1.3 Вибір роду струму і величини живильної напруги

Електроустаткування кранів може бути виконане як на змінному, так і на постійному струмі.

Достоїнствами змінного струму є:

1. Менша вартість асинхронних двигунів у порівнянні з двигунами постійного струму.

2. Простота обслуговування і ремонту асинхронних двигунів. Якщо експлуатаційні витрати для асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором прийняти за одиницю, то для двигунів з фазним ротором ці витрати складуть 5, а для електродвигунів постійного струму 10.

3. Відсутність необхідності в перетворювачах змінного струму в постійний, що також робить електроустаткування більш дешевим.

Недоліками змінного струму є:

1. Електроапаратура з котушками на змінному струмі і гальмових електромагнітах змінного струму працюють менш надійно, чим на постійному струмі (котушки при приватних відключеннях перегріваються через великі струми включення, при витковому замиканні хоча б одного витка котушка перегрівається і виходить з ладу; при недовключенні гальма або апарата котушка споживає великий струм і перегрівається).

2. Електроустаткування на змінному струмі частіше виходить з ладу в результаті однофазних замикань на землю, тому що в системі з глухо-заземленою нейтраллю кожне таке замикання супроводжується вигорянням місця замикання і негайним виходом з ладу електроустаткування.

3. Неможливість простими способами отримання твердих характеристик при підйомі й особливо спуска вантажів на малих швидкостях. Це створює труднощі в роботі машиніста, тому що неможливо передбачити, яку швидкість буде мати двигун на кожнім з положень командоконтролера при підйомі й опусканні різних по вазі вантажів.

4. Практична незалежність швидкості асинхронного двигуна, який працює на природній характеристиці, від величини вантажу, який піднімається, (механічна характеристика – жорстка). У результаті час підйому вантажозахватного пристрою (холостий хід для механізму підйому) такий же, як і час підйому вантажу.

На постійному струмі цього немає, і крани із замиканням одного полюса на землю можуть якийсь час працювати, надаючи час електрикам для пошуків місця замикання на землю. Небезпечним на постійному струмі, з погляду вигоряння, є лише одночасне замикання на землю обох полюсів.

Достоїнствами постійного струму для кранів є:

1. Можливість отримання жорстких механічних характеристик на спуск, що важливо в тих випадках, коли потрібна висока точність роботи (при монтажі устаткування, при роботі з рідким металом і т.д.).

2. За рахунок м'яких механічних характеристик двигунів постійного струму послідовного збудження кран піднімає порожній загарбний пристрій швидше, ніж підвищується продуктивність крана.

3. На нульовому положенні контролера двигун підйому звичайно включений за схемою динамічного гальмування із самозбудженням. Це може виявитися досить корисним при виході з ладу механічного гальма на механізмі підйому. У цьому випадку двигун повільно опускає вантаж (на змінному струмі вантаж падає, нічим не затримуваний). Машиніст має можливість, періодично піднімаючи вантаж, а потім, ставлячи командоконтролер у нульове положення, коли вантаж повільно опускається, переїхати мостом з візком і опустити вантаж у безпечному місці.

4. Електроапаратура з котушками постійного струму працює більш надійно.

5. Для живлення кранів потрібно дві тролеї, а не три, як на змінному струмі.

Часто недоліки змінного струму усунуті з появою контакторів, у яких головні контакти працюють у ланцюзі змінного струму, а котушки виконані на постійному струмі.

В даний час постійному струмові віддається перевага тільки при роботі кранів з рідким та гарячим металом.

Таким чином, вибір роду струму повинний виконуватися з обліком усіх перерахованих факторів.

Вибравши рід струму, необхідно вибрати величину напруги.

На змінному струмі можна вибрати напруги 660/380, 500, 380/220, 220/127 В. Напруга 500 В зі стандартів виключена і застосовується лише на деяких старих заводах.

При виборі величини напруги варто взяти до уваги наступні поняття. Чим вище напруга, тим менші струми споживає двигун при тій же потужності ( ). Однак застосування напруги 660/380 В погіршує умови техніки безпеки, а також приводить до більш частих пробоїв ізоляції, а, отже, до зниження надійності. Крім того, для освітлення приходиться застосовувати понижуючі трансформатори.

Застосування ж напруги 220/127 В досить сприятливо з погляду техніки безпеки, але вимагає збільшення перетинів проводів і тролеїв на крані.

В даний час оптимальною вважається система 380/220 В, тому що вона:

1. Дозволяє використовувати двигуни 380 В (при з'єднанні зіркою) і 660 В (при з'єднанні трикутником).

2. Має порівняно низьку (до 250 В) напругу відносно «землі», що створює сприятливі умови по техніці безпеки і знижує число пробоїв ізоляції.

3. Дозволяє живити освітлювальне навантаження безпосередньо від силової мережі (без додаткових трансформаторів), з'єднуючи лампи однакової потужності в зірку.

4. З погляду провідникової продукції є проміжною між системою 660/380 і 220/127В.

Тому, крім дуже великих кранів із двигунами великої потужності, варто застосовувати систему 380/220 В.

На постійному струмі рішення питання зводиться по суті справи до вибору між напругами 220 і 440 В.

По розуміннях, аналогічним приведеним вище, звичайно застосовують напругу 220 В, а для великих кранів – 440 В.

Проаналізувавши всі переваги і недоліки різних родів напруг, з огляду на особливості роботи механізму, вибираємо систему живлення двигуна механізму підйому крана змінною напругою.