جرثقیل سقفی یک از مهم‌ترین تجهیزات جابه‌جایی مواد در صنایع سنگین و کارگاه‌ها به حساب می‌آید. این جرثقیل‌ها معمولاً شامل یک پل متحرک، کالسکه و قلاب یا وینچ هستند که با کمک موتورهای الکتریکی حرکت می‌کنند. با استفاده از این وسیله و سیستم الکتریکی آن که شامل دو مدار مجزا قدرت و فرمان می‌باشد، می‌توان به کنترل حرکت و سرعت موتورها مشغول شد. طراحی صحیح این مدارها علاوه بر افزایش کارایی، ایمنی کار را نیز تضمین می‌کند.

نقشه مدار فرمان و قدرت جرثقیل

 

معرفی مدار قدرت

مدار قدرت در واقع مسیر اصلی عبور جریان الکتریکی با ولتاژ و جریان بالا به سمت موتور می‌باشد. این مدار را معمولا به صورت سه فاز طراحی کرده و از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که در ادامه آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

  • منبع تغذیه سه‌فاز: برق ورودی مدار از شبکه به صورت سه فاز تامین می‌شود و این ولتاژ مستقیما به تجهیزات قدرت منتقل می‌شود و سپس به موتور می‌رسد.
  • کلید یا فیوز اصلی: این دستگاه وظیفه محافظت اولیه را در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار را بر عهده دارد. جهت تامین این بخش می‌توان از کلید هوایی و یا کلید اتوماتیک استفاده نمود.
  • کنتاکتورهای قدرت: این کنتاکتور با فرمان مدار فعال و یا غیرفعال می‌شود و وظیفه کنترل قطع و وصل جریان موتور را برعهده دارد.
  • رله حرارتی: رله نقش حیاتی در جلوگیری از سوختن سیم‌پیچ موتور ایفا می‌کند. این دستگاه در صورت بالا رفتن جریان از حد مجاز موتور، مدار قدرت را قطع می‌کند.
  • موتورهای الکتریکی: این بخش شامل موتور حرکت طولی پل جرثقیل، موتور حرکت عرضی کالسکه و موتور بالابر می‌شود. هر یک از موتورها معمولا از یک کنتاکتور و رله حرارتی مجزا تشکیل شده‌اند.

معرفی مدار فرمان

مدار فرمان یک مسیر ولتاژ پایین‌تر در این سیستم می‌باشد که وظیفه ارسال سیگنال و کنتاکتورها را برعهده دارد. جزئیات این مدار را می‌توان به بخش‌های مختلف تقسیم نمود که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

  • منبع تغذیه مدار فرمان: در این مدار از منبع تغذیه ولتاژ پایین جهت افزایش ایمنی اپراتور استفاده می‌شود و از ترانسفورماتور داخلی و یا منبع DC خارجی تامین می‌شود.
  • شستی استارت: از یک کلید فشاری لحظه‌ای تشکیل شده است که با فشار داد آن، جریان به بوبین کنتاکتور منتقل می‌شود.
  • شستی استاپ: این بخش نیز از کلید لحظه‌ای تشکیل می‌شود و با فشار دادن آن، مسیر فرمان قطع شده و جریان در مدار متوقف می‌شود.
  • کلیدهای تغییر جهت: با استفاده از این کلید می‌توان به تغییر جهت گردش موتور پرداخت و حرکت جرثقیل میسر شود. این بخش معمولا همراه با قفل مکانیکی یا برقی می‌باشد تا از فعال شدن همزمان دو جهت جلوگیری شود.
  • کنتاکت کمکی کنتاکتور: پس از فعال نمودن دکمه استارت، این کنتاکت مسیر فرمان را حفظ کرده تا نیازی به نگه‌داشتن دکمه نباشد.
  • سوئیچ حدی: این قطعه به صورت سری در مسیر فرمان کنتاکتور نصب می‌شود تا باعث توقف خودکار حرکت در انتهای مسیر طولی، عرضی و یا بالابر شود.
  • شستی اضطراری: در زمان‌هایی که خطر یا نقص سیستم، کل مدار فرمان را به سرعت قطع می‌کند.

عملکرد مدار جرثقیل

زمانیکه اپراتور دکمه‌ای را فشار می‌دهد، ولتاژ فرمان از طریق مسیرهای حفاظتی مانند کلید اضطراری و سوئیچ‌های حد به بوبین کنتاکتور می‌رسد. با فعال شدن بوبین، کنتاکتور مدار قدرت را وصل می‌کند و موتور شروع به کار می‌کند. رها کردن دکمه یا فعال شدن یکی از حفاظت‌ها باعث قطع ولتاژ بوبین و خاموش شدن موتور می‌شود. وقتی بوبین کنتاکتور از مدار فرمان برق بگیرد، کنتاکت‌های قدرت بسته می‌شوند و فازهای سه‌گانه از طریق رله اضافه‌بار به موتور می‌رسند. با قطع برق بوبین، مسیر قدرت باز می‌شود و موتور خاموش می‌گردد. مدار قدرت همیشه تحت کنترل مدار فرمان است و بدون دریافت فرمان نمی‌تواند موتور را تغذیه کند. از طرفی قفل‌های مکانیکی و الکتریکی بین کنتاکتورها مانع حرکت در جهت‌های مخالف به طور همزمان می‌شوند.

کاربرد مدار فرمان و قدرت جرثقیل

ترکیب این دو مدار همراه با موتور جرثقیل سه‌فاز القایی به عنوان یک سامانه یکپارچه کنترل و توان عمل می‌کند. همانطور که اشاره کردیم مدار قدرت وظیفه انتقال انرژی الکتریکی به موتورهای محرک را برعهده دارد. مدار فرمان هم به منظور مدیریت عملکرد مدار قدرت طراحی شده است. هماهنگی میان این دو مدار، امکان جابه‌جایی بارهای سنگین را با دقت و ایمنی بالایی فراهم می‌کنند. در ادامه به پرکاربردترین موارد استفاده از مدار قدرت و فرمان جرثقیل می‌پردازیم.

  • یکپارچه‌سازی با سیستم اتوماسیون: این مدار را می‌توان به کنترلر هوشمند یا PLC موجود در یک خط اتوماتیک متصل شود و امکان برنامه‌ریزی حرکت و توقف دقیق را براساس سیگنال‌های سنسورها و یا ورودی‌های دیگر برای سیستم فراهم نماید.
  • جابه‌جایی بار سنگین: وجود این مدار در سیستم باعث می‌شود اپراتور بتواند با دقت بسیار بالایی، بارهای سنگین را حرکت دهد. همچنین به کمک کنترل سرعت که توسط درایو می‌توان به این مدار اضافه نمود، می‌توان جابه‌جایی بارها را بدون ضربه انجام داد.
  • حفاظت از تجهیزات و اپراتور: تجهیزات ابزار دقیق که در این مدار استفاده می‌شود همگی از موتور، گیربکس و اپراتور در برابر خطر محافظت می‌کنند. از سوی دیگر زمانیکه قلاب به بالاترین یا پایین‌ترین نقطه برسد، حرکت به طور اتوماتیک متوقف شده تا از برخورد و پارگی کابل جلوگیری کند.

راه‌های ارتباطی نیک صنعت