Как устроена электрическая система строительного подъемника для предотвращения перегрузок и коротких замыканий?

1. Устройства защиты от перегрузки

Защита от перегрузки является важнейшей функцией, обеспечивающей работу подъемника в пределах номинальной мощности, предотвращая потенциальное повреждение электрических компонентов и обеспечивая безопасность работников. Устройства защиты от перегрузки интегрированы как в механическую, так и в электрическую системы подъемника со специальными датчиками и реле, предназначенными для обнаружения и реагирования на нагрузки, связанные с нагрузкой.

Датчики перегрузки и тензодатчики. Датчик нагрузки (или тензодатчик) обычно представляет собой тензодатчик, который измеряет вес поднимаемого груза. Он работает путем преобразования механического напряжения, вызванного нагрузкой, в электрический сигнал, который может быть интерпретирован системой управления подъемником. Эти датчики нагрузки предоставляют данные о весе груза в режиме реального времени. Если нагрузка превышает заранее запрограммированный порог (например, номинальную грузоподъемность подъемника), система автоматически включает сигнал тревоги или останавливает движение подъемника. Это предотвращает дальнейшую нагрузку на двигатель, коробку передач и конструкцию подъемника, гарантируя, что подъемник не превысит безопасную рабочую нагрузку (SWL), что может привести к катастрофическому повреждению подъемника и увеличить риск несчастных случаев.

Электронные реле перегрузки: Эти реле предназначены для обнаружения аномального потребления тока двигателем подъемного механизма. Условия перегрузки часто характеризуются чрезмерным потреблением тока, которое может возникнуть, когда подъемник пытается поднять груз, вес которого превышает его номинальную грузоподъемность. Реле перегрузки определяет, когда ток превышает определенный порог, указывая на то, что двигатель находится под нагрузкой. При обнаружении перегрузки реле срабатывает, разрывая электрическую цепь и не позволяя двигателю продолжать работу в небезопасных условиях. Это особенно важно, поскольку постоянные перегрузки могут привести к перегоранию двигателя, перегреву или даже к возгоранию.

Функции ограничения перегрузки. В некоторых современных подъемных системах защита от перегрузки включает ограничение рабочей скорости при обнаружении состояния перегрузки. Подъемник может автоматически замедлять или уменьшать скорость подъема, чтобы предотвратить повреждение подъемного механизма или двигателя. Эти системы обычно интегрируются с частотно-регулируемым приводом подъемника (VFD), что позволяет плавно регулировать рабочие параметры в зависимости от условий нагрузки. Такое постепенное снижение скорости обеспечивает более безопасную работу и дает оператору время исправить ситуацию, предотвращая дальнейшую нагрузку на подъемник.

2. Защита от короткого замыкания

Короткие замыкания относятся к числу наиболее опасных неисправностей, которые могут возникнуть в любой электрической системе, и подъемники не являются исключением. Короткое замыкание происходит, когда имеется непреднамеренный путь с низким сопротивлением, вызывающий внезапный всплеск электрического тока. Это может привести к возгоранию, повреждению оборудования и даже травмам. Чтобы снизить риск короткого замыкания, строительные подъемники имеют несколько уровней защиты.

Автоматические выключатели: Автоматический выключатель представляет собой автоматический электрический выключатель, который предназначен для срабатывания, когда ток в цепи превышает заданный предел. Такая быстрая реакция предотвращает повреждение проводки, двигателя и компонентов управления подъемника из-за чрезмерного тока. Автоматические выключатели необходимы для защиты как от перегрузок, так и от коротких замыканий. В случае короткого замыкания автоматический выключатель отключает подачу тока, изолируя неисправную цепь и предотвращая дальнейшее электрическое повреждение. Автоматические выключатели часто рассчитаны как на мгновенное, так и на срабатывание с задержкой, чтобы адаптироваться к различным условиям неисправности, гарантируя, что подъемник остается работоспособным в нормальных условиях, но может защитить себя в случае неисправности.

Предохранители. Предохранители обеспечивают дополнительный уровень защиты, хотя, в отличие от автоматических выключателей, их необходимо заменять после перегорания. Предохранители содержат металлическую проволоку или нить, которая плавится, когда ток превышает безопасный предел. Это эффективно отключает неисправную цепь от источника питания, предотвращая дальнейшее повреждение системы. Предохранители часто используются в критических компонентах электрической системы, таких как двигатель или плата управления, и предназначены для быстрого отключения питания во время перегрузки по току или короткого замыкания. Их основное преимущество в том, что они просты, надежны и экономичны.

Устройства защитного отключения (УЗО). Устройства защитного отключения (УЗО) являются еще одной важной функцией безопасности. Эти устройства контролируют протекание тока через токоведущие и нейтральные проводники подъемника. Если есть какой-либо дисбаланс, например, ток, протекающий через землю (что указывает на утечку или короткое замыкание), УЗО сработает и отключит источник питания. Это обеспечивает дополнительную защиту от неисправностей, которые не могут быть обнаружены обычными автоматическими выключателями или предохранителями, особенно в случае неисправности изоляции или повреждения проводки. УЗО имеют решающее значение в средах с высоким уровнем влажности, например, на строительных площадках, где повышен риск поражения электрическим током.

3. Защита от перенапряжения

Электрические скачки могут быть вызваны различными факторами, такими как удары молнии, переключение электрических цепей или колебания электросети. Эти скачки могут привести к серьезному повреждению электрических компонентов подъемника, особенно чувствительных микропроцессоров, панелей управления и приводов двигателей. Для защиты от этих рисков строительные подъемники оборудуются системами защиты от перенапряжения.

Устройства защиты от перенапряжения (разрядники): Ограничители перенапряжения устанавливаются в линиях электропитания для защиты чувствительных электрических компонентов от внезапных скачков напряжения. Они работают, перенаправляя избыточную энергию от скачка напряжения на землю, эффективно нейтрализуя угрозу того, что скачок высокого напряжения достигнет систем управления или двигателей подъемника. Ограничители перенапряжения обычно имеют порог высокого напряжения, при котором они активируются, и они предназначены для обработки больших объемов энергии, например, от удара молнии или скачка напряжения от близлежащего оборудования.

Подавители переходного напряжения (TVS): TVS-диоды используются для подавления скачков переходного напряжения, поглощая скачки высокого напряжения до того, как они смогут повредить оборудование. Эти подавители особенно эффективны для защиты чувствительных электронных компонентов, таких как программируемый логический контроллер (ПЛК), датчики и преобразователи частоты (ЧРП). Они предназначены для мгновенного реагирования, ограничивая перенапряжение до безопасного уровня. Устройства TVS часто используются в сочетании с ограничителями перенапряжения для обеспечения комплексного уровня защиты всей электрической системы подъемника.

4. Ограничение тока и защита двигателя.

Двигатель является одним из наиболее важных компонентов строительный подъемник . Защита двигателя от перегрузки по току и обеспечение его работы в пределах безопасных параметров необходимы для предотвращения повреждений и поддержания долговременной производительности.

Устройства плавного пуска. Устройства плавного пуска — это устройства, которые используются для управления пусковым током двигателя, уменьшая пусковой ток, обычно связанный с запуском двигателя. Это особенно важно для двигателей высокой мощности, поскольку чрезмерный пусковой ток может вызвать электрическое напряжение и повреждение обмоток двигателя и связанных с ним компонентов. Устройство плавного пуска постепенно увеличивает напряжение на двигателе, обеспечивая плавный пуск и значительно снижая механическую нагрузку на систему привода подъемника. Устройства плавного пуска также помогают снизить скачки напряжения в электросети, способствуя общей энергоэффективности системы.

Реле защиты двигателя. Эти реле постоянно контролируют электрические параметры двигателя, включая потребляемый ток, напряжение и температуру. В случае ненормальных показаний, таких как чрезмерное потребление тока, перегрев или колебания напряжения, реле защиты двигателя отключит двигатель от источника питания. Это предотвращает работу двигателя в небезопасных условиях, которые могут привести к выходу из строя. Усовершенствованные реле защиты двигателя также включают защиту от тепловой перегрузки, которая учитывает как нагрузку, так и условия эксплуатации с течением времени, предотвращая перегрев во время длительной работы.

Защита от повышенного и пониженного напряжения. Защита от повышенного напряжения предотвращает повреждение двигателя, когда напряжение питания превышает безопасный уровень, а защита от пониженного напряжения гарантирует, что двигатель не будет работать ниже определенного уровня напряжения, что может привести к недостаточному крутящему моменту или неэффективной работе. Обе защиты имеют решающее значение, поскольку работа за пределами указанных пределов напряжения может привести к выходу из строя двигателя, снижению производительности и повышенному износу электрических компонентов. Эти механизмы защиты реализуются с помощью реле напряжения, которые отключают двигатель, если напряжение питания выходит за пределы допустимого диапазона, помогая продлить срок службы двигателя.

5. Заземление и заземление

Правильное заземление и заземление электрической системы имеют жизненно важное значение для безопасности. Они гарантируют, что электрические неисправности, такие как короткие замыкания или токи утечки, безопасно перенаправляются на землю, предотвращая опасность поражения электрическим током операторов и предотвращая риск возгорания из-за электрических неисправностей.

Защита от замыканий на землю. Защита от замыканий на землю предназначена для обнаружения протекания тока по непредусмотренному пути к земле, например, когда электрический провод касается проводящей поверхности или когда изоляция выходит из строя. В системах защиты от замыканий на землю используются реле утечки на землю (ELR) или автоматические выключатели защитного отключения (RCCB) для обнаружения таких неисправностей и немедленного отключения источника питания. Обеспечивая путь к земле, эти системы гарантируют, что токи повреждения не накапливаются в частях подъемника, находящихся под напряжением, тем самым предотвращая поражение электрическим током рабочих.

Заземление оборудования. Все металлические части подъемника, такие как рама, шасси и любые доступные токопроводящие компоненты, подключаются к заземлению. Это гарантирует, что если какая-либо часть электрической системы подъемника окажется под напряжением из-за неисправности, электрический ток будет безопасно течь в землю, а не через оператора или оборудование. Правильное заземление имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы рабочие, работающие на подъемнике, не вступали в контакт с потенциально опасной электрической энергией.