Краны

Краны: классификация, электротехническое оснащение и требования к кабельной продукции

Краны представляют собой грузоподъемные машины циклического действия, предназначенные для подъема и перемещения грузов в пространстве, ограниченном конструкцией самого крана. С точки зрения энергетики и электротехники, кран — это сложный электромеханический комплекс, состоящий из силовых цепей, цепей управления, систем безопасности и освещения. Надежность и безопасность его работы напрямую зависят от правильного выбора, монтажа и эксплуатации электротехнической и кабельной продукции.

Классификация кранов по типу конструкции и привода

Классификация кранов определяет специфику их электрооборудования и применяемых кабелей.

• Мостовые краны (опорные и подвесные): Грузозахватный орган подвешен к грузовой тележке, перемещающейся по подвижному мосту. Основные механизмы: подъем груза, перемещение тележки, перемещение моста (крана). Привод всех механизмов — электрический.
• Козловые краны: Конструктивно аналогичны мостовым, но мост установлен на опорные стойки, перемещающиеся по наземным рельсовым путям. Требования к кабелям питания более жесткие из-за работы на открытом воздухе.
• Стреловые краны (башенные, автомобильные, гусеничные, портальные): Грузозахватный орган подвешен к стреле или тележке, перемещающейся по стреле. Основные механизмы: подъем груза, изменение вылета стрелы, поворот, перемещение крана. Могут сочетать электрический, гидравлический и дизельный приводы.
• Консольные краны: Стрела закреплена на колонне или стене. Привод, как правило, электрический.

Система электропривода кранов

Электропривод крановых механизмов характеризуется повторно-кратковременным режимом работы (ПВ% — продолжительность включения), частыми пусками, остановками и реверсами. Основные компоненты:

• Крановые электродвигатели: Серии MTF, MTKF (асинхронные с фазным ротором) и MTH (с короткозамкнутым ротором). Отличаются повышенным скольжением, большим пусковым моментом, конструкцией для подключения кабелей в подвижных сочленениях.
• Тормозные электромагниты: Переменного (серии МО, КМТ) и постоянного тока. Обеспечивают удержание механизма в остановленном состоянии и контролируемое замедление.
• Резисторы и контроллеры: Для пуска, регулирования скорости и торможения двигателей с фазным ротором.
• Системы управления: Командоконтроллеры, кнопочные посты, частотные преобразователи, системы радиоуправления.
• Токоподвод: Система обеспечения электроэнергией подвижных частей крана.

Токоподвод к крану и его механизмам

Организация токоподвода — критически важный узел, определяющий надежность и безопасность. Выделяют несколько основных способов.

1. Гибкий кабель (кабельная каретка)

Применяется для питания грузовой тележки мостовых и козловых кранов, а также для питания крановых троллейных систем от сети. Кабель подвешивается в петлях или укладывается в специальную каретку (тележку), перемещающуюся синхронно с механизмом.

• Требования к кабелю: Высокая гибкость, стойкость к многократным изгибам (циклам перегиба), механическая прочность, маслостойкость, нераспространение горения.
• Рекомендуемые типы: КГ-ХЛ (холодостойкий), КПГУ, КПГ-ХЛ, КПГ-Н, КПГС. Сечение от 2.5 до 95 мм² и более, в зависимости от мощности двигателей.

2. Троллейные системы

Используются для питания мостовых и козловых кранов, а также для питания тележек на больших пролетах. Состоят из изолированных или неизолированных токопроводящих шин (троллеев), по которым скользят токосъемники (коллекторы).

• Типы систем: Открытые (голые) троллеи из профильной стали; закрытые троллейные шинопроводы в металлическом кожухе (например, HFP, E-Line); гибкие троллейные системы (C-образный профиль с внутренним токопроводом).
• Преимущества: Долговечность, надежность, подходят для больших длин перемещения.

3. Кабельные барабаны (кабеленесущие)

Применяются на козловых, портальных кранах и стреловых кранах с электрическим питанием поворотной части (например, на башенных кранах). Обеспечивают намотку/смотку кабеля при перемещении крана или его части.

• Требования к кабелю: Помимо гибкости, важна стойкость к скручивающим и растягивающим нагрузкам, самонесущая конструкция.
• Рекомендуемые типы: Специальные крановые кабели для барабанов, часто с несущим элементом (тросом), например, типа КГ-Т, или кабели с усиленной конструкцией типа КПГУ-Т.

4. Кольцевые токоприемники (токоведущие кольца)

Используются для передачи электроэнергии и сигналов с неподвижной части на поворотную платформу стреловых кранов (башенных, портальных).

Требования к кабельной продукции для кранового оборудования

Кабели, используемые на кранах, работают в экстремальных условиях и должны соответствовать строгим нормам.

• Гибкость и устойчивость к перегибам: Класс гибкости жил не ниже 5 по ГОСТ. Количество циклов перегиба (Biegewechselzahl) — ключевой параметр, указываемый в технических данных (например, 1-5 млн. циклов для кареточных кабелей).

Механическая прочность: Устойчивость к истиранию, давлению, ударам. Наличие брони или усиленной наружной оболочки (опция).

• Климатическое исполнение: Оболочка из морозостойкого ПВХ-пластиката (ХЛ), полиуретана (PUR) или резины, сохраняющей эластичность при низких температурах (до -50°С и ниже).
• Химическая стойкость: Устойчивость к маслу, смазкам, озону, УФ-излучению (для работы на улице).
• Пожарная безопасность: Оболочка из материалов, не распространяющих горение (нг), с пониженным дымовыделением и газокоррозией (LS).
• Конструкция жилы: Многопроволочная, часто по классу 6 (для сверхгибких кабелей управления).
• Цветовая маркировка жил: Четкая и стойкая, соответствующая схемам подключения.

Таблица выбора кабелей для основных узлов крана

Узел крана / Назначение	Условия работы	Рекомендуемые типы кабелей	Ключевые параметры
Питание грузовой тележки (каретка)	Частые изгибы, подвижный подвес, возможен контакт с маслом	КПГУ, КПГ-ХЛ, КПГ-Н, H07RN-F, ÖLFLEX® CLASSIC 110	Высокая гибкость, маслостойкость, ≥ 1 млн. циклов изгиба
Питание механизмов подъема/передвижения на тележке	Подвижная укладка, вибрация	КГ-ХЛ, КГ-Т, H05RR-F, ÖLFLEX® FD 855	Гибкость, стойкость к вибрации, нераспространение горения
Кабельный барабан (питание крана/стрелы)	Намотка/смотка, растяжение, уличные условия	КГ-Т, КПГУ-Т, специальные кабели для барабанов с несущим тросом	Самонесущая конструкция, стойкость к скручиванию, УФ-стойкость
Цепи управления (пульт, датчики)	Многожильные пучки, частые изгибы	КГВВ, КГВЭВ, LIYY, ÖLFLEX® CONTROL 110	Многожильность (до 50 и более жил), экранирование (при необходимости), гибкость
Питание главных троллеев крана	Стационарная прокладка, большие токи	ВВГнг, АВВГ, силовые шинопроводы	Сечение по расчетному току, нераспространение горения

Системы безопасности и их кабельное обеспечение

Электротехническая часть крана включает обязательные системы безопасности, для которых требуются специальные кабели.

• Ограничители грузоподъемности (ОГП): Датчики момента и веса. Используются экранированные кабели для передачи аналоговых сигналов (типа КГВВЭнг или специализированные промышленные), защищенные от помех.
• Концевые выключатели механизмов: Ограничивают крайние положения. Кабели управления (многожильные КГВВ, КГЭВ) или гибкие шлейфы.
• Аварийный останов: Цепь с нормально-замкнутыми контактами, прокладывается отдельным кабелем, дублируется.
• Система освещения и сигнализации: Применяются кабели для стационарной прокладки (ВВГнг-LS) на металлоконструкциях крана и гибкие (КГ) для подвижных светильников на кабине или тележке.

Нормативная база и стандарты

Выбор и эксплуатация электрооборудования и кабелей для кранов регламентируется строгими нормативными документами:

• ГОСТ Р 53780-2010 (ЕН 13001-1:2004): Краны грузоподъемные. Общие принципы обеспечения надежности.
• ПБ 10-382-00: Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.
• ГОСТ 33555-2015 (ЕН 60204-32:2008): Оборудование электротехническое машин и механизмов. Часть 32. Требования к грузоподъемным машинам.
• ГОСТ 30829-2002: Кабели силовые с резиновой изоляцией. Общие технические условия (на КГ, КПГ и т.д.).
• Стандарты МЭК: IEC 60204-32, IEC 60228 (классы гибкости жил).

Соблюдение этих стандартов гарантирует не только работоспособность, но и безопасность персонала и сохранность грузов.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель КПГУ отличается от КГ?

Кабель КПГУ (Кабель Гибкий с Полиуретановой оболочкой) специально разработан для кабельных кареток. Его полиуретановая оболочка обладает значительно более высоким (в 5-10 раз) сопротивлением к истиранию и многократным изгибам по сравнению с обычной резиновой оболочкой кабеля КГ. КПГУ также более стоек к маслу и озону. Для крановых кареток КПГУ является предпочтительным выбором.

Как определить необходимый класс гибкости кабеля для крана?

Класс гибкости определяется конструкцией жилы. Для стационарной прокладки на раме крана подойдет класс 2 (жила из одного или нескольких проволок). Для подключения к двигателям на подвижных узлах — класс 4 или 5. Для кареточного подвеса, гирляндной подвески и многожильных кабелей управления обязателен класс 5 или выше (многопроволочная жила из тонких проволок).

Что такое «цикл перегиба» и как его учитывать?

Цикл перегиба — это одно двойное изгибание кабеля в противоположные стороны на определенный радиус. Параметр «количество циклов перегиба до отказа» указывается производителем для гибких кабелей. Для каретки мостового крана необходимо рассчитать примерное количество циклов за срок службы, исходя из длины хода и интенсивности работы. Для интенсивной работы выбирают кабели с показателем 1-5 млн. циклов.

Можно ли использовать обычный кабель ВВГнг для подключения двигателей на подвижной тележке?

Нет, это категорически запрещено. Кабель ВВГнг имеет монолитную жилу (класс 1) и ПВХ-изоляцию, которая при постоянных изгибах и вибрации быстро растрескается, что приведет к короткому замыканию, отказу оборудования и создаст угрозу возгорания. На любых подвижных соединениях должны применяться только специальные гибкие кабели.

Как выбрать сечение кабеля для кранового электродвигателя?

Сечение выбирается по току с учетом режима работы ПВ% (повторно-кратковременный). Расчетный ток для крановых двигателей берется не из номинальной мощности, а из мощности, соответствующей ПВ=40% или фактическому режиму работы крана. Далее применяются поправочные коэффициенты на группировку кабелей, температуру окружающей среды и способ прокладки. Окончательное сечение должно обеспечивать падение напряжения в пределах нормы (как правило, не более 5% при пуске).

Каковы особенности монтажа кабелей на кране?

Кабели на подвижных трассах должны быть уложены свободно, без натяжения. Радиус изгиба должен быть не менее минимально допустимого, указанного производителем кабеля (обычно 5-10 диаметров). Кабели должны быть защищены от перетирания об острые кромки с помощью втулок, гильз или прокладок. В кабельных каретках необходимо обеспечить правильную укладку и отсутствие перехлестов. Все соединения должны выполняться в герметичных коробках, а кабели на барабанах — с запасом по длине для крайних положений.