 220 В соединяются последовательно: на 110 В - параллельно, на 440 В последовательно с последовательно включенными добавочными резисторами,
Двигатели рассчитаны па регулирование частоты вращения путем ослабления магнитного
потока или повышения напряжения на якоре.
Двигатели с параллельным возбуждением и со стабилизирующей обмоткой допускают
увеличение частоты вращения относительно номинальной в два раза (тихоходные со
стабилизирующей обмоткой - в 2,5 раза) путем уменьшения тока возбуждения.
При такой увеличенной частоте вращения максимальный вращающий момент не должен
превышать 0,8Мн - для электродвигателей па напряжение 220 В и 0,64Мн - для
электродвигателей на напряжение 440 В.
Перегрузочная способность по моменту двигателей постоянного тока составляет примерно
2,5 - 3,0 для двигателей параллельного возбуждения, 3,5 - 4,0 для двигателей смешанного
возбуждения и 4,0-4,5 для двигателей последовательного возбуждения.

23.

24.

25. Применение подъемных электромагнитов

Грузоподъемные
электромагниты
применяют для
подъема и
перемещения грузов
из черных металлов
Выпускаются
два вида
подъемных
магнитов:
круглые и
прямоугольные

26.

Круглые электромагниты
Электромагниты,
обладают большой
подъемной силой,
используют на
заводах для
переноски изделий
из черных
металлов (стали,
чугуна), а также
стальных и
чугунных стружек,
слитков.

27.

Прямоугольные электромагниты
При помощи
прямоугольных
магнитов
транспортируют
длинномерные грузы:
сортовой прокат,
балки,
трубы и пр.

28. Прямоугольный электромагнит

29. Электромагнитные траверсы

Электромагнитные траверсы – несколько
электромагнитов работающих на общей траверсе. Они
используются для перемещения длинномерных грузов.

30.

Электромагнитная траверса

31.

Электромагнитная траверса

32.

Электромагнитная траверса

33.

Электромагнитная траверса

34.

Электромагнитная траверса

35. Крановый подъемный электромагнит

36.

Устройство электромагнита
6
.
Электромагнит с намагничивающей обмоткой.
Подвод
энергии
Корпус
11
7
Внутренний
полюс
5
Обмотка
4
залитая компаундом
6
3
12
Наружный
полюс
Держится при
включенной обмотке
Крышка не
магнитная
1 2 10 9 8
Общий вид грузоподъемного
электромагнита ДКМ:
1- наружный полюс; 2- катушка;
3- корпус; 4- выталкивающая шайба;
5- пробка; 6- коробка контактных
зажимов; 7- цепь; 8- внутренний
полюс; 9 секция катушки;
10- немагнитная шайба;
11- гибкий кабель, 12- рёбра охлаждения.

37.

Магнитные шайбы подъемных кранов.
Шайбы с
электроперманентными
сердечниками.
Электроперманентный
магнит
Держится при
выключенной обмотке
6

38.

Электроперманентные магниты обладают всеми достоинствами
грузозахватов использующих постоянные магниты и электромагниты и
практически не имеют их недостатков:
в случае отключения электроэнергии, груз надежно удерживается;
1. магнитный поток сконцентрирован и замыкается исключительно в грузе
и не выходит за его пределы;
2. энергопотребление составляет лишь до 5% по сравнению с классическими электромагнитными системами (окупаемость - 1 год);
3. низкий собственный вес;
4. не требует обслуживания;
5. не требуется резервной аккумуляторной батареи (АКБ);
6. не нагревается и не требует охлаждения;
7. отсутствует остаточный магнетизм груза.

39.

Преобразователи напряжения
серии ПН-500 предназначены
для питания и управления
грузоподъемных электромагнитов постоянного тока
любой мощности,
железоотделителей всех типов и
одновременного питания
нескольких электромагнитов,
суммарный ток которых не
превышает допустимых
значений.
Основные виды защит электромагнита предусматриваемые
конструкцией преобразователя напряжения:
1. Ограничение максимального выходного напряжения на уровне
220-230 В.
2. Защита от короткого замыкания в нагрузке.
3. Защита от замыкания жил кабеля между собой и на "землю".
4. Сигнализация обрыва питающего кабеля.
5. Сигнализация о превышении тока утечки электромагнита (при перегреве).
6. Сигнализация о межвитковых и коротких замыканий в электромагните.
7. Сигнализация о превышении максимально допустимого тока.

40.

Устройство электромагнита

41.

Устройство электромагнита
Подъемный электромагнит
состоит из, корпуса, двух полюсов:
наружного и внутреннего,
секционной катушки. Сверху корпус
закрыт металлической шайбой с
пробкой, а снизу — листом из
латуни. Ток к электромагниту
подводят по гибкому кабелю. На
трех цепях электромагнит
подвешивают к кольцу, которое
навешивают на крюк крана.

42.

Принцип работы электромагнита
На катушку
подается
электричес
кий ток возникает
электромаг
нитное
поле.
Благодаря которому к электромагниту
намагничиваются изделия из черных металлов.

43. Электромагнит для вертикальной и горизонтальной транспортировки жести.

44. Крановый токоподвод

45.

Электрооборудование кранов.
Главные троллеи жесткого типа должны быть
окрашены в красный цвет, за исключением
контактных поверхностей. В местах подвода
питания участки троллеев длиной 100 мм окрашиваются в следующие цвета:
• при переменном токе: фаза А- в желтый;
фаза В- зеленый; фаза С- красный;
• при постоянном токе: положительная шина в красный; отрицательная - в синий и нейтральная - в белый цвет.
Токосъемное устройство:
Главные троллеи должны быть снабжены
1- троллей; 2- ползун токосъемсветовой сигнализацией о наличии напряженика; 3- планка; 4- изоляторы;
ния. Для съема тока с троллеев служат токо5- гибкий провод.
съемники, которые устанавливаются на мосту.
Крановые электродвигатели получают питание от трехфазных сетей переменного тока. Основным является напряжение 380В и в перспективе намечается использование для крупных кранов напряжения 660В. Подвод тока к мостовым
кранам осуществляется троллеями, которые прокладывают вдоль цехов и крепят
с помощью изоляторов и держателей.

46.

3
2
1
Монтаж троллейных магистралей.
Наличие напряжения
на троллейной линии
определяется по троллейному светофору,
который состоит из
трех сигнальных ламп
1, смонтированных на
стальной стойке 2.
Подключение через
коробку 3.
Кондуктор для сборки троллеев состоит из сварной стальной рамы 1, которая
опирается на приваренные к ней подрамники 2. На раме смонтированы струбцины
для удержания элементов блока при сборке. В промежуточных струбцинах 4
зажимают шаблоны 3, по которым выполняется сборка блока, а с помощью средней и
крайних струбцин 5 конструкции блока троллеев крепят на стене при установке
магистрали. Закрепив элементы блока 6, устанавливают в нем троллеи 7.
Готовый троллейный блок помещают в специальную кассету, доставляют к месту
установки, лебедками поднимают на нужную высоту и монтируют с автовышек,
монтажных тележек или автогидроподъемников.
Закрытые и защищенные шинопроводы монтируются укрупненными блоками,
предварительно собранными в МЭЗ. Магистральные шинопроводы обычно
комплектуются в блоки длиной до 12 м из трех - четырех секций по 3 м или из двух
секций по 4,5 м. В соответствии с разбивкой трассы шинопровода секции сваривают
или соединяют болтовыми сжимами.

47. Контроллеры

48. Барабанный контроллер

Барабанный контроллер:
1 — маховичный штурвал,
2 — крышка,
3 — стяжная шпилька,
4 — контактная пружина,
5 — траверса,
6 — контактный палец,
7 — медный сухарик,
8 — кожух,
9 — асбоцементная
перегородка, 10 — сегменты, 11
— кронштейн, 12 — разъемная
муфта, 13 — вал
Барабанный контроллер применяют для управления электродвигателями мощностью до 60 кет.
Основной его частью является маховичный штурвал 1 с валом 13, на котором укреплены сегменты 10 и
траверса 5 с контактными пальцами 6. Вся контактная система закрыта металлическим кожухом 8 и
управляется с помощью штурвала.
Недостатком барабанного контроллера являются невысокая переключающая способность и быстрый
износ трущихся поверхностей контактов

49.

50.

51.

Привод тормозных устройств.
В крановых и других механизмах металлургических цехов широко используются различные виды тормозов: дисковые, конические, цилиндрические,
которые в свою очередь делятся на колодочные и ленточные.
На рисунке изображен колодочный пружинный тормоз. Тормозной шкив 1
охватывается колодками 2, укрепленными на рычагах 3. Пружина 4 при
отключенном электромагните 5 стягивает верхние концы рычагов и
затормаживает шкив. При включении электромагнита его якорь притягивается к
корпусу, перемещает стержень 6, сжимая пружину 4 и колодки освобождают
шкив.
6
5
4
1
2
3

52.

53.

54.

55.

56.

Ящик сопротивлений
С чугунными элементами
С фехралевыми элементами
Элементы сопротивлений
Чугунный
Фежралевый

57.

58.

59.

60.

61.

Схема защитной панели крана

62. Схема защитной панели крана

Крановая аппаратура управления и защиты
• .
1. Крановые силовые контроллеры предназначены для
осуществления пуска, остановки, реверсирования и
регулирования угловой скорости крановых электродвигателей..
• 2. Магнитные контроллеры используют в случае, когда силовые
контроллеры исчерпывают свои возможности. Они являются
более универсальными средствами управления крановыми
электроприводами.
Мощность
двигателя, кВт
Тип контроллера в режиме работиМагнитный
легкий
средний
до 10
силовой
силовой
силовой
до 30
силовой
силовой
Магнитный
(силовой)
Магнитный
больше 30
силовой
Магнитный
(силовой)
Магнитный
Магнитный
тяжелый
очень
тяжелый
Магнитный

63. Крановая аппаратура управления и защиты

Схема управления с помощью
силового контроллера

64. Схема управления с помощью силового контроллера

Магнитные контроллеры
Магнитные контроллеры (магнитная контактная панель) применяются на
всех современных кранах с тяжёлым режимом работы. При управлении
магнитными контроллерами в кабине машиниста располагается только
командоапппарат, остальная аппаратура выносится в отдельную кабину или
на мост крана
Магнитные контроллеры для управления механизмами передвижения бывают
трёх типов:
П − для двигателей постоянного тока последовательного возбуждения;
Т − для асинхронных двигателей с контакторами переменного тока;
К − для асинхронных двигателей с контакторами постоянного тока (системы
управления с контакторами постоянного тока имеют большее
быстродействие);
МК − для управления приводами подъёма с несимметричными схемами
управления;
ПС, ТС, КС позволяют при спуске груза обеспечить тормозной режим на
низкой скорости.
Применяются также панели ПСА, ТСА и КСА. Буква А в обозначении
указывает на то, что управление двигателями автоматизировано в функции
времени или ЭДС якоря

65. Магнитные контроллеры

Схема магнитного контроллера типа ТА
механизма перемещения моста крана

66. Схема магнитного контроллера типа ТА механизма перемещения моста крана

Расчёт мощности электроприводов
крана
Мощность и момент на валу двигателя подъёмной лебёдки в
статическом режиме при подъёме груза равна:
Pп.г
(G G0 ) v
где Р − мощность (кВт); G − сила, необходимая для поднятия груза (Н);
G0 − сила, необходимая для поднятия грузозахватного приспособления; v
− скорость подъёма (м/с); η – коэффициент полезного действия
механизма;
(G G0 ) D
М
2 i
где М − момент на валу двигателя (Н∙м), D − диаметр барабана лебёдки
(м), i − передаточное число редуктора и полиспаста.

67. Расчёт мощности электроприводов крана

Мощность и момент на валу двигателя механизма горизонтального перемещения
(мост, тележка) в статическом режиме равны:
K G G1 μ r f v
P
10 3 ,
R η
dц
K G G1 μ r * f v
2
10 3 ,
M
i η
где: Р − мощность (кВт); М − момент на валу двигателя (Н∙м); G − вес
поднимаемого груза (Н), G1 − собственный вес механизма (Н); v − скорость
передвижения груза (м/с); R − радиус колеса (м); r − радиус шейки оси колеса
(м); μ=0.08…0.12 − коэффициент трения скольжения в цапфах; f=0.0005…0.001 м
− коэффициент трения качения колёс о рельсы; η – коэффициент полезного
действия механизма передвижения тележки, K=1.5 − коэффициент, учитывающий
трение риборд−колёс о рельсы, i − передаточное отношение редуктора механизма
передвижения.

68. Расчёт мощности электроприводов крана

Для кранов, располагающихся под открытым небом,
трасса передвижения моста может иметь уклон, на
движение моста может влиять встречный ветер.
Для этого случая мощность в статическом режиме
может быть определена по следующей формуле:
K G G 1 μ r f cos α
ν
P
G G 1 sin α F S 10 3 ,
R
n
где α − угол наклона трассы к горизонту, F − удельная
ветровая нагрузка (Н/м2), S − площадь, на которую
воздействует ветер (м2). Знак + или − берётся в
соответствии со знаком угла наклона и направления ветра.

69. Расчёт мощности электроприводов крана

Предварительно выбор мощности двигателя производится по диаграмме статических
нагрузок. Сначала определяется ПВд и Рд (действительные), затем производится пересчёт
мощности Рном на нормируемый ПВ (ПВном):
ПВ д
Pном Р д
.
ПВ ном
Берётся ближайший больший по каталогу двигатель, затем с учётом момента инерции строится диаграмма нагрузки с
учётом динамических моментов и двигатель проверяется по нагреву и перегрузочной способности известными методами.
При окончательном выборе двигателя необходимо руководствоваться допустимыми ускорениями

70.

71.

Расчет мощности и
предварительный выбор двигателя