Особенности электроснабжения подъемных кранов

Электроэнергию к мостовым кранам подводят от общей сети переменного тока или от преобразовательных установок постоянного тока. Поскольку механизмы крана вместе с электродвигателями и аппаратурой перемещаются относительно источника питания, токоподвод к ним осуществляется при помощи контактных проводов – троллеев или гибким кабелем.

Рис. 22. Токоподвод подъемных кранов с линией постоянной (а) и переменной длины (б).

Схема электроснабжения на переменном токе мостового крана с линией постоянной длины приведена на рис. 22а. От подстанции (П) через автомат ВА кабелем 5 напряжение подводится к сборной коробке КС, расположенной на одном из концов подкранового пути. Коробка, в сою очередь, через рубильник Р1 гибким кабелем 3 соединена с выключателем В защитной панели П3 крана.

Соединительный резиновый кабель может быть собран в петли вдоль подкранового пути или намотан на барабан, вращаемый специальным электрическим двигателем или грузом, опускающимся в шахту. При применении сматывающего барабана длина кабеля составляет половину пути перемещения механизма. В токоподводе с подвесным гибким кабелем роликовые каретки свободно перемещаются по специальному рельсу - 2, установленному вдоль пути 4, или по туго натянутому тросу вдоль этого пути. Для повышения износоустойчивости при работе на изгиб гибкий кабель выполняют плоским.

При применении скользящего токосъемника длина участка линии от распределительной коробки до шин защитной панели меняется в зависимости от перемещения механизма. На рис. 22б показана схема токоподвода к мостовому крану с электроприводом переменного тока со скользящим токосъемником. От сборной коробки КС напряжение подводится к главным контактным проводам - троллеям T1, T2, ТЗ, которые обычно выполняют из стального уголка, но могут быть из стали круглого или плоского сечения, из швеллера или рельса. Троллеи закрепляют на изоляторах 3 и устанавливают вдоль подкрановых путей. По ребру уголка скользит чугунный башмак 1, шарнирно закрепленный на изолированной стойке токосъемника 2. Под действием собственного веса башмак плотно прилегает к уголку и обеспечивает необходимый контакт. Надежный контакт между подвижным башмаком и зажимом 5, от которого отходит соединительный провод на защитную панель, обеспечивается гибкой многожильной медной перемычкой 4.

Выбирают гибкий кабель и контактные провода по допустимому току нагрузки с последующей проверкой провода по потере напряжения. Допустимая нагрузка на различные виды контактных проводов приводится в справочной литературе.

Величина расчетного тока, протекающего по контактным проводам, из-за резких колебаний нагрузки двигателей крана может быть определена приближенно. Существует несколько приближенных методов определения расчетного тока, основанных на опыте эксплуатации крановых установок. Один из таких методов основан на определении расчетного тока через потребляемую из сети мощность:

,

где - мощность, потребляемая из сети, кВт; - установленная мощность трех наибольших в группе двигателей при ПВ 25%, кВт; , - опытные коэффициенты (обычно ; ); - суммарная мощность всех двигателей группы при ПВ 25%, кВт.

Для кранов, работающих на переменном и постоянном токе, расчетный ток (А):

; ,

где - номинальное напряжение сети, В; - средний коэффициент мощности двигателей крана.

Расчетный ток не должен превосходить величины длительно допустимого тока проводов. При протекании пусковых и рабочих токов потеря напряжения в крановой сети не должна превышать 8-12% из условия сохранения достаточной перегрузочной способности двигателей переменного тока, нормальной работы тормозных магнитов и электрических аппаратов схемы управления. При этом потери в сети (%) могут распределяться следующим образом: главные контактные провода - 3-4; магистраль до контактных проводов – 4-5; сеть в пределах крана – 1-3.

Для переменного и постоянного тока сечения (мм²) медных и алюминиевых проводов при расчете на потерю напряжения будут:

; ,

где - максимальный ток нагрузки, А; - длина провода, м; - удельная проводимость провода, м/(Ом·мм²).

Максимальный ток нагрузки в троллеях определяется в зависимости от числа присоединенных кранов: при одном кране:

;

при двух кранах, работающих от общих троллеев:

,

где - кратность пускового тока; , - максимальные токи, А; - номинальный ток наибольшего двигателя первого крана, А; - номинальный ток второго по величине двигателя того же крана, А; - номинальный ток наибольшего двигателя второго крана, А.

Для стальных контактных проводов необходимо учитывать не только активную, но и реактивную составляющие потерь напряжения (%):

,

где и - активное и реактивное сопротивление проводника на 1 м длины, Ом/м.

Проверка выбранных контактных проводов по допустимой потере напряжения может быть проведена с помощью номограммы удельной потери напряжения от тока для различного профиля стального проводника (рис. 23).

Потери напряжения (%) для всей длины проводника:

,

где - удельная потеря напряжения, найденная по номограмме, В/м.

На номограмме указаны допустимые токи проводников при ПВ 100% и температуре окружающей среды 25⁰С.

Изменения допустимой величины тока от температуры окружающей среды учитывают с помощью поправочного коэффициента:

,

где - температура окружающей среды, град.

При относительной продолжительности включения ПВ 40% нагрузка на стальные троллеи, указанная для ПВ 100%, может быть увеличена в 1,5 раза. При использовании стальных троллеев на постоянном токе допустимый ток может быть увеличен в 1,5-2,0 раза по сравнению с допустимым переменным током.

Рис. 23. Графики удельной потери напряжения в стальных контактных проводниках.

С целью уменьшения сечения контактного провода и облегчения конструкции троллеев применяют подпитку троллеев в нескольких точках дополнительными линиями. Дополнительная линия может быть выполнена в виде алюминиевых шин, закрепленных на тех же крепежных конструкциях, на которых расположены троллеи. Крановые сети защищены от к. з., но не защищены от перегрузок, поэтому при выборе плавких вставок предохранителей и автоматов желательно, чтобы их номинальные токи были минимальными. В соответствии с правилами эксплуатации электротехнических установок номинальный ток плавкой вставки не должен превышать трехкратного значения длительно допустимого тока нагрузки на провода; ток срабатывания автомата, имеющего мгновенный расцепитель, не должен превышать длительно допустимый ток нагрузки на провода более чем в 4,5 раза.