Кран мостовой схема: Электрические схемы мостовых кранов

Электрические схемы мостовых кранов

Категория:

   Электрическое оборудование

Публикация:

   Электрические схемы мостовых кранов

Читать далее:

Электрические схемы мостовых кранов

Электрические схемы бывают принципиальные или элементные, монтажные или маркированные. Принципиальные схемы отражают взаимодействие элементов электрооборудования, указывают последовательность пппупжирния тпкя по силовым цепям и аппаратам

управления. Пользоваться принципиальными схемами удобно при ремонте и наладке. Аппаратура в них просто и четко разбита на отдельные самостоятельные цепи, и они легко запоминаются. Электрические цепи на принципиальных схемах подразделяются на силовые, изображаемые толстыми линиями, и цепи управления, выполненные тонкими линиями. На монтажных или маркированных схемах в отличие от принципиальных изображают электрическую проводку крана и взаимное расположение электрооборудования.

Электрическая защита. В качестве электрической защиты, как уже отмечалось выше, применяются защитные панели ПЗКБ-160 и ПЗКН-150. Некоторые заводы выполняют защитные панели собственной сборки. Независимо от этого каждая такая сборка представляет собой укомплектованную панель, на которой смонтированы: трехполюсный рубильник, предохранители цепи управления, трехполюсный контактор, реле максимального тока, контактные зажимы цепей управления и линейных проводов, пусковая кнопка и трансформатор цепей управления.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рассмотрим электрическую схему защитной панели ПЗКБ-160 (рис. 36). Цепь управления показана тонкими линиями, силовая цепь — жирными линиями. Пояснение схемы силовой цепи будет дано ниже. В данный момент рассмотрим схему цепи управления без элементов, расположенных правее пунктирной линии, соединяющей точки.

Из приведенной схемы видно, что подача напряжения к катушке контактора Л возможна после нажатия на кнопку KB, когда рукоятки всех контроллеров КП, КТ, КМ поставлены в нулевое положение, включен аварийный выключатель АВ, замкнуты контакт люка КЛ, контакт дверей кабины КД, включена ключ-марка КМ и замкнуты контакты максимального реле MP. После включения линейного контактора Л замыкаются его блок-контакты Л в цепи управления, шунтирующие кнопку КВ. При этом создается замкнутая цепь: провод Л1, катушка Л, контакты MP, КМ, КД, KЛ, АВ, КМ, КВМН, КВТН, КТ, КП, блок-контакт Л, провод Л2.

При выводе контроллеров из нулевого положения в рабочее цепь не размыкается, так как ток проходит не через нулевые контакты контроллеров, а через цепь с блок-контактом Л, и катушка линейного контактора запитывается по параллельной цепи.

Рис. 1. Электрическая схема защиты кранов.

Вторая замкнутая цепь образуется при включении контакторов ВМ или НМ, что осуществляется контактами контроллера передвижения К11М или К9М. При этом в цепи размыкаются контакты взаимной блокировки НМ или ВМ, предохраняющие от одновременного включения этих контакторов.

При срабатывании конечных выключателей механизма передвижения моста КВМН, КВМВ линейный контактор Л не отпадает, а отключается только контактор направления ВМ или НМ и механизм передвижения останавливается. Линейный контактор отключится при срабатывании любого другого концевого выключателя или прибора безопасности. В этом случае отключаются контакты Л в силовой цепи и механизмы обесточиваются. Для пуска рукоятки контроллеров необходимо снова поставить в нулевое положение и нажать на кнопку КВ.

Реверсирование. Для реверсирования, т.е. изменения направления вращения двигателей, применяют контакторы или реверсивные магнитные пускатели. На рис. 37, а показана схема реверсивной контакторной панели, а на рис. 2 — схема реверсивного магнитного пускателя. Для реверсирования двигателей достаточно двух двухполюсных контакторов. При повороте рукоятки контроллера подается напряжение в цепь управления и включается катушка, которая замыкает верхнюю пару контактов линии 1-11 и 3-12. При этом двигатель вращается в направлении Вперед. При подаче напряжения в цепь управления, что соответствует повороту контроллера в противоположную сторону, включаются катушка Я и нижняя пара силовых контактов, замыкая линии 1-12 и 3-11. В этом случае двигатель вращается в направлении Назад.

Рис. 2. Схема реверсирования. а — с помощью контакторной панели: б — с помощью магнитных пускателей.

Реверсивный магнитный пускатель состоит из двух трехполюсных пускателей, имеющих взаимную механическую и электрическую блокировку. При замыкании контактов универсального переключателя VII включается катушка В пускателя и соответствующими силовыми контактами В замыкаются линии 1-12, 2-13, 3-11. Двигатель вращается в одну сторону. При включении катушки Н замыкаются линии 1-11, 2-13, 3-12, что вызывает изменение порядка чередования фаз электродвигателя, поэтому он вращается в противоположную сторону.

Управление электроприводом. Как указывалось выше, для смягчения пусковых характеристик механизмов применяют пусковые резисторы.

Пусковыми резисторами управляют: – прямым способом, при котором цепи сопротивлений подключаются непосредственно к зажимам контроллера, установленного в кабине крана; – дистанционным способом, когда цепи резисторов включаются контакторами магнитной панели, управляемой с помощью командоконтроллера, установленного в кабине.

На рис. 3 приведена схема управления электроприводом крана прямым способом. На схеме показаны контроллер КМ типа ККТ-62А, два пусковых резистора ПС1 и ПС2 типа НФ-2А, два двигателя Ml и МЗ и два электрогидротолкателя тормоза М2, М4. На первой позиции контроллера обмотки роторов замыкаются на полный комплект сопротивлений, на второй позиции включаются контакты контроллера, часть резистора отключается. Двигатель переходит на более жесткую характеристику, его частота вращения возрастает и т. д. На пятой позиции контроллера все резисторы отключены, обмотки роторов замкнуты накоротко, двигатели работают на естественных характеристиках, где скорость достигает наибольшего значения.

В качестве примера дистанционного способа регулирования пуска электродвигателя с фазным ротором на рис. 4 приведена электрическая схема управления механизма передвижения. Управляют пуском электродвигателя и регулируют частоту вращения в этом случае с помощью контроллера КК типа ККТ-61А. Однако здесь контроллер работает в цепи управления как командоконтроллер, а пускорегулирующие резисторы коммутируют с помощью магнитного контроллера. При включении рубильника В напряжение через катушки реле максимального тока РТ1 и РТ2 подается к неподвижным контактам контакторов К1 и К2. На нулевой позиции ком андоконтроллера КК втягивающая катушка промежуточного реле Р1 получает питание по цепи: провод 010, замкнутые контакты КК, УП1, РТ1, РТ2, УП1, провод 037. Реле Р1 замыкает свои контакты в цепях 020-023 и 025-036.

Рис. 3. Схема управления электроприводом крана прямым способом.

Рис. 4. Схема управления электроприводом дистанционным способом. а — силовая цепь; б — цепь управления.

При установке рукоятки командоконтроллера КК на первую позицию положения Вперед замыкается контактор К1 — При этом включаются электродвигатели Ml, МЗ, М5 и М7 механизма передвижения и М2, М4, Мб, М8 гидротолкателей тормозов. При переводе командоконтроллера на вторую позицию питание получает катушка контактора Кб, который замыкает секции пусковых резисторов в цепях роторов двигателей передвижения. Дальнейший поворот рукоятки контроллера последовательно включает катушки контакторов К7, К8 и К9. На последней позиции все сопротивления зашунтированы, т.е. роторы электродвигателей замкнуты накоротко, поэтому двигатели работают на естественных характеристиках. При переводе рукоятки командоконтроллера КК в сторону Назад на первой позиции включается катушка контактора К2. В результате изменения порядка подключения фаз двигатели вращаются в обратную сторону.

При срабатывании каждого из реле РТ1 и РТ2 на любой позиции контроллера размыкается размыкающий контакт одного из этих реле, катушка Р1 окажется обесточенной и разомкнет свои контакты в цепи катушек K1, К2. Силовая цепь окажется разомкнутой, кран остановится. Дальнейший пуск электропривода станет возможным только после возвращения рукоятки командоконтроллера в нулевое положение.

Особенности управления магнитным контроллером типа ТСАЗ-160. У магнитных контроллеров ТСА и КС первое и второе положения контроллера служат для спуска с пониженной скоростью грузов выше 50% от номинального. При этом на первом положении спуска возможна работа только с номинальным грузом. Для спуска тяжелых грузов на первом и втором положениях необходимо включить педаль НП. Тогда в первом положении включается реле 1РУ, 2РУ. Включатся при нажатой педали и контактор противовключения П, контактор В, контактор пуска КП, контактор тормоза Т и реле блокировки РБ.

При втором положении командоконтроллера контактор П противовключения отключается. На первом и втором положениях двигатель работает в режиме противовключения.

Груз массой, меньшей 50% номинального, на первом и втором положениях командоконтроллера опускаться не будет. Его опускание возможно только в третьем положении командоконтроллера. В третьем положении командоконтроллера включаются контакторы Н и О. Это вызывает включение двигателя в режим однофазного торможения. Контакторы Я и О включают реле блокировки РБ, которое включает контактор Т — механизм растормаживается. Цепь контакторов В и КП разорвана блок-контактами Я и О. В этом же положении последовательно включаются контакторы 1У, 2У. Контактор 2У разрывает цепь реле 1РУ, которое в свою очередь включает с выдержкой времени контакторы ЗУ и 4У, т.е. заворачиваются пусковые резисторы.

Рис. 5. Принципиальная схема электропривода подъема с магнитным контроллером ТСАЗ-160. а — силовая цепь; б — цепь управления; М двигатель; ТМ — тормозной магнит; Т — контактор тормозного магнита; КП- контактор пуска; В, Н- контакторы направления вращения двигателя; О — контактор однофазного торможения; П — контактор противовключения; 1У-4У- контакторы ускорения; MP — реле максимального тока; РБ — реле блокировочное; 1РУ, 2РУ — реле ускорения; КВВ, КВН — конечные выключатели; ВС — выпрямитель селеновый; R1-R2 — добавочные резисторы; НП — ножная педаль; Р — рубильник; 1П, 2П — предохранители.

В четвертом положении контроллера контактор О отключается. Контакторы ускорения 1У — 4У включены, все резисторы выведены. Контакторы Я, КП, Т и реле блокировки РБ включены. Осуществляется спуск груза со сверхсинхронной частотой вращения двигателя.

При медленном переводе рукоятки командоконтроллера с третьего положения во второе и первое легкий груз в этом случае неизбежно пойдет вверх, так как включится контактор В, который в свою очередь включает КП, затем Т и РБ. На первом положении дополнительно включится. Данная схема позволяет крановщику выбрать соответствующее грузу положение коман-доконтроллера.

Рекламные предложения:

Читать далее: Рекомендуемые изменения в электрических схемах кранов

Категория: — Электрическое оборудование

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Электрооборудование мостовых кранов

Категория:

   Электрическое оборудование

Публикация:

   Электрооборудование мостовых кранов

Читать далее:

Электрооборудование мостовых кранов

Кроме перечисленного электрооборудования и аппаратуры на мостовых кранах, может возникнуть потребность в следующих оборудовании и аппаратуре.

1. Трансформатор для переносной лампы напряжением на 12 В, применяемой при ремонте, подключается к верхним зажимам рубильника, чтобы можно было воспользоваться освещением при отключении оборудования. На кранах, питающихся от сети постоянного тока, в кабине крановщика должен находиться аккумулятор напряжением 12 В и емкостью не менее 50 А-ч с тем, чтобы его работа продолжалась не .менее одной смены (8 ч). Лампа мощностью 50 Вт при напряжении 12 В потребляет зачас тока около 4 А, а для работы в течение смены потребуется 4X8 = 32 А-ч, и аккумулятор указанной емкости вполне достаточен. Аккумулятор желательно иметь щелочной, так как от него нет вредных для аппаратуры испарений.

По правилам техники безопасности корпус трансформатора, а также один из концов вторичной обмотки заземляют, чтобы при повреждении изоляции обмоток корпуса трансформатор не находился под напряжением сети, а следовательно, не представлял опасности в случае прикосновения к нему.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

2. Переносные лампы, применяемые на кранах, должны иметь защитную сетку и пластмассовый патрон; провод нужен шланговый марки ШРПС со штепсельной вилкой для подключения к розетке.

Очень удобны для питания переносных ламп пониженным напряжением однофазные аппараты местного освещения типа АМО-3. Аппарат состоит из следующих узлов: трансформатора типа ТПБ-50, предохранителя типа ПК и включателя типа ВТ-2, заключенных в штампованный стальной кожух. Номинальная мощность трансформатора 50 Вт, масса аппарата 3,3 кг. Аппараты рассчитаны на первичное напряжение 500, 380, 320 или 127 В и вторичное напряжение 36, 12 или 6 В.

3. Для заземления обмотки низшего напряжения трансформатора имеются винт и скоба. В качестве звукового сигнала на кране наиболее удобен электрический звонок громкого боя или ревун. На кранах с небольшой нагрузкой иногда применяют ручной колокол. Рекомендуется применять кнопку для звонка, употребляемую для пуска электродвигателей магнитными пускателями. Лучше всего использовать кнопки, смонтированные в пластмассовом корпусе.

4. Провода, двигатели и аппаратуру защищают от действия токов короткого замыкания плавкими предохранителями, которые отключают поврежденный участок цепи при коротком замыкании. На кранах для защиты трансформаторов безопасности и цепей управления применяют трубчатые предохранители типа ПР-2, имеющие два габарита: первый на напряжение до 220 В, второй — на напряжение до 500 В. Эти предохранители рассчитаны на номинальные токи от 6 до 100 А.

Патрон предохранителя представляет собой фибровую трубку, с двух сторон которой навернуты латунные втулки с прорезью для плавкой вставки. На втулки навинчивают латунные колпачки, являющиеся контактными частями патрона. Плавкие вставки делают из цинка с одним или несколькими узкими местами (перешейками). К достоинствам предохранителей относятся простота их устройства и низкая стоимость. Однако смена предохранителей всегда занимает некоторое время и обусловливает простой оборудования.

5. Более совершенный вид защиты крановых установок — воздушные автоматические выключатели или автоматы. Их устанавливают для защиты главных троллеев внизу на кабеле, который питает троллеи. Как уже было указано ранее, электродвигатели на кране защищают с помощью максимальных реле, предусмотренных на крановой защитной панели.

Автоматы рассчитаны на номинальный ток от 15 до 1000 А как постоянный, так и переменный.

На магнитном кране в кабине может быть установлен вольтметр постоянного тока для контроля за режимом работы генератора, питающего магнит. Кроме того, необходимы реостат возбуждения генератора и рубильник или магнитный пускатель. Генератор после запуска должен давать напряжение 220 В; если этого не наблюдается, реостатом возбуждения производят подгонку напряжения, после чего включают магнит.

Разрядное сопротивление устанавливают на мосту крана вместе с панелью управления ПМС.

Для приведения в действие рабочих механизмов мостовых кра- нов применяют трехфазные асинхронные двигатели переменного тока или двигатели постоянного тока последовательного или парал« лельного возбуждения. Рассмотрим крановые электродвигатели.

Сложные и специфические условия эксплуатации мостовых кра« нов (цикличность и кратковременность их работы, изменение нагрузки в течение цикла, суток и года и т. п.) предъявляют особые требования к применяемым электродвигателям.

В настоящее время промышленностью выпускаются крановые электродвигатели постоянного тока серии Д напряжением 220 и 440 В, асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии MTKF, МТКН и с фазным ротором MTF и МТН напряжением 220, 380, 500 В.

Наиболее полно особенностям работы крановых механизмов удовлетворяют крановые электродвигатели серии Д, которые прп последовательном возбуждении рекомендуется применять для механизмов подъема и передвижения кранов с большим числом включений в час, широким диапазоном регулирования скорости выше номинальной. Однако для питания этих двигателей необходимо использование источников постоянного тока либо выпрямительных (преобразовательных) установок. По сравнению с асинхронным двигателем масса, размеры и стоимость кранового двигателя постоянного тока при одинаковых номинальных моментах больше, а КПД меньше. Поэтому электродвигатели постоянного тока применяют только на механизмах кранов, работающих в тяжелом или весьма тяжелом режиме, например, механизмах подъема магнитных кранов металлургического производства и т. п.

Наибольшее распространение в приводах механизмов мостовых кранов нашли трехфазные электродвигатели переменного тока, поскольку большинство кранов получают питание непосредственно от сети трехфазного тока.

По сравнению с электродвигателями общепромышленного назначения крановые электродвигатели обладают значительной перегрузочной способностью (способностью выдерживать кратковременную перегрузку больше номинальной), имеют повышенный пусковой момент. Отличительным свойством крановых электродвигателей является меньший момент инерции якоря или ротора, что достигается уменьшением диаметра при одновременном увеличении их длины. Это позволяет снизить время пуска или торможения, реверсирования механизма и уменьшить нагрев электродвигателя.
Крановые электродвигатели обладают высокой надежностью при широком диапазоне изменения частоты вращения, частых пусках и торможениях, обусловленных повторно-кратковременным режимом их работы. Кроме того, они приспособлены для работы в условиях повышенной влажности, запыленности, вибрации и уларов. Например, частота вращения якоря электродвигателей постоянного тока может превышать номинальную в 3,5—4,9 раза, а ротора трехфазных электродвигателей переменного тока в 2,5 раза.

Крановые электродвигатели изготовляют в основном в закрытом исполнении с изоляцией обмоток, рассчитанной на работу в интервале температур от —60 °С до +180 °С и установленным па валу якоря или ротора вентилятором. Для улучшения наружного обдува станина трехфазных асинхронных электродвигателей статора выполнена ребристой.

Трехфазные асинхронные электродвигатели серии МТН отличаются от электродвигателей серии MTF допустимой температурой нагрева, которая составляет для электродвигателей серии MTF 155 °С, а для серии МТН 180 °С.

—-

На предприятиях строительной промышленности и на крупных ремонтных заводах широкое применение находят мостовые краны. Обычно мостовой кран оборудован тремя или четырьмя двигателями кранового типа, один из которых установлен на раме моста и служит для его передвижения по подкрановым балкам, а два других — на грузоподъемной тележке и служат для передвижения тележки вдоль моста и для подъема—опускания груза. Питание электродвигателя моста осуществляется от главных троллеев, прокладываемых вдоль подкрановых балок. Электродвигатель передвижения тележки питается от вспомогательных троллеев, проложенных вдоль моста.

Рис. 91. Принципиальная электрическая схема цепей управления башенного крана КБ-100-1
/ — подъем груза; // — поворот крана; ///— передвижение крана; iv — подъем стрелы

В кабине крановщика монтируется распределительное устройство крановой установки, провода от которого подаются к контроллерам, служащим для управления двигателями. Контроллеры и пусковые сопротивления также монтируются в кабине крановщика. На подкрановых путях устанавливаются конечные выключатели.

Промышленность выпускает мостовые краны, оборудованные для работы на переменном и постоянном токе.

Ниже рассматривается электросхема крана, оборудованного асинхронными двигателями трехфазного тока (рис. 92). Питание к крану подводится от сети через главные троллеи, плавкие предохранители ПРГ и главный рубильник Р. От рубильника напряжение подается на линейный контактор Л трехмоторной крановой защитной панели. К главным контактам линейного контактора присоединяются катушки трех двухкатушечных максимальных реле, катушка четвертого реле РМО включена в общий провод всех трех двигателей; два остальных провода защищены у каждого из двигателей (РМ1, РМ2, РМЗ).

Линейный контактор включается нажатием на кнопку КР, установленную на защитной панели. Контактор Л может быть включен только в том случае, если все контроллеры предварительно поставлены в нулевое положение и цепь 1—2 замкнута, а также если при этом замкнуты контакты аварийного выключателя АВ и контакты люка КЛ.

Если во время движения крана люк для выхода на мост открыть, то линейный контактор автоматически отключится и снимет напряжение с троллеев, проложенных вдоль моста. Такое отключение линейного контактора вызывается требованиями техники безопасности. Отключение линейного контактора также происходит при срабатывании максимальной защиты одного из двигателей (размыканием контактов максимальных реле РМО, РМЗ, РМ2, РМ1) или одного из конечных выключателей КВ.

Рис. 92. Схема управления асинхронными двигателями мостового крана

Для двигателей подъемного механизма и передвижения тележки (с фазным ротором) требуется прокладка 11 троллеев: по три троллея для роторных цепей, по два — для статоряых цепей и одного общего также для цепей статора. Два троллея требуются для конечного выключателя подъема, устанавливаемого непосредственно у подъемного механизма на тележке крана. Таким образом, всего вдоль моста прокладывается 13 троллеев, а вдоль путей кранового моста для питания всего крана — три троллея.

Рекламные предложения:

Читать далее: Условные обозначения, принятые в схемах

Категория: — Электрическое оборудование

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Энциклопедия мостовых кранов

Добро пожаловать на сайт-энциклопедию о мостовых кранах и всем, что с ними связано.

Здесь представлена информация о всех типах кранов и ценах на них, а также об электрических схемах, чертежах, документации, книгах и многом другом.

Что представляет собой мостовой кран?

Мостовая кран-балка представляет собой подъемное устройство, передвигающееся по рельсам (крановым путям), закрепленным на неподвижных опорах. Своим названием этот кран обязан особенностям конструкции, в которой основные несущие балки своим расположением напоминают мост.

Данная разновидность крана является неотъемлемой частью любого крупного производства и предназначается для подъема и перемещения грузов внутри производственных или складских помещений. Существуют модели и для применения на открытой территории – под навесами и на открытых заводских площадках.

Основные элементы конструкции

• Опоры или подкрановые пути, по которым происходит перемещение основного механизма.
• Основная балка, опирающаяся на опоры и передвигающаяся по ним на специальных колесах в одном направлении.
• Закрепленная на балке ходовая тележка, перемещающаяся в направлении перпендикулярном движению основной балки.
• Электроталь или электролебедка, обеспечивающие вертикальное перемещение груза.
• Кабина оператора, откуда происходит управление перемещениями крана, закрепленная, как правило, на одной высоте с основной балкой, что предоставляет максимально хороший обзор. Существуют модели небольших кранов с дистанционным управлением.

Мост крана, таким образом, состоит из основных или пролетных балок, соединенных с концевыми. В их верхней части закреплен подтележечный рельс, на противоположных концах которого имеются упоры для ограничения крайних положений ходовой тележки. По бокам пролетных балок предусмотрены площадки с перилами, необходимые для обслуживания механизмов крана.

Количество крановых колес на концевых балках, благодаря которым передвигается сам кран, может быть больше восьми, что способствует уменьшению нагрузки на каждое из них и содействует ее равномерному распределению на подкрановый путь в целом.

Мостовые краны обеспечивают подъем и транспортировку грузов с площадки, расположенной между основными опорами. Благодаря возможности перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях груз является доступным для них из любой точки. В качестве грузозахватного устройства могут применяться такие приспособления, как крюк, траверса, спредер, магнит, грейфер.

Краны рассчитаны, обычно, на средний и умеренный режимы нагружения. По грузоподъемности выделяют 3 группы:

1. Первая, включающая краны до 5 т;
2. Вторая, куда входят краны от 5 до 50 т;
3. Третья — от 50 до 320 т.

Разновидности мостовых кранов

Классифицируют их также и по некоторым другим признакам:

В зависимости от типа крепления

В зависимости от типа крепления на крановом пути различают мостовые подвесные краны и опорные краны. Подвесными называют те из них, которые подвешивают к нижним полкам двутавровых балок, подвешенных, в свою очередь, к потолочным конструкциям помещения. Ходовые колеса этих кранов опираются на внутреннюю сторону балок, к которым подвешены.

Ходовые колеса опорных кранов опираются на рельсы, закрепленные на подкрановых балках, установленных на верхней части колонн производственного помещения. Такой вид мостовых кранов является наиболее распространенным вследствие высокой грузоподъемности.

По конструкции

По конструкции моста краны делятся на однобалочные и двухбалочные. У однобалочных мост состоит из одной, а у двухбалочной – из двух основных балок, соединяющихся с концевыми балками, вдоль которых перемещаются ходовые колеса. Кран, состоящий из двух балок, может поднять груз, равный весу самого крана.

От вида привода

В зависимости от вида используемого привода различают мостовые краны ручные и электрические, при грузоподъемности свыше 12.5 т возможно наличие двух приводов — основного и вспомогательного. Устройства с ручным приводом используют для подъема и перемещения груза передвижные червячные тали, а для передвижения самого крана вал-трансмиссию. Такие краны, имеющие ручной привод, используются при небольших грузах, перемещаемых на малых скоростях.

Более распространенными являются мостовые краны с электрическим приводом, в которых применяются электрические тали и электролебедки. Механизм передвижения такого крана состоит из электродвигателя и редуктора.

Специальные

Существуют также краны специального назначения. К ним относятся:

• магнитные краны, предназначенные для транспортирования ферромагнитных материалов;
• грейферные краны, которые необходимы для транспортировки и подъема кусковых и сыпучих материалов;
• магнито-грейферные, которые могут совмещать эти функции.

Областями применения мостовых кранов являются практически все виды производства, в первую очередь те, где нужно обеспечить бесперебойную сортировку материалов или других грузов. Преимущественно это сортировка металлопроката, железобетонных конструкций, сыпучих грузов. Допускается их применение для транспортировки жидкого и раскаленного металла, а также жидкого шлака.

Мостовой кран:устройство, классификация, назначение

Кран мостовой представляет собой грузоподъёмное оборудование, которое активно используется на производственных предприятиях, складах, строительных площадках. Транспортировка материалов выполняется за счёт перемещения их по подкрановому пути. В промышленности применяются модели с широким диапазоном характеристик. Выбор определяется особенностями сферы использования и параметрами грузов.

Общие сведения

Важная особенность кранов мостового типа – работа в трёх взаимно перпендикулярных направлениях. Груз может подниматься, двигается отдельно тележка или вся несущая конструкция. Выпускаются модели серийного исполнения, способные поднимать от 5 до 200 т и более. Рекомендуется выбирать оборудование с 20 % запасом производительности, чтобы исключить вероятность работы с перегрузом и повышенным износом узлов и механизмов вне зависимости от сложившейся производственной ситуации.

В ходе эксплуатации важно учитывать скоростные характеристики техники:

• подъём – 0,1‑0,3 м/с;
• перемещение моста – до 2,5 м/с;
• передвижение с грейфером – до 0,8 м/с;
• ход тележки – до 0,8 м/с

Управление мостовым краном в зависимости от характера выполняемых работ может производиться машинистом с кабины, с помощью пульта (оператор при этом будет находиться в цехе) или дистанционно.

Классификация мостовых кранов

В соответствии с требованиями ГОСТ все представленные на рынке модели делят на устройства общего и узкопрофильного назначения. Специализированные механизмы отличаются тем, что в их комплектацию включены захваты узкой направленности. К примеру, при работе с металлоломом используются магнитные мостовые краны, с сыпучими материалами — грейферы. Общепромышленные модели оснащаются крюком с автоматической защёлкой, что позволяет использовать их для перемещения грузов на стропилах.

Отдельные виды мостовых кранов разрабатываются для эксплуатации в определённых отраслях производства с учётом особенностей поставленных задач, условий работы. Такую технику выпускают, к примеру, для металлургических предприятий. Они отличаются способностью выдерживать длительную эксплуатацию в условиях воздействия агрессивных сред, высоких температур, оснащаются специальными захватами (ковочными, литейными, для работы со слитками).

Также бывают однобалочные мостовые краны и двухбалочные. Если мост состоит из одной балки, грузоподъёмное оборудование отличается сравнительно небольшим весом. Но это отрицательно сказывается на их грузоподъёмности: она не превысит 10 т. При этом возможна комплектация дополнительной консольной тележкой, что расширит сферу применения оборудования.

Двухбалочные модели допускает использование не только стандартной грузовой тележки, но и дополнительных навесных механизмов. За счёт этого увеличивается сфера использования техники, расширяются возможности управления за счёт применения дистанционных пультов. Это мощные мостовые краны, активно задействованные на производственных предприятиях различных отраслей промышленности.

По конструкции

В зависимости от способа установки металлоконструкций на крановом пути различают подвесные и опорные модификации оборудования. В первом случае крепление выполняется на нижний, а во втором случае – на верхний горизонтальный пояс пролётной балки.

Важным преимуществом подвесных механизмов является сравнительно невысокая стоимость и простота монтажных работ. Но грузоподъёмность таких механизмов не превышает 8 т. Конструкции отличаются небольшой высотностью, что позволяет увеличить рабочую зону в сравнении с опорными аналогами, имеющими большую производительность (до 500 т).

По способу перемещения

Мостовые модели стандартного исполнения перемещаются в ходе выполнения работ по параллельным путям. Но конструкция мостовых кранов позволяет использовать их в модификации, учитывающей особенности технологического процесса, характер размещения производственного оборудования. Для решения специализированных задач возможна установка грузоподъёмной техники со следующими принципами перемещения.

• Радиальным. Механизм подъёма на балке сможет вращаться вокруг площадки, которая жёстко закреплена в центре цеха, по кольцевому рельсу.
• Поворотным. Работы в отличие от предыдущего варианта могут выполняться в любой точке, ограничения в передвижениях связаны только с протяжённостью проложенных подкрановых путей.
• Хордовым с меньшей площадью обслуживания в сравнении с радиальным. Из-за особенностей конструкции радиус вращения при этом останется неизменным.
• Кольцевым с передвижением механизмов по рельсам разного диаметра. Конструкция в этом варианте несколько усложняется из-за необходимости использования ходовых колёс, отличающихся между собой по размеру во избежание проскальзывания.

По грузоподъемности

Грузоподъемность мостовых кранов – одна из основных характеристик техники. Наибольшее распространение получили модели, у которых этот параметр составляет 1‑50 т. В большинстве случаев для промышленного использования этого достаточно. Для выполнения узкопрофильных задач задействуют технику грузоподъёмностью до 500 т (к примеру, для монтажа турбины гидроэлектростанции).

По типу привода

Выпускаются мостовые модели с ручным и электроприводом. В первом случае в качестве основного рабочего механизма для передвижения применяются тали червячного типа. Это оптимальный вариант при необходимости регулярной работы с небольшими грузами в ходе сборочных или ремонтных работ на машиностроительных предприятиях.

Электрический привод для мостового крана используется чаще, так как позволяет успешно работать с грузами высокой тоннажности без физических усилий со стороны оператора. Для передвижения конструкций используется до 4 электродвигателей (зависимости от требований к производительности). Для передачи вращения на колёса задействуют только редуктор или его комбинацию с трансмиссией.

Общее устройство мостового крана

В состав конструкции мостового крана входят следующие основные узлы.

• Поперечные и продольные стальные балки, соединённые сваркой в жёсткую конструкцию. Для массивных моделей мостового кранового оборудования данный узел может быть выполнен в виде мощных решётчатых ферм в комплекте со сплошной балкой.
• Мост крана с ходовыми колёсами. Он представляет собой металлическую конструкцию, предназначенную для того, чтобы по ней перемещалась тележка, поднимающая и опускающая грузы. Чаще всего материалом её изготовления является сталь 3.
• Грузовая тележка с ведущими и ведомыми колёсными группами на раме. В её комплектацию входит электромотор, каретка, канатный барабан, редуктор, тормоз (у моделей, которые работают в условиях производства повышенной опасности, комплектацию может быть предусмотрен основной и дополнительный стопорный механизм), ограничитель высоты подъёма груза.
• Крановые пути – рельсы из стали, по которым перемещается мост, двутавровые балки или направляющие.
• Механизм подъема с электродвигателем. В качестве передаточного устройства используется редуктор с зубчатой передачей открытого исполнения в жёстком соединении с барабаном. При превышении веса перемещаемых грузов отметки 80 т имеются определённые конструктивные особенности: мостовой кран комплектуется дополнительно понижающей передачей или редуктором.
• Механизм передвижения. В комплектацию могут быть включены цилиндрические, конические колёса. Привод для них может быть общим или раздельным.
• Тормозная дискоколодочная или колодочная система (устанавливается в случае, когда скорость перемещения тележки превышает 32 м/минуту).
• Кабина машиниста. Чаще всего она располагается ниже уровня моста.
• Настилы, ограждения, лестницы.

Мостовые краны комплектуются электрооборудованием, в перечень которого входит комплекс из 3 или 4 трёхфазных асинхронных моторов, толкателей, электромагнитов, ограничителей грузоподъёмности. В составе системы управления предусмотрены магнитные пускатели, контроллеры, реле управления. Также конструкцией предусматривается установка осветительных приборов, системы звуковой сигнализации, измерительных приборов. Для электропитания могут использоваться кабели или троллейные шины.

Принцип работы мостового крана

Важной особенностью принципа работы мостовых подъёмников является то, что на крановый путь во время передвижения приходится вся нагрузка от несущих элементов грузоподъёмного оборудования. При подаче сигнала на блок управления движение балки происходит по смонтированным на эстакадах рельсам. Грузовая тележка при этом движется непосредственно по мостовой балке.

Для повышения функциональности техники активно применяются дополнительные навесные устройства. Тележка может использоваться в комплекте с лебёдкой, грейфером, электромагнитами. Возможно использование комбинированных механизмов (например, магнитно-грейферных кранов). Самый распространённый грузозахватный орган, применяемый в ходе эксплуатации – крюк, оснащённый автоматической защёлкой.

Применение мостовых кранов

Назначение каждой из представленных на рынке моделей мостовых грузоподъёмных устройств определяется исходя из особенностей их конструкции, функциональности, технических характеристик. Сфера использования техники указывается в инструкции по её эксплуатации.

Мостовые краны применяются для перемещения грузов:

• на металлургическом, машиностроительном производстве;
• по территории складских помещений с помощью подвесных или опорных ручных или электрических механизмов;
• на открытых или закрытых строительных площадках;
• с помощью грейферов проводятся операции с насыпными материалами;
• на сельскохозяйственных предприятиях.

Выпускаются общепромышленные, химзащищённые и взрывобезопасные мостовые модели.

При выполнении работ возможно использование различного грузозахватного навесного оборудования (электрических магнитов, грейферов, захватов, крюков). Компании-производители предлагают возможность заказать оборудование стандартной или индивидуальной комплектации в соответствии с техническими условиями будущей эксплуатации мостового крана.

Мостовой кран (тип) — Википедия

Кра́н мостово́го ти́па (англ. overhead crane) называется кран с грузозахватным устройством, подвешенным к грузовой тележке или тали, которые перемещаются по подвижной стальной конструкции (мосту)^[1]. Различают краны общего назначения (с крюком), а также специальные (с грейфером, магнитом, захватами для контейнеров) и металлургические^[1].

Кра́н козлового ти́па, каменоломнях в Суаньи, провинция Эно (Бельгия) 2013

История

СССР

В 1980-е годы в Советском Союзе ежегодный выпуск кранов мостового типа составлял от 6 до 7 тысяч единиц. Головным проектным институтом являлся ВНИИПТМаш, который каждый год выпускал труды, посвящённые различным проблемам и предлагал пути их решения, а также издавал документацию на краны. В 2000-е годы на территории бывшего СССР действовали 17 специализированных предприятий, выпускавшие от 1 до 1,5 тысяч мостовых кранов^[2].

Описание

Мостовой кран, 2007

• По конструкции к кранам мостового типа относятся:
  • Опорные краны: Мостовые краны, мост которых непосредственно опирается на надземный рельсовый путь сверху^[1].
  • Подвесные краны: Подвешивается к нижним полкам рельсового пути^[1].
  • Козловые краны с мостом, установленным на наземный рельсовый путь посредством двух опор^[1].
• При грузоподъёмности более 12,5 т у крана могут быть два механизма подъёма — главный и вспомогательный^[1].
• По грузоподъёмности краны условно разделены на три группы:
  • Первая — до 5 т^[1].
  • Вторая — от 5 до 50 т^[1].
  • Третья — свыше 50 и до 320 т^[1].

Привод механизмов, как правило, электрический, но может быть и ручным. Управление механизмами осуществляется с пола, из кабины и дистанционно. Исполнения кранов: общепромышленное, взрывобезопасное, а также различные климатические^[1].

Устройство мостовых кранов

Мост крана состоит из двух пролётных балок, соединённых с концевыми. Балки коробчатого сечения выполнены из двух вертикальных стенок, верхнего и нижнего горизонтального поясов. На верхнем поясе пролётной балки закреплён подтележечный рельс, на концах которого установлены упоры для ограничения крайних положений тележки. Для обеспечения прямоугольной формы сечения и устойчивости вертикальных стенок внутри пролётной балки привариваются большие диафрагмы. Кроме того, имеются малые диафрагмы для более равномерной передачи нагрузки от подтележечного рельса на вертикальные стенки. На боковых стенках пролётных балок предусмотрены площадки с перилами для обслуживания грузовой тележки и механизмов передвижения крана, а также для размещения жёстких троллей (стойки с уголковым прокатом)^[1].

Механизмы передвижения с цилиндрическими колёсами выполнены по различным схемам: с центральным приводом от одного двигателя, с тормозом и редуктором на два колеса, с раздельным приводом на каждое колесо, а также с фланцевым двигателем и навесным редуктором^[1]. Наряду с цилиндрическими колёсами, применяются колёса конической формы. Приводные конические колёса механизмов при центральном приводе установлены вершиной конуса в наружную сторону. У механизмов с раздельным приводом конические колёса устанавливают вершиной конуса в наружную сторону, а неприводные — во внутреннюю. Такая схема называется «обратным конусом». Такая установка колёс центрирует кран на рельсовых путях и не вызывает его перекосов при прохождении искривлённых участков рельсовых путей^[1].

Грузовая тележка состоит из рамы, на которой из унифицированных узлов собраны механизмы подъёма груза и передвижения тележки. Рама выполнена из опирающихся на ходовые колёса двух продольных балок, соединённых поперечными балками и покрытых сверху листом настила. На тележке предусмотрены ограничители высоты подъёма крюковой обоймы, линейка для выключателей её крайних положений на мосту крана, буфера и перила ограждения. Масса тележки составляет 0,3 — 0,4Q (Q — грузоподъёмность, в т)^[1].

У лёгких кранов (группы режима 1К, 2К, 3К) в качестве механизмов подъёма применяют электротали, стационарно закреплённые на раме тележки. Масса таких тележек 0,2 — 0,25 Q^[1].

Опорные краны

Ручные крюковые однобалочные

Кран соответствует ГОСТ 7075-80. Мост кранов состоит из несущей двутавровой балки, опирающейся на концевые балки из швеллеров, в которых смонтированы колёса. Для увеличения жёсткости моста в горизонтальной плоскости пролётная и концевые балки соединены подкосами. Колёса приводятся во вращение через открытую зубчатую передачу и трансмиссионный вал от цепного тягового колеса с цепью. Усилие на цепи 100—150 Н. В качестве механизма подъёма используют червячную таль. Таль передвигают при помощи поводковых цепей с усилием 180—250 Н^[1].

Грузоподъёмность этих кранов от 3,2 до 5 и 8 т. Пролёт от 4,5 до 16,5 м. Высота подъёма от 3 до 12 м^[1].

Ручные крюковые двухбалочные

Кран соответствует ГОСТ 7075-80. Мост выполнен из двух пролётных балок, которые опираются на концевые балки из швеллеров. Механизм передвижения выполнен с цепным колесом. Тележка имеет раму с колёсами, которые опираются на подтележечные рельсы, уложенные на верхних полках пролётных балок. Тележка передвигается с помощью цепного колеса. На раме смонтирован механизм подъёма с грузоупорным дисковым тормозом и цепными колёсами на приводном валу. Крюковая обойма подвешена на канатах сдвоенного полиспаста^[1].

Грузоподъёмность кранов составляет 12,5 и 20 т. Пролёты от 7,5 до 16,5 м. Высота подъёма до 20 м^[1].

Электрические крюковые однобалочные

Кран соответствует ГОСТ 22045-89 . В качестве грузовых тележек применяют канатные электрические тали. Мост состоит из балки двутаврового сечения, которая опирается на коробчатые концевые балки. Для увеличения жёсткости концы балки усилены раскосами. На концевых балках смонтированы колёса с угловыми буксами. Механизм передвижения выполнен с приводом на каждое колесо. Такой привод называют раздельным. Каждый привод состоит из фланцевого двигателя с короткозамкнутым ротором и навесного редуктора. Тормоз отсутствует вследствие малой скорости передвижения. Питание двигателей тали осуществляется с помощью кабеля, подвешенного на кольцах на проволоке, которая натянута и закреплена на кронштейнах концевых балок. Управление краном с пола от подвешенного к тали поста управления или из кабины, закрепляемой к мосту крана^[1].

Грузоподъёмность кранов 1; 2; 3,2 и 5 т. Пролёт 3-15 м. Высота подъёма 6, 12 и 18 м^[1].

Мостовой кран в Орегонском музее науки и индустрии, 2010

Электрические крюковые двухбалочные

Кран состоит из моста с механизмом передвижения, колёса которого установлены на угловых буксах, грузовой тележки со смонтированными на ней механизмами подъёма груза и передвижения, кабины управления и вспомогательной кабины для обслуживания токосъёмников цеховых троллей. Управление краном может быть с пола, из кабины или дистанционным.

Грузоподъёмность кранов: 5; 10; 12,5; 16; 16/3,2; 20/5; 32/5 и 50/12,5 т. Пролёт: 10,5 — 34,5 м (с шагом 3 м). Высота подъёма: до 20 м^[1].

Электрические магнитные краны

Устройство этих кранов аналогично устройству крюковых кранов. Магнит навешен на крюк, а клеммный разъём кабеля закреплён на серьге крюковой обоймы. Питание магнита осуществляют постоянным током напряжением 220 В от установленного на площадке моста выпрямителя или через кабель, намотанный на кабельный барабан, в котором предусмотрен токосъём^[1].

Грузоподъёмность кранов: 10; 16; 20/5 т. Пролёт: от 10,5 до 34,5 м^[1].

После снятия магнита кран может работать как крюковой^[1].

Электрические грейферные краны

Устройство кранов аналогично устройству крюковых, за исключением тележки, на которой имеются два механизма подъёма: один для канатов грейфера, а другой — для подъёмных. Грейферы используются двухчелюстные четырёхканатные^[1].

Грузоподъёмность кранов: 5; 10; 15 и 20 т (соответственно вместимость грейферов: 1,6; 2,5; 3,1 … 8; 4 … 10 кубометров). Пролёты: 10,5 — 34,5 м. Высота подъёма — до 24 м^[1].

Электрические крюковые большой грузоподъёмности

Устройство кранов аналогично устройству двухбалочных кранов. Учитывая большую массу крана и груза, а также с целью уменьшения нагрузки на колёса мост должен опираться на восемь колёс при грузоподъёмности 80 и 125 т и на шестнадцать при большей грузоподъёмности. Колёса попарно объединены в балансирные тележки, которые при наличии восьми колёс шарнирно крепятся на концевых балках моста, а при наличии шестнадцати колёс — с помощью балансирных балок. Вследствие возможного поворота в шарнирах обеспечен контакт с рельсами, имеющими отклонения в вертикальной плоскости. Механизм передвижения выполнен с раздельным приводом: при восьми колёсах — приводными являются два колеса, при шестнадцати — четыре^[1].

Мостовые электрические краны могут оснащаться дистанционным управлением в цехах с невзрывоопасной окружающей средой, не содержащей агрессивных газов и концентраций паров, разрушающих металлы и изоляцию; в цехах с загазованной и запылённой средой, не насыщенной токопроводящей пылью. Аппаратура управления механизмами размещается на площадке моста крана^[1].

Имеются установки дистанционного управления трёх модификаций:

• С управлением по однопроводной линии связи со стационарного пульта^[1].
• С управлением по однопроводной линии, с переставляемого пульта. Целесообразно применять при наличии свободных участков (с длиной до 100 м)^[1].
• С управлением по радиоканалу^[1].

Параметры кранов регламентирует ГОСТ 6711-81: грузоподъёмность от 80/20 до 320/32 т; пролёты 9,5 — 33,5 м; высота подъёма до 32 м^[1].

Подвесные краны

Краны могут быть одно-, двух- или трёхпролётными. Главные достоинства этих кранов — малые габариты по высоте, возможность установки на отдельных участках цеха, перекрытие больших пролётов, возможность стыковки кранов, находящихся в одном или разных пролётах и перемещение тележки с одного крана на другой, а также монорельсовый путь, идущий в другие производственные помещения. Взаимное положение кранов при стыковке фиксируется стыковым замком^[1].

Ручные однобалочные однопролётные

Кран соответствует ГОСТ 7413-80. Мост крана представляет собой несущую двутавровую балку, которая прикреплена к нижним частям концевым балок. В качестве колёс применяют тележки электроталей. Механизмом подъёма служит передвижная ручная таль^[1].

В зависимости от грузоподъёмности для несущих балок кранов и крановых путей применяют двутавры согласно ГОСТ 19425-74^[1].

Грузоподъёмность кранов: 0,5; 1; 2; 3,2 и 5 т. Пролёт от 3 до 9 м. Длина консолей от 0,3 до 1,2 м^[1].

Электрические однобалочные однопролётные

Кран соответствует ГОСТ 7890 — 93. Мосты состоят из несущей балки, прикреплённой с нижней стороны к концевым балкам из швеллеров и усиленной подкосами для увеличения жёсткости. Механизмом передвижения служат приводные и неприводные тележки электроталей. В качестве механизма подъёма используют электроталь. Краны могут быть изготовлены без стыковых замков, но с кабелем для питания электротали, а также с одним или двумя стыковыми замками и троллеями^[1].

Для повышения сроков службы ходовых колёс и подвесных путей соединение несущей балки с одной концевой балкой выполняют подвижным, так как оно даёт возможность изменения пролёта крана, что облегчает его самоустановку на путях, при прохождении краном искривлённых участков подвесных путей. Колёса ходовых тележек резребордные, а боковые ролики установлены на торцах концевых балок и контактируют с боковыми поверхностями стенок двутавровых балок подвесного пути^[1].

Грузоподъёмность кранов: 1; 2; 3,2 и 5

Преимущества мостового крана и типы мостовых кранов от специалиста по мостовым кранам из Китая —

Обзор мостового крана

расскажет о преимуществах мостового крана и о типах кранов мостового крана. Советы по мостовым кранам от вашего специалиста по мостовым кранам — Dongqi Hoist and Crane. Обзор китайского мостового крана. Чтобы перемещать чрезвычайно тяжелые или громоздкие грузы через пространство моста на объекте, а не через проходы или на пол, мостовой кран (также называемый промышленным краном, краном или мостовым краном) — это машина, которая поднимает, опускает и перемещает загружать по горизонтали.Мостовые краны обладают большой грузоподъемностью по перемещению грузов. Движение крана управляется оператором вручную или с помощью проводной подвесной станции или беспроводных средств управления, которые направляют его движение с электрическим или пневматическим приводом. Типичное использование включает разнонаправленное перемещение материалов для поддержки производства, хранения, погрузки или разгрузки внутри объекта, снаружи во дворе, в железнодорожном или судоходном порту. COoHenan Dongqi Machinery Co., Ltd

COoHenan Dongqi Machinery Co., ООО

Видео о мостовых кранах COoHenan Dongqi Machinery Co., Ltd

Мостовые краны покрывают прямоугольную область, перемещая груз из стороны в сторону, назад и вперед. Подъемное устройство, называемое подъемником, устанавливается на тележке для горизонтального перемещения через балку моста, соединенную с одной или несколькими горизонтальными балками, которые поддерживаются с обоих концов концевыми тележками. Концевые тележки прикреплены под прямым углом к ​​балкам и перемещаются по фиксированным взлетно-посадочным полосам. Горизонтальный ход кранов толкаемого типа приводится в действие вручную оператором; попеременно электрический мостовой кран работает от электричества.Остальные краны могут быть с пневмоприводом. Краны бывают разных стилей и используются с рядом навесного оборудования для облегчения подъема грузов, в том числе: COoHenan Dongqi Machinery Co., Ltd

• Однобалочный кран — использует одну мостовую балку, прикрепленную к двум подъездным путям и концевым тележкам. Эта балка моста или однобалочная опора поддерживает подъемный механизм или подъемник, который движется по нижнему фланцу балки моста; также называется краном под ходовым краном или краном-манипулятором.
• Двухбалочный кран — в этих кранах используются две мостовые балки, установленные на тележках на конце взлетно-посадочной полосы.Обычно они включают в себя подъемную тележку с верхним ходом, которая перемещается по верхней части двух балок моста на собственном наборе колес для увеличения высоты под краном; также называется краном с верхним ходом.
• Кран с коробчатой ​​балкой — для изготовления балки моста используется четырехсторонняя коробчатая конструкция. Это увеличивает грузоподъемность крана и позволяет преодолевать большие расстояния между мостами. Как правило, они используются в паре с подъемным механизмом, работающим на рельсах, прикрепленных к верхней части каждой коробчатой ​​балки.
• Кран с ферменной балкой — кран с усиленной конструкцией мостовых балок для увеличения пролета и грузоподъемности.
• Кран с двутавровой балкой — использует стандартную двутавровую балку в качестве балки моста, а также может использовать двутавровые балки в качестве подкрановых балок.
Портальный кран
• — сконфигурированные для перегрузки груза и часто на колесах, эти краны обычно используются на лесных складах или для перемещения больших контейнеров в морских портах.
• Башенный кран — обрабатывает очень большие, тяжелые грузы на строительных площадках, а также для погрузки и разгрузки транспортных контейнеров.
• Кран-штабелер — краны, в которых используется грузоподъемное устройство, отличное от подъемника, такое как вращающаяся гребневая или телескопическая мачта, подвешенная к мостовой тележке и оснащенная одинарными или двойными вилами или захватным подъемником.
• Концевые эффекторы или оборудование под крюком: К подъемнику мостового крана можно добавить множество различных приспособлений для различных применений для подъема или установки различных грузов. К ним относятся:
• C-образный крюк Устройство, которое позволяет поднимать катушку, вставляя крючок во внутренний диаметр катушки.Моторизованный ротатор крюка обеспечивает вращение крюка, прикрепленного к нижнему блоку подъемника, для дополнительного контроля нагрузки.
• Захватывающие подъемники используют либо трение, либо давление, вызывающее вмятины, для удержания груза. Захваты или зажимы используют ножничное действие для захвата груза. Захваты для катушки захватывают внешний диаметр катушки с помощью клещей или захватных механизмов, чтобы поднять или повернуть ее.
• Механические подъемники состоят из двух или более жестких частей, которые перемещаются в тандеме при ручном приведении в действие для фиксации груза.
В вакуумных подъемниках
• используется вытяжной насос с электрическим приводом и герметичные прокладки для создания вакуума для прикрепления подъемника к объекту.
• Подъемники листового металла используют два захвата для захвата груза листового металла или дерева, оборачивая его по краям. Кромка в нижней части захватов предотвращает выпадение полотна из подъемника.
• Подъемники поддонов используют вилы для подъема поддонов снизу.
• Подъемные балки, изготовленные из цельного или сборного металла или из дерева, подвешиваются к подъемнику / крану для обеспечения нескольких точек подъема груза для лучшей безопасности и контроля движения груза.Распределительная балка использует два или более крюка для распределения груза более чем на одну точку подъема.
• Магниты поднимают, переносят или высвобождают плоские или круглые предметы из черных металлов с или без источника питания.
• Стропы или ленточные подъемники из нейлона, полиэстера, троса или цепных подъемников, которые слишком велики и громоздки для транспортировки каким-либо другим способом, например стальные рулоны или листы.
• Барабаны переворачивают бочки для наполнения и опорожнения.

Как используются мостовые краны?

Мостовые краны

помогают в транспортировке и перемещении больших тяжелых грузов в различных отраслях промышленности, в том числе в автомобилестроении, производстве напитков, химической промышленности, коммерческой печати, производстве, ewspaper, aperCOoHenan Dongqi Machinery Co., ООО
Сталь, складирование, сбыт и т. Д. COOHenan Dongqi Machinery Co., Ltd

Мостовые краны

используются в различных областях для поддержки обработки и погрузочно-разгрузочных работ на предприятии: COoHenan Dongqi Machinery Co., Ltd

• Сборка: перемещение продукции через производственные процессы
• Транспортировка: Погрузка готовой продукции в открытые трейлеры или железнодорожные вагоны
• Стадия: незавершенное производство дополнительных производственных процессов
• Хранение: Транспортировка тяжелых предметов в места хранения и обратно
• Складирование: Перемещение крупногабаритных и тяжелых товаров в доки и обратно

Преимущества

Мостовые краны

обладают рядом преимуществ: COoHenan Dongqi Machinery Co., ООО

• Адаптируемость — поскольку они могут работать на любой поверхности производственного пола и поскольку они могут быть модифицированы в соответствии с меняющимися потребностями, мостовые краны обеспечивают гибкость эксплуатации.
• Настраиваемый — мостовые краны могут быть настроены с использованием нижнего крюка, концевых эффекторов или специального инструмента для работы с разнообразными продуктами и грузами
• Эргономика — Выполняя подъем тяжестей, мостовые краны снимают нагрузку с операторов, снижая утомляемость и снижая риск травм.
• Более быстрый прямой путь — мостовые краны поднимают продукт вверх и преодолевают препятствия, вместо того, чтобы перемещаться вперед и назад через проходы
• Управление нагрузкой — дистанционное радиоуправление и независимые подвесные кнопочные подвески обеспечивают лучший обзор, удерживая оператора подальше от груза и любых связанных с этим опасностей
• Снижение затрат на техническое обслуживание — Мостовые краны, оснащенные новейшими технологиями и предлагающие различные варианты использования и грузоподъемности, требуют меньшего обслуживания по сравнению с другими подъемными устройствами.
• Позиционирование — Высокоавтоматизированные системы маневрируют с точностью до одной тысячной от номинальной скорости в точное место
• Снижение затрат на рабочую силу — один мостовой кран может заменить несколько вилочных погрузчиков и покрыть большую рабочую площадь
• Снижение повреждения продукта — Обеспечивая плавную транспортировку по прямому пути через препятствия — с функциями плавного пуска, несколькими вариантами скорости и множеством концевых зажимов для взаимодействия с грузом и фиксации груза — с продуктами обращаются осторожно, чтобы минимизировать повреждение.
• Безопасность — поскольку они управляют мостом и работают в определенной зоне, мостовые краны с меньшей вероятностью, чем движение вилочных погрузчиков, будут перемещать грузы через персонал, стены, механизмы или другие препятствия
• Укладывайте продукт выше — мостовые краны позволяют поднимать груз на большей высоте, чем вилочные погрузчики, обеспечивая более высокое вертикальное хранение и более эффективное использование пространства.

Обзор мостового крана расскажет о преимуществах мостового крана и типах кранов мостового крана. Советы по мостовым кранам от вашего специалиста по мостовым кранам — Dongqi Hoist and Crane — помогут вам найти идеальный мостовой кран. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о мостовых кранах. COoHenan Dongqi Machinery Co., Ltd

COoHenan Dongqi Machinery Co., Ltd

Мостовой кран | Статья о мостовом кране от The Free Dictionary

В здании находятся пятитонный мостовой кран, однотонный мостовой кран и пара двухтонных монорельсовых кранов.Новому мостовому крану Zero Emission V-типа не требуется источник питания для обработки и транспортировки грузов. Компания добавила, что центр также состоит из высокозащищенной сертифицированной площадки таможенно-торгового партнерства против терроризма (C-TPAT), которая включает перегрузочный док на 30 отсеков и перегрузочная площадка, специальная платформа, а также зона для тяжелых / специализированных грузов с индивидуальным 120-тонным мостовым краном. Согласно Landstar, кран имеет габаритную площадь 35 футов в высоту и 37 футов в ширину и может выдерживать перегрузку многих самых больших сверхгрузов.Комплекты мостовых кранов позволяют устанавливать краны грузоподъемностью 3, 5 или 10 т. Это не то, о чем вы можете позволить себе изменить свое мнение через год или два, поэтому подумайте о транспортном потоке, продолжайте расширение и не предполагайте, что мостовой кран — лучший вариант. Ручной BPL можно установить на подъемник манипулятора, стрелового крана или мостового крана. Благодаря размерам заливки до 150 фунтов, уникальная конструкция может свести к минимуму перегрев. Решение MezzCrane [TM] для транспортировки и хранения материалов сочетает в себе всю силу и полезность специально спроектированного мезонина с маневренностью и гибкостью трехосного мостового крана закрытого типа. Доступны различные варианты для легкого подъема, перемещения и хранения материалов в рабочей камере.Установка будет включать измельчитель Wendt 130 Heavy с дисковым ротором и индивидуальный подающий конвейер с трехцепной конструкцией, мостовой кран, пост управления, систему впрыска воды в мельницу и пакет Auto Driver Control, которые можно опустить на место с помощью Промышленный мостовой кран, который подвешивается к подвесным путям. С помощью систем гусеничных кранов можно передавать грузы различными способами — от мостового крана к мостовому крану или с мостовых кранов на монорельсовые пути — через повороты и стрелочные переводы.Компания Innovated Industrial Services, специализирующаяся на проектировании, строительстве и монтаже мостовых кранов, расширила свои производственные возможности, включив в нее строительство коробчатых балок, хорошо подходящих для использования с двухбалочными мостовыми кранами с длинными пролетами и высокой грузоподъемностью, а также с обычно используемыми подкрановыми балками в бетонных изделиях и других отраслях тяжелой промышленности. Сбор заряда из этих бункеров осуществляется 10-тонным мостовым краном с магнитом и датчиками веса.

H-мост управления | Модульные схемы

Введение

В предыдущей части серии мы рассмотрели различные схемы, которые могут принимать цифровые сигналы логического уровня и делать их пригодными для управления затворами силовых полевых транзисторов моста.Эти схемы варьируются от простых до сложных и обладают некоторыми интересными свойствами, такими как задержка включения и выключения или ограничения рабочего цикла, которые будут иметь значение для нашего текущего обсуждения.

В этой статье мы еще больше отойдем от «голого металла» H-моста и сконцентрируемся на цифровом управлении мостом. Обсуждение будет сосредоточено на том, как генерировать различные управляющие сигналы и как реализовать различные режимы привода, которые мы обсуждали ранее.

По большей части это детальная реализация драйвера и самого моста (устройства PMOS или NMOS и т. Д.)) здесь не важны, хотя иногда нам приходится принимать во внимание особые требования этих частей дизайна.

В статье я буду использовать следующие обозначения элементов h-моста:

Управление драйвером моста

Как мы уже видели, существует много драйверов, и есть много способов, которыми эти драйверы нужно контролировать. Для драйверов как с низкой, так и с высокой стороны две основные схемы — это активный низкий или активный высокий контроль.

При активном управлении низким уровнем полевой транзистор закрыт, когда сигнал управления низкий, или 0:

управление	Состояние полевого транзистора
0	закрыть (провести)
1	открытый (не проводит)

При активном высоком управлении состояния противоположны:

управление	Состояние полевого транзистора
0	открытый (не проводит)
1	закрыть (провести)

С полумостовыми драйверами, которые управляют одним полевым транзистором нижнего и верхним полевым транзистором, варианты более сложны.Некоторые просто выставляют два управляющих сигнала (активный низкий или высокий) каждый для двух управляемых транзисторов. Однако некоторые из них, например, имеют контакты «enable» и «PWM». Опять же, это может быть активный минимум или активный максимум. Я не буду утомлять вас всеми возможными комбинациями (точные сведения см. В таблице данных для вашей части), но один пример может быть следующим:

ШИМ	включить	Состояние высокого давления	Низкое состояние
0	0	открытый (не проводит)	закрыть (провести)
1	0	закрыть (провести)	открытый (не проводит)
0	1	открытый (не проводит)	открытый (не проводит)
1	1	открытый (не проводит)	открытый (не проводит)

Как вы можете видеть, в этом примере сигнал разрешения имеет низкий активный уровень, а ШИМ не инвертирован.

Другой метод управления — это когда драйвер предоставляет только один управляющий вход с тремя состояниями. Когда приводится в движение низкий или высокий уровень, один или другой полевой транзистор проводит ток, когда он остается плавающим, оба полевых транзистора открыты:

управление	Состояние высокого давления	Низкое состояние
0	открытый (не проводит)	закрыть (провести)
1	закрыть (провести)	открытый (не проводит)
Z	открытый (не проводит)	открытый (не проводит)

Полномостовые драйверы предоставляют еще более широкий выбор вариантов управления, поскольку они управляют четырьмя полевыми транзисторами.Иногда они имеют четыре управляющих сигнала для каждого отдельного полевого транзистора или выглядят как две независимые полумостовые схемы. В других случаях они объединяют управляющие сигналы для стороны «А» и «В» моста в меньшее количество управляющих сигналов. Когда это происходит (например, HIP4080A от Intersil), драйвер может начать ограничивать шаблоны управления и режимы привода, с которыми вы можете использовать мост. Если вы помните, обе стороны «A» и «B» имеют три возможных состояния, поэтому полный мост может иметь шесть возможных (статических) состояний.Для этого требуется минимум 3 цифровых сигнала управления, поэтому, если драйвер полного моста предоставляет меньше, вы должны ожидать ограничений. Третьи (HIP4080A также является хорошим примером для этого) объединяют некоторые аналоговые функции, чтобы помочь реализовать управление с обратной связью.

Вы можете найти точный метод управления для выбранного вами драйвера в его техническом описании.

Чтобы упростить обсуждение в следующей главе, я предположу, что драйвер моста имеет четыре независимых входных сигнала с активным высоким уровнем, по одному для каждого полевого транзистора.Если вашему драйверу нужен другой тип управления, вы можете легко преобразовать сигналы в соответствии со своими потребностями.

Давайте сначала рассмотрим, какие состояния управления нужны каждому входу для различных режимов привода.

Начнем с блокировки противофазного привода в прямом направлении:

Блокировка противофазного привода, FWD	Своевременно	Вне зависимости от времени
Q1_CTRL	1	0
Q2_CTRL	0	1
Q3_CTRL	0	1
Q4_CTRL	1	0

Для знаково-величинного движения в прямом направлении, используя временную проводимость верхней стороны, мы получаем:

Знак-величина привода, FWD, высокая сторона	Своевременно	Время отдыха
Q1_CTRL	1	1
Q2_CTRL	0	0
Q3_CTRL	0	1
Q4_CTRL	1	0

Тот же знак-величина движения в обратном направлении:

Знак-величина привода, REV, верхняя сторона	Своевременно	Время отдыха
Q1_CTRL	0	1
Q2_CTRL	1	0
Q3_CTRL	1	1
Q4_CTRL	0	0

Обратите внимание на то, что два управляющих сигнала на стороне «а» (Q1 и Q2) всегда инверсны друг другу.То же самое верно для двух сигналов привода «b». Можно было бы подумать, что мы могли бы просто управлять ими с одного и того же входа через простой инвертор. К сожалению, на практике это почти всегда будет плохой идеей, но мы должны вернуться к этому чуть позже.

А сейчас давайте закончим таблицы сопоставления для асинхронного привода знаковых величин. Здесь я также предполагаю проведение вневременной проводимости высокого уровня. Для прямого направления мы можем использовать следующую таблицу:

Асинхронный.Знак-величина привода, передний, верхний	Своевременно	Время отдыха
Q1_CTRL	1	1
Q2_CTRL	0	0
Q3_CTRL	0	0
Q4_CTRL	1	0

Для обратного направления:

Асинхронный.Знак-величина привода, REV, верхняя	Своевременно	Время отдыха
Q1_CTRL	0	0
Q2_CTRL	1	0
Q3_CTRL	1	1
Q4_CTRL	0	0

Есть несколько других возможных схем движения, которые могут привести к одному из этих трех режимов движения.Мы немного посмотрим, пригодятся ли они, а пока давайте просто рассмотрим эти пять сопоставлений. Внимательно посмотрев на таблицы, можно увидеть несколько хороших закономерностей:

• Для блокировки противофазного привода управление на стороне «a» является зеркальным отображением стороны «b». Сигнал ШИМ должен быть подключен к обеим сторонам, но с обратной полярностью.
• Для привода амплитуды фазы два полевых транзистора управляются постоянным сигналом, только одна сторона управляется сигналом ШИМ. Вы можете изменить направление движения, поменяв местами, какая сторона получает привод ШИМ, а какая — статические сигналы.
• Для асинхронного знакопеременного привода только один из четырех полевых транзисторов переключается, остальные три находятся под постоянным напряжением. Направление привода изменяется путем выбора переключателя полевого транзистора.

Состояние отключения питания

Почти каждая конструкция моста должна иметь отключенное состояние или состояние отключения питания. Для этого есть две возможности. Один из вариантов — иметь хотя бы одну из клемм двигателя «плавающей». Другой — замкнуть клеммы двигателя вместе.

Для знакопеременного и асинхронного знаково-величинного привода это просто, поскольку при нулевом рабочем цикле именно это и происходит.Однако для блокировки противофазного привода для этой цели необходимо ввести новое состояние. Из множества возможных вариантов, давайте выберем для этого случая тот, в котором обе клеммы двигателя являются плавающими:

Блокировка противофазного привода	Состояние отключения питания
Q1_CTRL	0
Q2_CTRL	0
Q3_CTRL	0
Q4_CTRL	0

Во многих случаях, особенно когда микроконтроллер отвечает за генерацию сигналов для полевых МОП-транзисторов, важно, чтобы состояние включения моста по умолчанию было выключенным.Таким образом, микропрограмма микроконтроллера не спешит инициализировать сигналы управления мостом. Он может работать над приведением всей системы в рабочее состояние, и только после завершения всех настроек и инициализации необходимо перевести мост из выключенного состояния в рабочее состояние.

Многие микроконтроллеры запускаются со своими выводами в состоянии высокого импеданса, когда они не могут ни получать, ни потреблять ток. Если эти контакты подключены к входам драйвера моста, до тех пор, пока микропрограмма не инициализирует контакты для любого другого состояния, выходное напряжение не определено должным образом, и провод подвержен шумам.Это может привести к включению моста или, что еще хуже, его прострелу во время запуска. Чтобы этого не произошло, рекомендуется включать подтягивающие или понижающие резисторы на каждый управляющий вывод моста, чтобы убедиться, что они все время находятся под четко определенным напряжением. Номинал резисторов обычно не критичен, пока они не нагружают выходные каскады внутри микроконтроллера слишком сильно. Также рекомендуется установить резисторы таким образом, чтобы они удерживали мост в отключенном состоянии.

Мы уже несколько раз упоминали сквозную съемку в предыдущих частях серии. В самом начале мы говорили, что переключатели высокого и низкого уровня H-образного моста на одной стороне никогда не должны включаться одновременно. Если это произойдет, вы создадите путь с очень низким сопротивлением между источником питания и землей. У такого эксперимента есть несколько результатов, и ни один из них не является приятным. В лучшем случае у вас есть какая-то защита от короткого замыкания, которая срабатывает, и ваша цепь просто теряет мощность.В противном случае по вашей цепи начнет протекать лот тока. Этот ток начнет нагревать, и в конце концов что-то сломается. Это нагреет батарею (из-за ее внутреннего сопротивления), и перегретые батареи могут взорваться. Это нагреет провода, что может расплавить их пластиковую изоляцию. Это нагревает следы печатной платы, заставляя их расслаиваться или даже испаряться и разрушать плату. Это нагреет ваши полевые транзисторы, а также может разрушить их. Вы не хотите ничего из этого, поэтому вы не хотите простреливать.Избежать статического пробоя довольно просто: просто убедитесь, что вы никогда не закрываете одновременно полевые транзисторы на стороне a и b.

Более серьезная проблема — это динамический сквозной проход: когда вы выключаете один полевой транзистор при включении другого полевого транзистора на короткое время, полевые транзисторы как нижнего, так и верхнего плеча потенциально в определенной степени проводят ток, создавая — относительно — низкий путь сопротивления для подачи питания на землю. Это приводит к всплеску тока, который, хотя и не так разрушителен, как сквозной статический разряд, все же довольно проблематичен. Чтобы предотвратить это, вы должны отложить включение полевого транзистора нижнего плеча, по крайней мере, на время выключения полевого транзистора верхнего плеча. То же самое, конечно, касается другого перехода, когда вы переключаетесь с низкой стороны на высокую. У этой техники много названий: мертвое время, защита от прострела, ШИМ без перекрытия, но как бы вы это ни называли, если вы не знаете время выключения, вы не сможете правильно рассчитать время этой задержки. Это одна из причин, по которой в предыдущей статье я уделил так много времени разговорам о времени включения и выключения, а также о том, как их рассчитывать и контролировать.

Однако, когда вы используете защиту от сквозного прохода, вы столкнетесь с другой проблемой: теперь, вместо того, чтобы на короткое время проводить проводящие полевые транзисторы как на низкой, так и на верхней стороне во время перехода, у вас нет ни одного из них, проводящего в течение длительного времени. долю секунды. В то же время — как мы уже обсуждали несколько раз — ток двигателя не может просто прекратиться мгновенно, поэтому какую-то цепь — улавливающие диоды — придется взять на себя. Поскольку диоды обычно имеют более высокие потери, чем сами переключатели, за это короткое время тепловыделение моста будет выше, чем обычно.Эти дополнительные динамические потери на мосту ухудшаются по мере того, как ваше окно защиты от сквозного прохода получает все большую и большую часть времени цикла. Таким образом, для действительно высокочастотных операций необходимо плотное управление окном защиты от сквозного прохода, чтобы свести к минимуму этот источник рассеивания тепла. В этих приложениях все более популярными становятся различные методы динамической защиты от сквозного прохода, в основном как часть схемы драйвера моста.

Во многих случаях встроенные драйверы моста имеют встроенные схемы защиты от сквозного прохода с фиксированными или программируемыми окнами блокировки.С ними вам нужно только убедиться, что ваше время выключения совместимо с тем, что могут поддерживать детали.

Если вы используете деталь без такой защиты или создаете свой собственный драйвер, вам необходимо убедиться, что в HW или SW реализована надлежащая защита от сквозного прохода.

Многие современные реализации ШИМ микроконтроллеров дают вам возможность использовать два контакта, которые выводят версии одного сигнала ШИМ с программируемой зоной перекрытия между ними, как серия SAM7S от Atmel:

Внешние цепи защиты от сквозных пробоев

Если вам нужно сгенерировать вышеуказанные формы сигналов извне, вы можете сделать это, например, с помощью следующей схемы:

Он использует схемы R / C для задержки фронтов двух выходов и диоды, чтобы гарантировать задержку только одного из двух фронтов.Инверторы с триггером Шмитта необходимы для четкого определения точки переключения выхода из-за медленного изменения выхода цепи дистанционного управления. Временная диаграмма схемы следующая:

Вы можете увидеть, как эта схема воспроизводит те же неперекрывающиеся выходы, которые мы видели в конце предыдущей главы. Задержку спадающего фронта OUT1 можно рассчитать следующим образом:

т _dout1 = –R ₁ C ₁ ln (V _tl / V _oh )

, где V _oh — выходное напряжение высокого уровня входного затвора, а V _tl — напряжение триггера низкого уровня триггера Шмитта.Точно так же задержка нарастающего фронта OUT2 следующая:

т _dout2 = –R ₂ C ₂ ln (1-V _th / V _oh )

, где V _th — триггерное напряжение высокого уровня триггера Шмитта.

У многих схем триггера Шмитта нижнее и верхнее пороговые напряжения установлены на 1/3 и 2/3 между 0 и V _oh , обе временные задержки в конечном итоге составляют примерно R ₁ C ₁ и R ₂ C ₂ соответственно.

Входной вентиль (G ₁ ) во многих случаях может быть драйвером вывода вывода ШИМ, особенно в логике CMOS. Многие драйверы мостов имеют входные каскады триггера Шмитта, поэтому, если полярность входа работает правильно, выходные буферы (G ₂ , G ₃ и G ₄ ) также могут быть исключены. Даже если нет, микросхема триггера Шмитта с шестью логическими элементами, как и один из многих вариантов микросхемы 7414, обеспечивает решение с одной микросхемой (очевидно, что обычные инверторы также могут быть триггерами Шмитта, они просто не должны быть). .

Наконец, эта схема не обеспечивает четких высоких логических уровней в B1 и низких логических уровней в B2 из-за прямого падения напряжения на диодах. Из-за этого необходимо использовать относительно высокое напряжение питания, иначе сигнал может не очистить обе точки срабатывания триггеров Шмитта во время их фронтов. При очень низких напряжениях питания аналогичная, но другая техника с использованием драйверов с открытым стоком или дискретных полевых транзисторов может использоваться для создания асимметричных задержек на переднем и заднем фронтах:

Есть много других методов, в зависимости от того, какие ресурсы у вас есть.Например, здесь используется один элемент синхронизации R / C для генерации обоих типов задержек:

Давайте еще раз рассмотрим шаблоны управления из предыдущей главы! Вы видели, что некоторые из четырех сигналов привода постоянны во время циклов, некоторые переключаются. Мы можем использовать упрощенные обозначения для описания различных режимов. Назовем внешний сигнал PWM , который равен 1 во время включения и 0 во время отключения. Другой сигнал, \ PWM , делает обратное.Не будем забывать, что эти сигналы не являются точными инвертированными версиями друг друга из-за ранее упомянутого требования защиты от сквозного прохода. Давайте также создадим сигнал DIR , который равен «1» для прямого направления и «0» для обратного. Напротив — \ DIR . Обратите внимание, что при изменении направления такое же изменение без перекрытия должно наблюдаться и для этой пары сигналов, поэтому \ DIR — это не просто перевернутая версия DIR. В этом обозначении режимы привода следующие:

Блокировка противофазного привода
Q1_CTRL	ШИМ
Q2_CTRL	\ ШИМ
Q3_CTRL	\ ШИМ
Q4_CTRL	ШИМ

Знак-величина привода	Низкий ток отключения	время отключения высокого напряжения
Q1_CTRL	ШИМ	DIR
Q2_CTRL	\ ШИМ	\ DIR
Q3_CTRL	\ DIR	\ ШИМ
Q4_CTRL	DIR	ШИМ

Асинхронный знак-величина	прямое, низкое время отключения, ток	вперед, время отключения высокого напряжения	обратный, низковольтный ток отключения	реверс, время отключения высокого напряжения
Q1_CTRL	ШИМ	DIR	DIR	DIR
Q2_CTRL	\ DIR	\ DIR	\ DIR	ШИМ
Q3_CTRL	\ DIR	\ DIR	ШИМ	\ DIR
Q4_CTRL	DIR	ШИМ	\ DIR	\ DIR

Вы можете видеть, что в зависимости от режима привода, маршрутизация управляющего сигнала может быть фиксированной или должна зависеть от выбранного пути проводимости тока во время покоя (что может быть решением времени разработки).В случае асинхронного управления знаками, маршрутизация сигнала должна быть динамической, поскольку даже изменение направления привода изменяет маршрутизацию сигнала ШИМ.

Это может быть или не быть проблемой, многие микроконтроллеры имеют достаточно гибкие выводы ввода / вывода, которые делают возможными все режимы без внешней логики. Однако во многих случаях для поддержки асинхронного привода со знаковой величиной требуется четыре генератора ШИМ внутри микроконтроллера, так как может оказаться невозможным получить один источник ШИМ на нескольких настраиваемых выводах.

Еще одно интересное наблюдение заключается в том, что асинхронный знак-величина не использует сигнал \ PWM. Как следствие, это не зависит от правильной настройки окна защиты от сквозного прохода на выходе PWM, поэтому, если ваш микроконтроллер не поддерживает сигналы PWM без перекрытия и ваш драйвер FET также не поддерживает защиту от сквозного прохода, этот привод режим может по-прежнему быть вам доступен.

На каждом из четырех полевых транзисторов (и их задерживающих диодах) есть два типа потерь, которые выделяют тепло:

• Статические потери, которые просто равны I ² R _{dson, умноженному на} их процент проводимости за цикл для полевых транзисторов, и V _f I, умноженному на их процент проводимости за цикл для улавливающих диодов.
• Динамические потери, которые сложнее вычислить, но они связаны с тем, как часто устройство включается или выключается, и сколько оно тратит между состояниями «включено» и «выключено». Динамические потери на улавливающих диодах связаны с размером окна защиты от сквозного прохода и фактическим временем включения и выключения полевых транзисторов.

Средние статические потери между четырьмя устройствами зависят только от режима привода и рабочего цикла. Средние динамические потери зависят от частоты переключения, времени включения и выключения и размера окна защиты от сквозного прохода.Однако в зависимости от режима привода генерируемое тепло неравномерно распределяется между четырьмя полевыми транзисторами и диодами.

Мы видели, что в различных режимах привода переключается разное количество полевых транзисторов:

• Для блокировки противофазного привода все четыре полевых транзистора переключаются
• Для знакового привода переключаются два полевых транзистора
• Для асинхронного привода со знаковой величиной переключается только один полевой транзистор

Это означает, что в режиме знакопогрузки переключающие полевые транзисторы будут иметь больше динамических потерь (тепла), чем не переключающиеся.Принимая во внимание статические потери, легко увидеть, что, например, в нашем предыдущем случае прямого движения Q3 и Q4 вместе будут рассеивать больше тепла, чем Q1.

Для асинхронного привода со знаковыми величинами асимметрия еще более очевидна: в этом случае (тот же пример прямого привода) Q3 никогда не открывается, но проводит ток во время отключения через свой основной диод. Поскольку потери на таком диоде обычно выше, чем на самом полевом транзисторе, он рассеивает даже больше тепла, чем в предыдущем случае.

Наконец, для обоих типов знаково-величинного возбуждения есть один полевой транзистор, который вообще никогда не проводит.

Эти дисбалансы усложняют тепловую конструкцию моста. Было бы лучше, если бы мы могли более равномерно распределять тепло по четырем устройствам. Мы можем сделать это, конечно, механически, установив их на тот же радиатор, но есть и электрические способы сделать ситуацию более сбалансированной.

Замок противофазного привода

Мы только что обсуждали, что в синхронизированном противофазном приводе все четыре полевых транзистора включаются и выключаются в каждом цикле.Ток двигателя проходит через полевые транзисторы как во включенном, так и в выключенном состоянии. Это означает, что мы не можем реально оптимизировать распространение тепла в этом режиме: динамические потери уже распределены равномерно, а статические потери зависят только от времени проводимости переключателей, которое зависит от рабочего цикла ( d ). Тем не менее, давайте рассмотрим поведение моста в этом режиме, чтобы нам было с чем сравнить другие варианты.

В блокированном противофазном приводе времена проводимости в процентах от времени цикла следующие:

1 квартал	д / 2
2 квартал	100% -d / 2
3 квартал	100% -d / 2
4 квартал	д / 2

Это почти так же хорошо, как и получается, с (статическим) тепловыделением, равномерно распределенным между всеми транзисторами в состоянии покоя (обратите внимание, что для этого режима привода 50% рабочего цикла соответствует холостому ходу).Чем дальше мы отходим от положения холостого хода, тем больше дисбаланс между полевыми транзисторами.

Для динамических потерь нам просто нужно повторить таблицу переключения и взглянуть на нее еще раз:

Блокировка противофазного привода, FWD	Своевременно	Время отдыха
Q1_CTRL	1	0
Q2_CTRL	0	1
Q3_CTRL	0	1
Q4_CTRL	1	0

Вы видите, что, как мы уже говорили, все четыре устройства включаются и выключаются во время цикла, поэтому каждое видит два переходных процесса и связанные с ними динамические потери.

Знак-величина привода

Давайте теперь посмотрим на знаковый двигатель! В приведенном выше примере привода времена проводимости для трех полевых транзисторов следующие:

1 квартал	100%
2 квартал	0%
3 квартал	100% -d
4 квартал	д

При подробном обсуждении мы увидели, что существует два возможных (прямых) режима работы.Они различаются по способу обработки тока отключения: один передает его через транзисторы на верхней стороне, а другой — через транзисторы на нижней стороне. Версия с низкой проводимостью имеет следующие времена проводимости:

1 квартал	д
2 квартал	100% -d
3 квартал	0%
4 квартал	100%

Идея заключается в следующем: поиграем между двумя рабочими режимами в последующих циклах.Таким образом, мы получаем следующие общие времена проводимости:

1 квартал	50% + d / 2
2 квартал	50% -d / 2
3 квартал	50% -d / 2
4 квартал	50% + d / 2

Вы можете видеть, что среднее время проводимости распределяется гораздо более равномерно, на самом деле, при работе с ШИМ 0% все четыре полевых транзистора проводят в среднем половину времени.Это максимально усредняет статические потери, связанные с проводимостью между полевыми транзисторами, и достигает того же числа, что и для противофазного привода с синхронизацией (здесь рабочий цикл составляет от 0% до 100% для прямого направления, 0% — это состояние ожидания). Комбинированный элемент управления выглядит так:

Знак-величина привода, FWD, комбинированный	1-й цикл		2-й цикл
	Своевременно	Время отдыха	Своевременно	Время отдыха
Q1_CTRL	1	1	1	0
Q2_CTRL	0	0	0	1
Q3_CTRL	0	1	0	0
Q4_CTRL	1	0	1	1

Как вы можете видеть, каждый полевой транзистор включается и выключается ровно один раз в течение двух циклов, поэтому в каждом цикле есть два события включения и два события выключения.Это то же самое число, что и у оригинального привода знаковой величины, что означает, что общие динамические потери такие же. Однако теперь динамические потери равномерно распределены между всеми четырьмя полевыми транзисторами. Конечно, аналогичная схема двухтактного привода может быть создана и для обратного направления.

У этого шаблона управления есть два недостатка, один довольно очевидный, а другой немного более тонкий. Самым очевидным является то, что нам нужна возможность управлять мостом по-разному в нечетных и четных циклах, поэтому нам нужно ввести некую «память» или «состояние» в схему управления.Если сигналы генерируются HW PWM-контроллерами внутри микроконтроллера, такое состояние может или не может быть возможным ввести.

Менее очевидная сложность заключается в том, что в этом режиме привода больше нет состояния отключения питания. При рабочем цикле 0% полевые транзисторы все еще переключаются, поэтому управляющие сигналы не статичны.

Последним преимуществом реализации этого более комбинированного режима управления является то, что вы можете легко использовать N-канальные драйверы MOSFET на высокой стороне. Помните, что мы обсуждали, что эти драйверы конфигурации начальной загрузки не могут использоваться для постоянного открытия полевых транзисторов верхнего плеча.В этих сложных режимах управления все четыре полевых транзистора переключаются, так что это больше не проблема. Другая проблема с этими драйверами, что они не могут использоваться со 100% -ным рабочим циклом, все еще остается, с этим мало что можно сделать.

Привод знаково-размерный асинхронный

Теперь давайте рассмотрим другой режим движения со знаковой величиной. Здесь у нас есть дополнительная сложность, которую следует учитывать, а именно то, что ток отключения проходит через один из внутренних диодов, а не через полевой транзистор.Чтобы равномерно распределить тепло по четырем устройствам, необходимо построить схему из четырех циклов:

Знак-величина привода, FWD, комбинированный	1-й цикл		2-й цикл		3-й цикл		4-й цикл
	Своевременно	Время отдыха	Своевременно	Время отдыха	Своевременно	Время отдыха	Своевременно	Время отдыха
Q1_CTRL	1	1	1	0	1	0	1	0
Q2_CTRL	0	0	0	0	0	0	0	1
Q3_CTRL	0	0	0	1	0	0	0	0
Q4_CTRL	1	0	1	0	1	1	1	0

Здесь в первом и втором циклах используется проводимость в отключенном состоянии на стороне высокого напряжения, во вторых двух циклах используется сторона низкого напряжения.Разница между первым и вторым циклами заключается в том, проводит ли Q1 или Q3. Точно так же 3-й и 4-й циклы изменяют проводимость между Q2 и Q4.

Вы можете видеть, что этот шаблон не выравнивает динамические потери: Q1 и Q2 переключаются в среднем 3/2 раза за цикл, тогда как Q1 и Q2 переключаются только 1/2 раза в среднем. Обычно это не большая проблема при скоростях переключения обычного H-моста.

Еще важнее то, что он равномерно распределяет тепло, выделяемое током отключения, через улавливающие диоды.Во многих случаях это самый большой источник тепла в мосте с асинхронным знакопеременным приводом.

Из-за этого, хотя этот шаблон управления, очевидно, еще сложнее сгенерировать, это еще более важно.

Конечно, как и в предыдущем случае, мы теряем неотъемлемое состояние отключения питания, поэтому, если используется этот сложный режим управления, состояние отключения необходимо будет восстановить, создав его извне.

Наконец, как и раньше, этот более сложный цикл позволяет использовать N-канальные драйверы верхнего плеча с начальной загрузкой, что в противном случае было бы ограничивающим фактором в асинхронном приводе с величиной знака.

В этой статье я рассмотрел некоторые высокоуровневые проблемы управления H-мостами. Я показал, как маршрутизировать сигнал ШИМ, и представил несколько сложных многоцикловых схем возбуждения, которые распределяют тепло более равномерно с четырьмя полевыми транзисторами и их диодами, которые упрощают тепловую расчету. Мы потратили некоторое время на обсуждение необходимости динамической защиты от сквозного пробоя и способов их реализации.

Следующая часть серии будет посвящена различным функциям безопасности, которые должен будет использовать хорошо спроектированный H-образный мост.Сюда входит защита самого моста, нагрузки и источника питания, а также его механической среды.

Венский мост

• Изучив этот раздел, вы должны уметь:
• • Понять работу мостовой схемы Вина.
• • Рассчитайте частоту генератора моста Вина.
• • Понять взаимосвязь между усилением и фазой в генераторе моста Вина.
• • Признайте необходимость контроля над усилением.

Схема моста Вены

Для частот намного ниже 1 МГц RC-генераторы становятся более практичными, чем типы LC из-за физического размера и стоимости катушек индуктивности и конденсаторов, необходимых для низких частот. Однако проблема возникает с RC-генераторами, когда требуется переменная частота.

В генераторах LC одна настроенная цепь управляет частотой, которая может быть изменена простым изменением либо одиночной катушки индуктивности, либо одиночного конденсатора.Частота колебаний в RC-типах, таких как генератор фазового сдвига, регулируется с помощью нескольких RC-комбинаций для получения правильной величины фазового сдвига на требуемой частоте.

Следовательно, чтобы изменить частоту, необходимо одновременно изменить значение как минимум трех компонентов, резисторов или конденсаторов. Несмотря на то, что возможно производство групповых переменных конденсаторов, размер конденсаторов, необходимых для низких (например, звуковых) частот, означает, что конденсаторы должны быть физически слишком большими, чтобы их можно было применить на практике.

Также возможно изготовить несколько переменных резисторов, но гораздо сложнее обеспечить достаточно точное отслеживание таких компонентов, т. Е. Поскольку сопротивление нескольких резисторов меняется, каждый из них должен изменять свое сопротивление с одинаковой скоростью. Снова стоимость подходящих компонентов становится непрактичной для многих целей.

Кроме того, можно создать генераторы с мостом Вина, имеющие очень низкие уровни искажений по сравнению с конструкциями с фазовым сдвигом.

Венский мост

Рис. 3.3.1 Венский мост

Первоначальная схема моста Вина, показанная на рис. 3.3.1, была разработана в 1891 году с целью точного измерения номиналов конденсаторов. Например, чтобы найти неизвестное значение C1, когда известны другие значения компонентов, через цепь подается сигнал переменного тока, а значение другого компонента (например, R1) изменяется с помощью калиброванного потенциометра. В какой-то момент мост «уравновесится», когда соотношение сопротивлений в плече R3 / R4 совпадает с соотношением импедансов в двух половинах плеча, включая C1, R1, C2 и R2.Об этом будет свидетельствовать то, что обе стороны «моста» амперметра имеют одинаковый потенциал, поэтому прибор показывает нулевой ток. На этом этапе можно рассчитать номинал неизвестного конденсатора C1.

Второй вариант использования моста Вина — измерение неизвестной частоты. Если все значения компонентов известны, ту же процедуру балансировки моста можно использовать для измерения путем расчета частоты подаваемого переменного тока.

Рис. 3.3.2b Мост Вина с контролем частоты

Фиг.3.3.2a Базовый осциллятор с мостом Вина

Когда мост Вина используется в генераторе R1 C1 и R2 C2, регулирующем частоту, другие резисторы (R3 и R4 в мостовой схеме на рис. 3.3.1) заменяются резистором обратной связи (R3) и регулятором усиления ( R4) неинвертирующего усилителя, как показано на рис. 3.3.2a. Преимущество использования этой схемы в генераторе моста Вина заключается в том, что теперь можно легко управлять частотой, заменив R1 и R2 на двухсекционный переменный резистор, как показано на рис.3.3.2b.

Секция схемы, показанная на рис. 3.3.2b, фактически представляет собой два RC-фильтра, верхних и нижних частот, где R1 = R2 и C1 = C2. Совместное действие этих фильтров состоит в формировании полосового фильтра с высоким импедансом на одной конкретной частоте, который можно рассчитать по формуле:

Пример (R = 100 кОм C = 1 нФ):

Рис. 3.3.3 Коэффициент усиления и фазовая характеристика сети моста Вина

Как видно из кривой отклика фильтра на рис.3.3.3, фильтр также является схемой управления фазой. Наблюдается резкое изменение фазового соотношения между входом и выходом около частоты колебаний (ƒ _osc ). Однако при _osc максимальное усиление (показано зеленым) и нулевой сдвиг фазы (показано синим) совпадают.

Поскольку схема фазового сдвига является частью контура положительной обратной связи неинвертирующего усилителя, в результате положительная обратная связь будет возникать только на частоте колебаний (ƒ _osc ).Условия для генерации колебаний в любом осцилляторе заключаются в том, что должна быть положительная обратная связь и коэффициент усиления замкнутого контура 1.

Обратите внимание, что коэффициент усиления фильтра при _osc составляет –9,5 дБ или 1/3, поэтому, чтобы получить коэффициент усиления замкнутого контура, равный 1, неинвертирующий усилитель должен иметь коэффициент усиления 3. При правильном усилении и нулевых градусах фазовый сдвиг, поэтому цепь будет колебаться. Однако, чтобы колебания начинались при включении, должен присутствовать некоторый шум на _osc (не проблема, поскольку любой усилитель будет иметь некоторый шум в широком спектре частот), а начальное усиление должно быть немного выше, чем 3.

Генератор с мостом Вина выдает синусоидальный сигнал с очень низким уровнем искажений, но если коэффициент усиления замкнутого контура усилителя остается больше 1 (3 x 1/3) после работы генератора, амплитуда колебаний будет продолжать увеличиваться, приводя в движение усилитель в сторону насыщения и вызывает искажения. Ясно, что существует потребность в некоторой форме контроля амплитуды, чтобы избежать искажений.

Разработка осциллятора моста Вина

Рис. 3.3.4 Аудиогенератор Hewlett Packard 200C Wien Bridge

Хотя мост Вены существовал с 1891 года, только в 1939 году Уильям Хьюлетт из Стэнфордского университета включил его в практический генератор синусоидальной волны звуковой частоты, который имеет низкие искажения и переменную частоту, а также стабильную амплитуду.Это было достигнуто за счет включения обычной лампы накаливания для управления усилением усилителя. В сотрудничестве с однокурсником Дэвидом Паккардом была создана фирма Hewlett Packard для производства (первоначально в гараже Дэйва Паккарда) полезного, недорогого и очень успешного генератора аудиосигналов.

Цепь лампы

Схема, разработанная Биллом Хьюлеттом для его магистерской диссертации в Стэнфордском университете, вводила в схему саморегулирующуюся отрицательную обратную связь для автоматического управления амплитудой колебаний, позволяя начальное усиление больше 3, а затем автоматически уменьшать ровно до 3.