ребёнок

Электросхема мостового крана
для чайников

Часть первая. Механизм подъема

Описание электросхемы механизма передвижения мостового крана здесь

Описание электросхемы грузоподъёмного магнита здесь

Довелось мне пару лет заниматься ремонтом и обслуживанием мостовых кранов. Коллеги мои были опытными в этом деле людьми. Но даже те из них, кто занимался им с начала своей трудовой карьеры, весьма слабо разбирались в электросхеме крана. Поэтому я решил сделать это пособие. Взял схему одного из кранов, с какими я имел дело, и попробовал подробно её описать. К сожалению схема не совсем полная. В ней отсутствует та часть, которая обычно называется "Вводные механизмы и агрегаты" и которая показывает токосъёмники, линейный контактор, различные блокировки включения крана, освещение и пр. Если в процессе чтения материала кому-либо захочется посмотреть скан схемы, он может скачать его отсюда (5 мегабайт).


Благодарен всем, чьи картинки использовал

Обозначения на схемах

обозначения на схемах

Значения других встречающихся в схемах знаков я буду объяснять по ходу дела. В схемах рядом со знаками, а иногда и прямо на них нарисованы цветные фигурки. Это моя самодеятельность. Я называю её колористикой. Это сделано для того, чтобы было легче найти тот или иной элемент на схеме.

Первое знакомство

силовая цепь механизма подъёма

Начнём знакомство с электросхемой механизма подъема с рисунка 1. На нём показана силовая цепь механизма подъёма (говоря другими словами, как поступает питание на электродвигатель подъема). На самом верху схемы изображены три жилы силового кабеля. Напряжение на этот кабель поступает от так называемого линейного (самого первого в цепи электропитания механизмов крана) контактора ("линейника" на жаргоне электриков).
Рубильник позволяет отклочить силовую цепь (например, при неисправности в ней), а также прозвонить её отдельно от других цепей. реле максимального тока Под ним расположены катушки реле максимального тока (электрики называют их максималками). Катушки эти имеют мало витков и изготовлены из толстого проводника, чтобы выдерживать проходящий через них большой ток. На фотографии одна такая катушка, но на кране все три катушки объединены в единый механизм. Когда ток хотя бы в какой либо одной из катушек превышает допустимый, этот механизм срабатывает и размыкает контакт (общий контакт на все три катушки), который отключает электропитание механизма подъема.
Под катушками на схеме показаны уходящие вбок два провода. Они идут к цепи контактора РН. Эту цепь мы разберём чуть позже. Также чуть ниже мы разберём работу силовых контакторов и сопротивлений.

Контакты силовых контакторов

контактор КТПВ

Когда требуется, кран должен поднимать груз, когда надо, опускать. Поэтому нужно иметь возможность изменять направление вращения двигателя. Изменяется оно переключением фаз, подаваемых на обмотки статора электродвигателя. Такое переключение обеспечивается четырьмя "силовыми" контакторами, каждый из которых имеет два "силовых" (то есть основных, предназначеных для прохождения большого тока) контакта. На фото такой контактор, типа КТПВ.

В кране, схему которого мы разбираем, используются контакторы постоянного тока. Что значит "постоянного тока"? Это значит, что их катушки предназначены для работы на постоянном токе. Через контакты же может проходить ток и переменный, и постоянный, в зависимости от функции, которую выполняет контактор. Почему используются контакторы постоянного тока? Они более надёжны, чем контакторы переменного тока. Кстати, для крановых контакторов постоянного тока не имеет значения полярность подключения их катушек.

схема диодного моста

Откуда на кране постоянный ток? Он получается выпрямлением переменного тока диодами (схема слева). Трансформатор понижает напряжение до значения, на которое рассчитаны катушки контакторов и реле постоянного тока. Диоды преобразуют переменное напряжение в постоянное. Реле максимального тока защищает цепь от короткого замыкания и перегрузки, и при наступлении этих событий отключает контактор, контакты которого подают напряжение на диоды. Обратите внимание, что это контактор переменного тока. Иным он и не может быть, ведь когда он включается, постоянного напряжения ещё нет. На схеме изображён один конденсатор, но на реальных кранах их несколько. Какую функцию они выполняют? Дело в том, что выпрямленное напряжение, которое получается непосредственно после диодов, не вполне соответствует названию "постоянное". Оно пульсирующее. Конденсаторы уменьшают колебания выпрямленного напряжения.

контактор КТ603

Во многих кранах, особенно маломощных, в силовых цепях используются контакторы переменного тока. Один из недостатков, присущих им - это дребезжание (вибрация), которое иногда возникает. На фото такой контактор, типа КТ603.

подъём и спуск в четвертом режиме

При работе двигателя на подъём (как говорят крановщики, "вира") включаются контакторы В1 и В2 (вВерх, чтобы лучше запомнить). Интуиция подсказывает, что при спуске должны включаться контакторы Н1 и Н2 (вНиз). Однако так происходит только в одном из режимов спуска, в четвёртом. Как работают остальные режимы спуска, мы разберём ниже.

Сопротивления

блок из ящиков резисторов

Крановщику необходимо не только переключать направление вращения двигателя, но и менять скорость вращения. Как это делается? Двигатель подъема, так же как и другие двигатели нашего крана - это асинхронный двигатель с фазным ротором. Что это значит? В отличие от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, (у которых ротор представляет собой металлическую болванку), ротор (движущаяся часть) нашего двигателя имеет обмотку, в которой под действием магнитного поля, возникающего от прохождения тока в статоре навевается напряжение. Точнее, обмоток в роторе, так же как и в статоре, три. Концы обмоток соединены вместе (в звезду), а начала соединены с кольцами, по которым ездят щетки. От щёток идут кабеля к сопротивлениям. Сопротивления представляют собой спирали (реже элементы из многократно изогнутой проволоки) из сплава с высоким сопротивлением, расположенные в специальных ящиках. Из ящиков составлены блоки, такие, как на фотографии. Блоки расположены в "шкафах". Сопротивления также соединены между собой "в звезду".

ток, идущий через резисторы в различных режимах

Скорость вращения двигателя изменяется закорачиванием части сопротивлений контакторами, которые называют контакторами ускорения. Смотрим на рисунок. Слева закорочены контакты контактора 4У. Сопротивление в цепи обмоток ротора минимальное, ток в ней максимальный, скорость вращения двигателя максимальная. Справа ни один контактор не включен, сопротивление максимальное, скорость минимальная.

Гибкие кабеля

гибкие кабеля на кране

Двигатель подъема крана, который мы изучаем, расположен на поворотной платформе, которая в свою очередь расположена на телеге, которая перемещается по мостовой балке крана. Остальные же элементы, изображённые на рисунке 1, расположены на мостовой балке ("на мосту", как говорят электрики). Поэтому двигатель соединён с ними гибкими кабелями, подвешеными на тросе. Когда телега перемещается по мосту, кабеля двигаются вслед за ней. Поскольку они в процессе работы крана подвергаются изгибу, жилы этих кабелей имеют свойство ломаться, что нередко является причиной неисправности крана.

Бывают краны, где вдоль моста идут специальные троллеи (вспомогательные троллеи). Когда телега ездит по мосту, токосьемники, жёстко соединённые с телегой, ездят вместе с ней по этим троллеям. Таким образом напряжение подаётся с моста на телегу.

Контроллер и контактор РН

контроллер цепь контактора РН

Сначала о контроллере. Контроллер есть устройство, коим управляется механизм крана. На фотографии справа контроллер без крышки. А на схеме слева на левой стороне изображён один (из нескольких, остальные будут показаны ниже) контакт контроллера подъема. Найдите над самим контактом красноватую цифру 1. Она означает номер контакта контроллера, или, как говорят электрики, "номер шайбы" контроллера. Другие цифры и прерывистые линии под ними означают положение рычага контроллера. Чёрная точка означает, в данном положении рычага контроллера данный контакт замыкается. Соответственно, отсутствие точки означает, что в этом положении рычага контакт разомкнут.

пускатель ПАЕ Теперь о контакторе РН. Думаю, что можно называть и реле РН. На кране его функцию выполнял, если мне не изменяет память, пускатель типа ПАЕ. В этой работе используются термины "контактор", "реле", "пускатель". О различиях между ними я здесь не буду писать. Все они обозначают устройство с одним и тем же принципом действия, имеющее катушку, при прохождении по которой тока размыкаются или замыкаются контакты. Как видно из схемы, в нулевом положении контроллера его контакт замыкается. и на катушку контактора РН может быть подано напряжение. А если контактор сработает, он при помощи своего контакта "встаёт на самоподхват" и может оставаться включённым и в других положениях контроллера. Что же может отключить контактор РН? Отключение обоих реле - 1РУ и 2РУ. Ниже мы увидим их на другом рисунке. Срабатывание реле максимального тока МР при перегрузке двигателя. Включение контактора 1В. Мы уже знаем, что контактор 1В включается при подъеме. Но даже при его включении контактор РН не отключится, если остаётся неразомкнутой шунтирующая контакт В1 цепочка. Состоит эта цепочка из контакта конечного выключателя ВКГ2, который срабатывает, когда груз бывает поднят на слишком большую высоту, и контакта реле К3, который при нормальной работе крана всегда замкнут. Реле К3 мы здесь подробно разбирать не будем. Это реле является частью системы защиты, которая необходима по причине особенностей конструкции данного крана (кран с траверсой). То есть груз можно поднимать только до того момента, когда сработает конечный выключатель. Лампочка на схеме сигнализирует крановщику, что либо контроллер находится в нулевом положении, либо контактор РН включен. В чём же функция контактора РН? Не только же в том, чтобы поставить себя на самоподхват?

Оперативная цепь

электросхема схема оперативной цепи механизма передвижения мостового крана

Совет. Прокручивать страницу от описания к схеме неудобно. Если вы читаете эту страницу в персональном компьютере, откройте изображение схемы в отдельной вкладке (курсор на изображении и правой клавишей мыши). А если вас раздражает белый фон, откройте это же изображение, но с зелёным фоном.

Контактор РН включает и выключает так называемую оперативную цепь механизма подъема. Она изображена на схеме. Что такое оперативная цепь? Это цепь, подающая напряжение на катушки контакторов. Постоянное напряжение 220 Вольт (бывают катушки и 110 Вольт, стало быть, и напряжение на них будет подаваться соответствующее). Далее будут рассматриваться другие механизмы крана: передвижения, хода телеги, поворота. У каждого из них имеется реле РН. Посмотрите на рисунок. Найдите ключик. Вот он, главный контакт контактора РН. Точнее, два последовательных контакта, на случай, если один из них "залипнет" (то есть подвижный контакт приварится из-за большого тока к неподвижному). Теперь вспомним, что контактор РН отключится, если выключатся реле 1РУ и 2РУ (оба). При каких условиях они оба выключатся? Когда в оперативную цепь перестанет поступать напряжение, например, из-за того, что перегорит один из предохранителей: 1П или 2П. Если в оперативной цепи нет напряжения, нет смысла её и включать. Вероятно, теперь вам также стало понятно, почему первый контакт контроллера включается только в нулевом положении. При первичной подаче напряжения в оперативную цепь (например, после отключения напряжения) механизм не должен сразу же прийти в движение, в каком бы положении ни находился рычаг контроллера. Поэтому пока крановщик не поставит рычаг контроллера "на ноль", напряжение в оперативную цепь не попадёт.

Цепь растормаживающего магнита

В выключенном состоянии ротор подъёмного электродвигателя заблокирован тормозным механизмом. Чтобы ротор мог крутиться, должен сработать растормаживающий электомагнит ЭмТГ, который отожмёт тормозные колодки. Его ещё называют тормозным магнитом, но, думаю, правильнее называть его растормаживающим. Включает растормаживающий электромагнит контактор Т. На рисунке видно, что последовательно с электромагнитом подключено сопротивление РД-Г, которое может быть зашунтировано контактором 1Т. Для чего так сделано? В цепи растормаживающего электромагнита имеется реле РТ. Это реле максимального тока. Оно контролирует величину тока, проходящего через катушку электромагнита, чтобы она не сгорела. При превышении током определённой величины реле РТ отключает контактор 1Т, шунт сопротивления размыкается, и ток, идущий через катушку электромагнита, уменьшается.

контактор КПД

Контакторы Т и 1Т на данном кране имеют тип КПД. Рассмотрим подробнее, как они работают в различных положениях контроллера. Смотрим контакт 6 контроллера (как говорят электрики. шестую шайбу). Во всех положениях подъема работают Т и 1Т, поскольку в этих положениях контакты 1В тоже замкнуты (смотри 2 шайбу). В нулевом положении не работают ни Т, ни 1Т. В первых двух положениях спуска не работают ни Т, ни 1Т, но, поскольку в этих положениях (смотри шайбу 2 ) работает 1В, и замкнута шайба 8, крановщик может нажатием ножной педали включить Т и 1Т. В третьем и четвёртом положении спуска 1Т включается, Т тоже включается, потому что в этом положении включается реле РБ.

Обратите внимание, как устроена защита оперативной цепи растормаживающего магнита. Предохранитель 1П расположен выше предохранителя 2П. Если цепи магнита произойдёт замыкание и сгорит предохрантель 1П, оперативная цепь контакторов тоже обесточится. Механизм подъема перестанет работать. Отключатся реле 1РУ и 2РУ, и как следствие, отключится контактор РН.

Как работает подъем

Что общего во всех четырёх режимах подъёма? Включаются контакторы растромаживающего магнита Т и 1Т, магнит полностью отжимает тормозные колодки. Включаются силовые контакторы 1В и 2В, которые приводят во вращение двигатель. Включается контактор ускорения П. Это контактор (смотрите рисунок), который обеспечивает минимальное ускорение (первую ступень ускорения) двигателя. Обратите внимание, как подаётся напряжение на эти контакторы. Сначала замыкается 7 шайба, включающая 2В. С 7 шайбы напряжение идёт на 2 шайбу (1В), а затем на 3 шайбу (П). При переходе на второй, третий и четвёртый режим последовательно включаются контакторы ускорения 1У, 2У, и, в четвёртом режиме, 3У и 4У.

Как работает спуск

Чтобы поднимать груз. нужно затрачивать энергию. Чтобы груз опустился, можно энергию и не тратить. Он может опуститься сам под действием силы тяжести. Энергия может потребоваться на то, чтобы притормозить груз при спуске, чтобы он не разогнался слишком сильно.

Первый режим спуска

Рассмотрим первый режим спуска. Мы видим, что при нём замыкаются шайбы контроллера 3, 2, 9, 8.
3 шайба включает контактор ускорения П, вторая шайба включает силовой контактор 1В, который вообще-то работает при подъёме. Однако напряжение на шайбы 2 и 3 подаётся через шайбу 9 и контакт РБ или 1Т. 1Т у нас выключено, до катушки реле РБ тоже напряжение не добирается. Таким образом у нас ни двигатель не работает, ни тормоз не отжимается. Но если нрановщик нажмёт ножную педаль ВН2, включатся Т и 1Т, включится контактор 2В, включится РБ, а также 1В и П. Электоромагнитное поле статора будет стремиться крутить ротор на подъём! Как же так? У нас же первое положение спуска?! Дело в том, что этот режим предназначен для торможения опускающегося груза. Торможения не тормозными колодками (они ведь тоже изнашиваются), а включением двигателя на подъём. В электрической литературе есть такое выражение - "торможение противовключением". Крановщики же говорят "тормозить контртоком".

Второй режим спуска

Второй режим спуска отличается от первого только тем, что при нём не работает контактор ускорения П, и, вследствие этого, торможение опускающегося груза не такое интенсивное.

Третий режим спуска

третий режим спуска

При нём П и 1В у нас не работают, зато работают 2В и 2Н. Включается 1Т, включается РБ, а через его контакт растормаживающий контактор Т. Также включается контактор ускорения 1У. Смотрите рисунок . При этом режиме на две обмотки статора поступает одна и та же фаза, а на третью обмотку другая фаза. Третья фаза не задействована. При таком подключении обмотки статора она будет тормозить ротор, в какую бы сторону он не вращался. В данном случае ротор вращается "на спуск", а статор его тормозит.

Четвёртый режим спуска

четвёртый режим спуска

В нём силовой контактор 2В выключается, зато включается силовой контактор 1Н. На двигатель поступают три фазы, и он начинает работать "на спуск". Также включаются контакторы ускорения 2У, 3У, и 4У. Четвёртый режим спуска можно назвать "зеркальным" четвёртому режиму подъёма.

Зачем нужно реле РБ

Пояснение к рисунку ниже я сделал в двух формах: в виде рисунка с текстом, с необходимостью прокрутки, и собственно в виде текста. Пользуйтесь той формой, которую находите более удобной.

схема реле РБ

реле РЭВ Реле РБ, 1РУ и 2РУ имеют тип РЭВ (возможно, РЭВ 812, но точно не знаю). Чем отличаются реле такого типа? Когда на его катушке появляется напряжение, контакты замыкаются или размыкаются сразу же, без задержки, как и у реле других типов. Когда же напряжение исчезает, контакты возвращаются в предыдущее (нормально замкнутое или разомкнутое) состояние с временнОй задержкой порядка 0.8 - 2,5 секунды, которая может регулироваться. То, что реле срабатывает с задержкой, можно определить по виду его контактов на схеме. Рассмотрим функцию реле РБ. На схеме видно, что реле РБ включается только при спуске. И только через цепочку из контактов. Разберём его работу в первом и втором режиме подъёма. Когда крановщик нажимает на ножную педаль, срабатывает сначала 1Т, через два последовательных контакта 1Т (смотри 9 шайбу контроллера) включатся 2В и 1В, через контакты 1В (6 шайба) включится Т, растормаживающий магнит отожмёт тормозные колодки, и, наконец, через цепочку Т, 1В, 2В (8 шайба) сработает РБ. Когда же крановщик отпустит педаль, растормаживающий магнит выключится сразу же, а контакторы 1В и 2В (9 шайба) выключатся позже, когда разомкнутся контакты РБ. Поскольку в этих режимах двигатель работает на торможение опускающегося груза, он гасит его инерцию. У груза получается меньший тормозной путь. Тормозные колодки изнашиваются не так сильно.

Теперь рассмотрим переход из третьего режима (работы двигателя на двух фазах) во второй режим. При этом переходе также магнит (посредством контакторов Т и 1Т) выключится сразу же, а двигатель посредством контакторов 1В и 2В кратковременно включится на три фазы в режим торможения противовключением, пока не разомкнутся контакты РБ.

Теперь рассмотрим цепь шайбы 6. Там тоже имеется контакт реле РБ. В чём его функция? Он подаёт питание на катушку контактора Т, включающего магнит, в режимах спуска, в которых не работает контактор 1В (а именно в третьем и четвёртом режиме спуска). РБ же в этих режимах включается, когда все небходимые для работы двигателя в данном режиме контакторы (2Н и 2В в третьем режиме, 1Н и 2Н в четвёртом режиме) включились.

Зачем нужны реле 1РУ и 2РУ

схема контакторов ускорения

Реле 1РУ и 2РУ имеют же тип, что и реле РБ, но функция их иная. При переходе на четвёртый режим подъёма включаются сразу два контактора ускорения - 3У и 4У. А при переходе на четвёртый режим спуска аж три контактора - 2У, 3У и 4У. Почему так? Конструкция контроллера такова, что у него только четыре режима в каждую сторону, а не пять или шесть. Чтобы избежать резкого ускорения, желательно развести включение этих контакторов во времени. Эту функцию и выполняют реле 1РУ и 2РУ. Смотрим рисунок. При переходе на четвёртый режим спуска включается контактор 2У. Он отключает катушку реле 1РУ. Но контакт 1РУ замыкается не сразу, а через какое-то время. Когда он замкнётся, включится контактор 3У, который отключит катушку реле 2РУ. Через некоторое время замкнётся контакт 2РУ и включит контактор 3У. Таким образом, если сразу после перехода в четвёртый режим крановщик видит, что груз ускорился слишком сильно, он может уйти из этого режима ещё до того, как включатся все контакторы ускорения.

схема контактора РН

Другая функция реле 1РУ и 2РУ, о которой я уже упоминал - отключение контактора РН при исчезновении напряжения оперативной цепи (например, если перегорит предохранитель 1П или 2П). Смотрите рисунок.

Об ошибках сообщайте по электронной почте obuchmat@mail.ru

К оглавлению

Повторите материал, ответив на вопросы к нему

Описание электросхемы механизма передвижения мостового крана

Описание электросхемы грузоподъёмного магнита

На домашнюю страницу