Jak je navržen elektrický systém stavebního kladkostroje, aby se zabránilo přetížení a zkratům?

1. Zařízení na ochranu proti přetížení

Ochrana proti přetížení je kritickou funkcí, která zajišťuje, že kladkostroj pracuje v rámci své jmenovité kapacity, zabraňuje možnému poškození elektrických součástí a zajišťuje bezpečnost pracovníků. Zařízení na ochranu proti přetížení jsou integrována do mechanických i elektrických systémů kladkostroje se specifickými snímači a relé navrženými tak, aby detekovaly a reagovaly na zatížení související se zatížením.

Snímače přetížení a snímače zatížení: Snímač zatížení (nebo snímač zatížení) je obvykle tenzometrické zařízení, které měří hmotnost zvednutého nákladu. Funguje tak, že převádí mechanické namáhání způsobené zátěží na elektrický signál, který může být interpretován řídicím systémem kladkostroje. Tyto snímače zatížení poskytují údaje o hmotnosti nákladu v reálném čase. Pokud zátěž překročí předem naprogramovanou prahovou hodnotu (např. jmenovitou kapacitu kladkostroje), systém automaticky spustí alarm nebo zastaví pohyb kladkostroje. To zabraňuje dalšímu namáhání motoru, převodovky a konstrukce kladkostroje a zajišťuje, že se kladkostroj nezvedne nad svou bezpečnou pracovní zátěž (SWL), což by mohlo způsobit katastrofální poškození kladkostroje a zvýšit riziko nehod.

Elektronická relé přetížení: Tato relé jsou navržena pro detekci abnormálního odběru proudu motorem kladkostroje. Podmínky přetížení jsou často charakterizovány nadměrným odběrem proudu, ke kterému může dojít, když se kladkostroj pokusí zvednout břemeno těžší, než je jeho jmenovitá kapacita. Nadproudové relé snímá, když proud překročí určitou prahovou hodnotu, což indikuje, že motor je pod napětím. Při detekci přetížení relé vypne, přeruší elektrický obvod a zabrání tomu, aby motor dále běžel za nebezpečných podmínek. To je zvláště důležité, protože podmínky trvalého přetížení mohou vést k vyhoření motoru, přehřátí nebo dokonce nebezpečí požáru.

Funkce omezení přetížení: V některých pokročilých kladkostrojích se ochrana proti přetížení rozšiřuje na omezení provozní rychlosti, když je detekován stav přetížení. Kladkostroj může automaticky zpomalit nebo snížit rychlost zvedání, aby se zabránilo poškození zvedacího mechanismu nebo motoru. Tyto systémy se obvykle integrují s pohonem s proměnnou frekvencí (VFD) kladkostroje, což umožňuje plynulé nastavení provozních parametrů na základě podmínek zatížení. Toto postupné snižování rychlosti zajišťuje bezpečnější provoz a nabízí obsluze čas na nápravu situace, čímž se zabrání dalšímu namáhání kladkostroje.

2. Ochrana proti zkratu

Zkraty patří mezi nejnebezpečnější závady, které mohou nastat v každém elektrickém systému a kladkostroje nejsou výjimkou. Zkrat nastane, když dojde k nezamýšlené cestě nízkého odporu, která způsobí náhlý nárůst elektrického proudu. To může vést k požáru, poškození zařízení a dokonce i zranění. Pro snížení rizika zkratu jsou stavební kladkostroje navrženy s několika vrstvami ochrany.

Jističe: Jistič je automatický elektrický spínač, který je navržen tak, aby se vypnul, když proud v obvodu překročí přednastavený limit. Tato rychlá odezva zabraňuje poškození kabeláže, motoru a ovládacích součástí kladkostroje nadměrným proudem. Jističe jsou nezbytné pro ochranu proti přetížení i zkratu. V případě zkratu přeruší jistič přívod proudu, izoluje vadný obvod a zabrání dalšímu elektrickému poškození. Jističe jsou často dimenzovány pro okamžité i zpožděné vypnutí, aby vyhovovaly různým poruchovým stavům, což zajišťuje, že kladkostroj zůstane funkční za normálních podmínek, ale může se chránit v případě poruchy.

Pojistky: Pojistky poskytují další úroveň ochrany, i když na rozdíl od jističů musí být po přepálení vyměněny. Pojistky obsahují kovový drát nebo vlákno, které se roztaví, když proud překročí bezpečnou mez. To účinně odpojí vadný obvod od napájení a zabrání dalšímu poškození systému. Pojistky se často používají v kritických součástech elektrického systému, jako je motor nebo řídicí deska, a jsou navrženy tak, aby rychle odpojily napájení během nadproudu nebo zkratu. Jejich hlavní výhodou je, že jsou jednoduché, spolehlivé a cenově výhodné.

Proudové chrániče (RCD): Dalším důležitým bezpečnostním prvkem jsou proudové chrániče (RCD). Tato zařízení monitorují tok proudu živými a nulovými vodiči kladkostroje. Dojde-li k nějaké nerovnováze, jako je proud protékající zemí (což indikuje únik nebo zkrat), RCD se vypne a odpojí napájení. To poskytuje další ochranu proti poruchám, které nemusí být detekovány běžnými jističi nebo pojistkami, zejména v případech vadné izolace nebo poškozeného vedení. RCD jsou kritické v prostředích s vysokou vlhkostí, jako jsou staveniště, kde je zvýšené riziko úrazu elektrickým proudem.

3. Přepěťová ochrana

Elektrické přepětí může být způsobeno řadou faktorů, jako jsou údery blesku, spínání elektrických obvodů nebo kolísání elektrické sítě. Tyto přepětí mohou způsobit značné poškození elektrických součástí kladkostroje, zejména citlivých mikroprocesorů, ovládacích panelů a ovladačů motoru. Pro ochranu před těmito riziky jsou stavební výtahy vybaveny systémy přepěťové ochrany.

Přepěťové ochrany (přepěťové ochrany): Přepěťové ochrany jsou instalovány v elektrických napájecích vedeních k ochraně citlivých elektrických součástí před náhlými napěťovými špičkami. Fungují tak, že přesměrovávají přebytečnou energii z přepětí na zem, čímž účinně neutralizují hrozbu vysokonapěťové špičky zasahující řídicí systémy nebo motory kladkostroje. Svodiče přepětí mají obvykle prahovou hodnotu vysokého napětí, při které se aktivují, a jsou navrženy tak, aby zvládly velké množství energie, jako je například úder blesku nebo přepětí z blízkého zařízení.

Přechodové napěťové supresory (TVS): Diody TVS se používají k zachycení přechodových napěťových špiček, které absorbují vysokonapěťové rázy dříve, než mohou poškodit zařízení. Tyto supresory jsou zvláště účinné při ochraně citlivých elektronických součástek, jako jsou programovatelné logické řídicí jednotky (PLC), senzory a frekvenční měniče (VFD). Jsou navrženy tak, aby reagovaly okamžitě a omezily přepětí na bezpečnou úroveň. Zařízení TVS se často používají ve spojení se svodiči přepětí, aby poskytovaly komplexní úroveň ochrany v celém elektrickém systému kladkostroje.

4. Omezení proudu a ochrana motoru

Motor je jednou z nejdůležitějších součástí stavební výtah . Ochrana motoru před nadproudem a zajištění jeho provozu v rámci bezpečných parametrů je zásadní pro prevenci poškození a udržení dlouhodobého výkonu.

Softstartéry: Softstartéry jsou zařízení, která se používají k řízení spouštěcího proudu do motoru, čímž se snižuje zapínací proud typicky spojený se spouštěním motoru. To je důležité zejména u motorů s vysokým jmenovitým výkonem, protože nadměrný zapínací proud může způsobit elektrické namáhání a poškození vinutí motoru a souvisejících součástí. Softstartér postupně zvyšuje napětí do motoru, čímž zajišťuje hladký start a výrazně snižuje mechanické namáhání pohonného systému kladkostroje. Softstartéry také pomáhají snižovat přepětí v elektrické síti, čímž přispívají k celkové energetické účinnosti systému.

Relé ochrany motoru: Tato relé nepřetržitě monitorují elektrické parametry motoru, včetně odběru proudu, napětí a teploty. V případě abnormálních hodnot – jako je nadměrný odběr proudu, přehřátí nebo kolísání napětí – ochranné relé motoru odpojí motor od napájení. Tím se zabrání tomu, aby motor fungoval v nebezpečných podmínkách, které by mohly vést k poruše. Pokročilá relé ochrany motoru také obsahují ochranu proti tepelnému přetížení, která zohledňuje zatížení i provozní podmínky v průběhu času a zabraňuje přehřátí při dlouhodobém provozu.

Přepěťová a podpěťová ochrana: Přepěťová ochrana zabraňuje poškození motoru, když napájecí napětí překročí bezpečnou úroveň, zatímco podpěťová ochrana zajišťuje, že motor nepracuje pod určitou úrovní napětí, což by mohlo vést k nedostatečnému točivému momentu nebo neefektivnímu provozu. Obě ochrany jsou kritické, protože provoz mimo specifikované napěťové limity může způsobit selhání motoru, snížení výkonu a zvýšené opotřebení elektrických součástí. Tyto ochranné mechanismy jsou implementovány prostřednictvím napěťových relé, která odpojí motor, pokud napájecí napětí klesne mimo přijatelný rozsah, což pomáhá zachovat životnost motoru.

5. Uzemnění a uzemnění

Správné uzemnění a uzemnění elektrického systému jsou životně důležité pro bezpečnost. Zajišťují, že elektrické poruchy, jako jsou zkraty nebo svodové proudy, jsou bezpečně přesměrovány na zem, čímž zabraňují nebezpečí úrazu elektrickým proudem pro obsluhu a zabraňují riziku požáru v důsledku elektrických poruch.

Ochrana proti zemnímu spojení: Ochrana proti zemnímu spojení je navržena tak, aby detekovala, když proud protéká nezamýšlenou cestou k zemi, například když se elektrický vodič dotkne vodivého povrchu nebo když selže izolace. Systémy zemní ochrany používají zemní relé (ELR) nebo proudové chrániče (RCCB) k detekci takových poruch a okamžitému odpojení napájení. Tím, že tyto systémy poskytují cestu k zemi, zajišťují, že se v živých částech kladkostroje nehromadí poruchové proudy, a tím zabraňují úrazu pracovníků elektrickým proudem.

Uzemnění zařízení: Všechny kovové části kladkostroje, jako je rám, podvozek a všechny dostupné vodivé součásti, jsou spojeny s uzemněním. To zajišťuje, že pokud se některá část elektrického systému kladkostroje stane živou v důsledku poruchy, elektrický proud poteče bezpečně do země, nikoli přes operátora nebo zařízení. Správné uzemnění je zásadní pro zajištění toho, aby pracovníci obsluhující kladkostroj nepřišli do kontaktu s potenciálně nebezpečnou elektrickou energií.