Крановые защитные панели применяют при контроллерном управлении двигателями крана. Конструкция защитной панели представляет собой металлический шкаф с установленной в нем аппаратурой. Шкаф закрыт дверью с замком. Второй замок заблокирован с главным рубильником, то есть дверь панели не откроется, пока не будет выключен рубильник, обесточивающий электрооборудование. Размещаются защитные панели обычно в кабине крана. На защитной панели установлена электроаппаратура, осуществляющая следующую защиту:
максимальную от токов короткого замыкания и значительных (свыше 250 %) перегрузок крановых электродвигателей;
нулевую , исключающую самозапуск двигателей после перерыва в электроснабжении;
концевую , обеспечивающую автоматическое отключение электроприводов при переходе механизмами крана предельно допустимых положений.
Панели допускают подключение от трех до шести двигателей (рис. 6.21). 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 управления [9]. На рис. 6.21 показана принципиальная электрическая схема защитной панели.
Максимальная защита
двигателей выполняется с помощью реле максимального тока. Размыкающие контакты реле включаются последовательно с катушкой линейного контактора, а катушки реле – в силовые цепи электродвигателей. В приведенном на схеме примере защита выполнена с помощью реле РЭО-401, сгруппированных в два блока. Размыкающие контакты KF1 и KF2 блоков включены последовательно с катушкой КМ 1 линейного контактора. Катушки реле KF4 и KF5, KF6 и KF7, KF8 и KF9 включены в две фазы статорной цепи каждого электродвигателя. В третью фазу включена катушка реле KF3, общая для всех двигателей.
Увеличение тока сверх допустимых значений в цепи двигателя вызывает срабатывание соответствующего реле. При этом размыкается контакт блока KF1 или KF2, в котором это реле установлено, отключается катушка КМ 1 и разомкнувшиеся силовые контакты линейного контактора отсоединяют электрооборудование крана от внешней сети.
Нулевая защита
исключает возможность самопроизвольных пусков двигателей, отключенных вследствие срабатывания защитных устройств или перерыва подачи электроэнергии. После срабатывания любого из аппаратов защиты или конечных выключателей вновь включить схему в работу можно
лишь после возврата всех контроллеров в нулевое положение. Т.е. защита выполняется с помощью контактов силовых контроллеров и командоконтроллеров , замкнутых только в нулевом положении рукояток управлений. Эти контакты Q2.1, Q3.1 и S1.1 включаются в цепь катушки КМ 1 последовательно с кнопкой включения панели SB1. Поэтому катушка линейного контактора КМ 1 может быть включена только при условии, что рукоятки управления всех контроллеров и командоконтроллера находятся в нулевом положении. После включения контактора рукоятки управления могут быть переведены в любое положение, так как замкнутся блок контакты КМ 1 , и участок цепи с кнопкой SB1 и нулевыми контактами Q2.1, Q3.1 и S1.1 будет заблокирован другой параллельной цепью.
Концевая защита
включает в себя конечные выключатели. Приводы отключаются размыкающими контактами этих выключателей ограничителей крайних положений.
Если цепь статора двигателя замыкается контактами силового контроллера, то контакты конечных выключателей включаются в цепь катушки линейного контактора последовательно с контактами силового контроллера. В рассматриваемой схеме конечный выключатель SQ5, ограничивающий движение “Вперед”, соединен последовательно с контактом Q3.2 силового контроллера, а конечный выключатель SQ4, ограничивающий движение “Назад”, – последовательно с контактом Q3.3 контроллера.
Если ограничитель передвижения “Вперед” срабатывает, контакт размыкается, обесточив катушку КМ 1 , и линейный контактор отключает электрооборудование крана от сети. Чтобы повторно включить линейный контактор КМ 1 , необходимо установить рукоятку контроллера Q3 в нулевое положение и нажать кнопку SB1, но механизм передвижения может быть включен только в обратном направлении. Схема защиты работает аналогично при включении механизма передвижения в направлении “Назад”.
По такому же принципу выполнена защита двигателя грузовой лебедки. Для грузовой лебедки ограничиваются высота подъема и грузоподъемность, поэтому последовательно с контактором Q2.3 силового контроллера включен конечный выключатель SQ2 ограничения высоты подъема и конечный выключатель SQ3 ограничения массы груза.
Если статор двигателя замыкается контактами магнитного пускателя, то контакты конечного выключателя в цепи управления включаются последовательно с катушкой этого аппарата (см. рис. 6.15). Выключение конечного выключателя при таком варианте схемы приведет к отключению только одного механизма. Выключатель SA1 предназначен для аварийного отключения панели.
Цепь защиты в электрических схемах различных кранов отличается от приведенного примера только количеством аппаратов и последовательностью включения их в цепь.
При автоматическом управлении требуется применение технических средств, обеспечивающих эффективную и точную работу электроприводных комплексов и установок. Для этой цели все в большей степени применяется вычислительная техника, которая обеспечивает качественное выполнение заданной программы технического процесса.
К такой вычислительной технике можно отнести аналоговые вычислительные машины (АВМ) и цифровые вычислительные машины (ЦВМ).
Для решения задач управления наиболее приемлем второй тип вычислительной техники – ЦВМ. В этом случае составляется алгоритм (описание процесса управления), по алгоритму составляется программа на одном из машинных языков, который вводится в ЦВМ.
Примером эффективного применения ЦВМ для управления являются приводы мощных экскаваторов, прокатных станов, где технологические процессы повторяющиеся и многократны.
Крановые защитные напели предназначены для максимальной токовой защиты (при коротких замыкали и перегрузках), нулевой защиты (при недопустимом сужении или исчезновении напряжения), конечной защиты (в сочетании с конечными выключателями) и нулевой блокировки – запрет пуска электродвигателей, если хотя бы один из силовых контроллеров или командоконтроллеров находится не в нулевом положении.
Помимо этого с помощью защитных панелей осуществляется отключение крановых установок при размыкании аварийного выключателя и контакта люка.
Крановые защитные панели не применяют для тех типов магнитных контроллеров, которые имеют собственные виды защит, например для магнитных контроллеров ТАЗ-160, К-63, К-160, К-250.
На крановой защитной панели устанавливают: линейный контактор (один или несколько), реле максимального тока, рубильник и предохранители цепи управления.
Наибольшее применение нашли крановые защитные панели отечественного производства типов ПЗКБ-160 и ПЗКБ-400 – для кранов, получающих питание от сети переменного тока, и типа ППЗБ-160 – для кранов, поручающих питание от сети постоянного тока.
Крановые защитные панели ПЗКБ-400 отличаются от панелей ПЗКБ-160 величиной суммарного тока электродвигателей.
В зависимости от числа электромагнитных элементов реле максимального тока и схемы их включения имеются различные варианты схем включения силовых цепей защитных панелей ПЗКБ-160 и ПЗКБ-400.
Р ис. 1 . Крановая защитная панель ПКЗБ-160
Токи защитной панели выбирают по роду тока, напряжению сети, сумме номинальных токов электродвигателей и виду управления.
При выборе схемы включения силовых цепей панелей и предела регулирования электромагнитных элементов реле максимального тока предварительно выбирают сечение проводов ответвлений к каждому электродвигателю по нагреву. Для этого можно воспользоваться следующими данными:
| Сечение, мм2 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | 25 | 35 | 50 |
| Длительно допустимый ток, А | 22 | 31 | 37 | 55 | 70 | 90 | 110 | 150 |
| Ток при ПВ до 40 А | 22 | 31 | 37 | 76 | 97 | 125 | 152 | 207 |
Затем выбирают вариант схемы включения силовых цепей защитной панели, исходя из следующего.
Для защиты электродвигателя от перегрузки достаточно иметь электромагнитный элемент реле максимального тока в одной фазе каждого электродвигателя. Для защиты сети в остальные две фазы устанавливают электромагнитные элементы, общие для нескольких электродвигателей.
Ток уставки общих электромагнитных элементов реле находят по формуле I общ = 2,5 I д + I р1 + I р2,
где I д – рабочий ток защищаемого электродвигателя, наибольшего по мощности, I р1 и I р2 – рабочие токи остальных электродвигателей из числа защищаемых общими электромагнитными элементами.
Реле для отдельных электродвигателей выбирают по их мощности и напряжению к настраивают на ток срабатывания, равный 2,5-кратному расчетному току номинальной нагрузки при ПВ = 40 %.
Следует отметить, что установка отдельной защиты на каждой фазе не всегда выгодна. Поэтому, например, при небольшой протяженности сети, целесообразно увеличить сечение привода или кабеля сети, чем устанавливать дополнительный электромагнитный элемент реле максимального тока.
Увеличение сечения целесообразно и в тех случаях, когда применение отдельной защиты электродвигателей приводит к увеличению числа троллеев или колец кольцевых токоприемников.
Если по току подходит защитная панель типа ПЗКБ-160, но в выбранной схеме больше электромагнитных элементов реле максимального тока, то целесообразно принять одну из схем этой панели, а сечение соответствующих проводов или кабелей увеличить, если это увеличение сравнительно невелико.
Общие электромагнитные элементы реле выбирают в соответствии с рассчитанным током для выбранной схемы защиты. Если I общ оказывается в пределах двух реле, то выбирают реле на больший допустимый ток.
На рис. 2 приведена схема цепей управления защитных панелей ПЗКБ-160 и ПЗКБ-400 в случае применения кулачковых и магнитных контроллеров. Кнопка SB предназначена для подачи напряжении па катушку лине й ного контактора КМ послё установки всех контроллеров в нулевое положение.
Рис. 2. Схема цепей управления защитных панелей ПЗКБ-160 и ПЗКБ-400, KM – линейный контактор, SB – кнопка включения контактора КМ, S1 – аварийный выключатель, S2 – контакт люка, SQ1 – контакт конечного выключателя на подъем, SQ2.1 и SQ2.2 – контакты конечных выключателей тележки при передвижении соответственно «вперед» (В) и «назад» (Н), SQ3.1 и SQ3.2 – то же, ко для моста, КA0, КA1, KA2, КАЗ -контакты реле максимального тока, FU1, FU2 – плавкие предохранители.
На рис. 3 приведена схема защитной панели ППЗБ-160. Максимальная защита в этой схеме осуществляется четырехполюсн ым и реле максимального тока (с четырьмя электромагнитными элементами).
Отдельные катушки реле КА1 – КАЗ включаются со стороны одного из полюсов в цепи каждого электродвигателя, а на другом полюсе включается общая для всех электродвигателей катушка КАО, осуществляющая защиту крановой сети.
Крановая защитная панель ППЗБ-160 предназначена для защиты трех электродвигателей постоянного тока и имеет исполнения на 220 и 440 В.
Р ис. 3 . Схема защитной панели ППЗ Б -160: Q1 – руб и л ьни к, YАЗ, YА2, YАЗ – катушки тормозных электромаг нитов КМ 1, КМ2, КМЗ, КМО – соответственно контакторы для управления электродвигателями моста, тележки, подъема и общий, KА1, КА2, КА3, КА – реле максимального тока, SQ1.1 и контакты конечных выключателей моста, SQ2.1 и SQ2.2 – то же, но те л ежки , SQ3 – то же, но подъема, S1 – аварийный выключатель , S2 – контакт люка, К 1, К2, КЗ, К4 – контакты контроллеров .
При переводе контроллеров или командой контроллеров в нулевое положение отключается контактор соответствующего механизма КМ1, КМ 2 , KM3 при срабатывании конечных выключателей механизмов моста или тележки, а также при перегрузке отключаются контакторы КМО, КМ1, КМ2, КМ3.
Размыкающий контакт кнопки SB исключает одновременную подачу напряжения на катушки контактора КМ0 и контакторов КМ1, КМ2, КМЗ во избежание включений их при коротком замыкании в сети. Контакты К1 контроллеров предупреждают возможность включения электродвигателей крана в тех случаях, когда хотя бы один из контроллеров (или командоконтроллеров) не находится в нулевом положении.
Защитная панель крана является комплектным устройством, в котором расположен общий рубильник питания крана, линейный контактор для обеспечения нулевой защиты и размыкания цепи при срабатывании нулевой защиты, предохранители цепи управления, комплект максимальных реле, а также кнопка и пакетный выключатель, используемый в цепях управления.
Основным назначением защитной панели является обеспечение максимальной и нулевой защиты электроприводов управляемых при помощи кулачковых контроллеров или магнитных контроллеров.
Конструктивно защитная панель представляет собой металлический шкаф с установленными в нем на задней стенке аппаратами и существующим монтажом. В защитной панели установлены только основные и вспомогательные контакты максимальных реле с приводными скобами.
Обеспечение максимальной и нулевой защиты крановых электроприводов управляемых при помощи магнитных контроллеров возлагается на защитные панели.
Для защиты цепей кранового электрооборудования от перегрузок применяется электромагнитное реле мгновенного действия типа РЭО401, которые могут использоваться как в цепях переменного тока, так и постоянного тока.
Эти реле входят в комплект защитных панелей. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, достаточно иметь электромагнитное реле РЭО401 в одной фазе каждого двигателя. В остальные фазы реле ставится только для защиты проводов.