Wie ist die elektrische Anlage des Bauaufzugs ausgelegt, um Überlastungen und Kurzschlüsse zu vermeiden?

1. Überlastschutzgeräte

Der Überlastschutz ist eine entscheidende Funktion, um sicherzustellen, dass das Hebezeug innerhalb seiner Nennkapazität arbeitet, wodurch mögliche Schäden an elektrischen Komponenten verhindert und die Sicherheit der Arbeiter gewährleistet wird. Überlastschutzvorrichtungen sind sowohl in die mechanischen als auch elektrischen Systeme des Hebezeugs integriert und verfügen über spezielle Sensoren und Relais, die lastbedingte Belastungen erkennen und darauf reagieren sollen.

Überlastsensoren und Wägezellen: Ein Lastsensor (oder Wägezelle) ist typischerweise ein Dehnungsmessstreifen, der das Gewicht der angehobenen Last misst. Es funktioniert, indem es die durch die Last verursachte mechanische Belastung in ein elektrisches Signal umwandelt, das von der Steuerung des Hebezeugs interpretiert werden kann. Diese Lastsensoren liefern Echtzeitdaten über das Gewicht der Ladung. Wenn die Last einen vorprogrammierten Schwellenwert überschreitet (z. B. die Nennkapazität des Hebezeugs), löst das System automatisch einen Alarm aus oder stoppt die Bewegung des Hebezeugs. Dies verhindert eine weitere Belastung des Motors, des Getriebes und der Hebezeugstruktur und stellt sicher, dass das Hebezeug nicht über seine sichere Arbeitslast (SWL) hinaus angehoben wird, was zu katastrophalen Schäden am Hebezeug führen und das Unfallrisiko erhöhen könnte.

Elektronische Überlastrelais: Diese Relais dienen zur Erkennung einer abnormalen Stromaufnahme des Hubmotors. Überlastbedingungen sind oft durch eine übermäßige Stromaufnahme gekennzeichnet, die auftreten kann, wenn das Hebezeug versucht, eine Last zu heben, die schwerer als seine Nennkapazität ist. Das Überlastrelais erkennt, wenn der Strom einen bestimmten Schwellenwert überschreitet und zeigt so an, dass der Motor unter Überlastung steht. Bei Erkennung einer Überlastung löst das Relais aus, unterbricht den Stromkreis und verhindert, dass der Motor unter unsicheren Bedingungen weiterläuft. Dies ist besonders wichtig, da anhaltende Überlastbedingungen zum Durchbrennen des Motors, zur Überhitzung oder sogar zur Brandgefahr führen können.

Überlastbegrenzungsfunktionen: In einigen modernen Hebezeugsystemen reicht der Überlastschutz bis zur Begrenzung der Betriebsgeschwindigkeit, wenn ein Überlastzustand erkannt wird. Das Hebezeug kann die Hubgeschwindigkeit automatisch verlangsamen oder reduzieren, um Schäden am Hebemechanismus oder Motor zu vermeiden. Diese Systeme sind typischerweise in den Frequenzumrichter (VFD) des Hebezeugs integriert und ermöglichen so eine reibungslose Anpassung der Betriebsparameter an die Lastbedingungen. Diese schrittweise Reduzierung der Geschwindigkeit sorgt für einen sichereren Betrieb und gibt dem Bediener Zeit, die Situation zu korrigieren, wodurch eine weitere Belastung des Hebezeugs vermieden wird.

2. Kurzschlussschutz

Kurzschlüsse gehören zu den gefährlichsten Fehlern, die in jedem elektrischen System auftreten können, und Hebezeuge bilden da keine Ausnahme. Ein Kurzschluss entsteht, wenn ein unbeabsichtigter Weg mit geringem Widerstand entsteht, der einen plötzlichen Stromstoß verursacht. Dies kann zu Bränden, Geräteschäden und sogar Verletzungen führen. Um das Risiko von Kurzschlüssen zu verringern, sind Bauaufzüge mit mehreren Schutzschichten ausgestattet.

Leistungsschalter: Ein Leistungsschalter ist ein automatischer elektrischer Schalter, der auslöst, wenn der Strom im Stromkreis einen voreingestellten Grenzwert überschreitet. Diese schnelle Reaktion verhindert, dass die Verkabelung, der Motor und die Steuerkomponenten des Hebezeugs durch übermäßigen Strom beschädigt werden. Leistungsschalter sind für den Schutz vor Überlast und Kurzschlüssen unerlässlich. Im Falle eines Kurzschlusses unterbricht der Leistungsschalter die Stromversorgung, isoliert den fehlerhaften Stromkreis und verhindert weitere elektrische Schäden. Leistungsschalter sind oft sowohl für sofortige als auch für verzögerte Auslösung ausgelegt, um unterschiedliche Fehlerbedingungen zu berücksichtigen und sicherzustellen, dass das Hebezeug unter normalen Bedingungen betriebsbereit bleibt, sich aber im Fehlerfall selbst schützen kann.

Sicherungen: Sicherungen bieten einen zusätzlichen Schutz, obwohl sie im Gegensatz zu Leistungsschaltern ausgetauscht werden müssen, sobald sie durchgebrannt sind. Sicherungen enthalten einen Metalldraht oder -faden, der schmilzt, wenn der Strom einen sicheren Grenzwert überschreitet. Dadurch wird der fehlerhafte Stromkreis effektiv von der Stromversorgung getrennt und weitere Schäden am System verhindert. Sicherungen werden häufig in kritischen Komponenten des elektrischen Systems wie dem Motor oder der Steuerplatine eingesetzt und dienen dazu, die Stromversorgung bei Überstrom oder Kurzschluss schnell zu unterbrechen. Ihr Hauptvorteil besteht darin, dass sie einfach, zuverlässig und kostengünstig sind.

Fehlerstromschutzschalter (RCDs): Fehlerstromschutzschalter (RCDs) sind ein weiteres wichtiges Sicherheitsmerkmal. Diese Geräte überwachen den Stromfluss durch die stromführenden und neutralen Leiter des Hebezeugs. Bei einem Ungleichgewicht, beispielsweise wenn Strom durch die Erde fließt (was auf ein Leck oder einen Kurzschluss hinweist), löst der RCD aus und unterbricht die Stromversorgung. Dies bietet einen zusätzlichen Schutz vor Fehlern, die von herkömmlichen Leistungsschaltern oder Sicherungen möglicherweise nicht erkannt werden, insbesondere bei fehlerhafter Isolierung oder beschädigter Verkabelung. RCDs sind in Umgebungen mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, wie z. B. auf Baustellen, wo das Risiko eines Stromschlags erhöht ist, von entscheidender Bedeutung.

3. Überspannungsschutz

Elektrische Überspannungen können durch verschiedene Faktoren wie Blitzeinschläge, das Schalten von Stromkreisen oder Schwankungen im Stromnetz verursacht werden. Diese Überspannungen können erhebliche Schäden an den elektrischen Komponenten des Hebezeugs verursachen, insbesondere an empfindlichen Mikroprozessoren, Bedienfeldern und Motortreibern. Zum Schutz vor diesen Risiken sind Bauaufzüge mit Überspannungsschutzsystemen ausgestattet.

Überspannungsschutz (Überspannungsableiter): Überspannungsableiter werden in die elektrischen Versorgungsleitungen eingebaut, um empfindliche elektrische Komponenten vor plötzlichen Spannungsspitzen zu schützen. Sie leiten die überschüssige Energie von der Überspannung auf den Boden um und neutralisieren so effektiv die Gefahr, dass eine Hochspannungsspitze die Steuersysteme oder Motoren des Hebezeugs erreicht. Überspannungsableiter haben in der Regel eine Hochspannungsschwelle, bei der sie auslösen, und sie sind für die Bewältigung großer Energiemengen ausgelegt, beispielsweise durch einen Blitzeinschlag oder einen Stromstoß von in der Nähe befindlichen Geräten.

Transientenspannungsunterdrücker (TVS): TVS-Dioden werden verwendet, um transiente Spannungsspitzen zu begrenzen und Hochspannungsstöße zu absorbieren, bevor sie das Gerät beschädigen können. Diese Entstörer sind besonders wirksam beim Schutz empfindlicher elektronischer Komponenten wie der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), Sensoren und Frequenzumrichter (VFDs). Sie sind so konzipiert, dass sie sofort reagieren und die Überspannung auf ein sicheres Niveau begrenzen. TVS-Geräte werden häufig in Verbindung mit Überspannungsableitern verwendet, um einen umfassenden Schutz für das gesamte elektrische System des Aufzugs zu gewährleisten.

4. Strombegrenzung und Motorschutz

Der Motor ist eine der kritischsten Komponenten von Bauaufzug . Der Schutz des Motors vor Überstromzuständen und die Sicherstellung, dass er innerhalb sicherer Parameter arbeitet, ist für die Vermeidung von Schäden und die Aufrechterhaltung der langfristigen Leistung von entscheidender Bedeutung.

Sanftstarter: Sanftstarter sind Geräte, die zur Steuerung des Anlaufstroms des Motors verwendet werden und so den Einschaltstrom reduzieren, der normalerweise mit dem Anlaufen des Motors einhergeht. Dies ist besonders wichtig für Motoren mit hohen Nennleistungen, da ein übermäßiger Einschaltstrom zu elektrischer Belastung und Schäden an den Motorwicklungen und zugehörigen Komponenten führen kann. Ein Softstarter erhöht die Spannung zum Motor schrittweise, sorgt für einen sanften Start und reduziert die mechanische Belastung des Antriebssystems des Hebezeugs erheblich. Softstarter tragen außerdem dazu bei, Spannungsspitzen im Stromnetz zu reduzieren und so zur Gesamtenergieeffizienz des Systems beizutragen.

Motorschutzrelais: Diese Relais überwachen kontinuierlich die elektrischen Parameter des Motors, einschließlich Stromaufnahme, Spannung und Temperatur. Bei abnormalen Messwerten – etwa zu hoher Stromaufnahme, Überhitzung oder Spannungsschwankungen – trennt das Motorschutzrelais den Motor von der Stromversorgung. Dadurch wird verhindert, dass der Motor unter unsicheren Bedingungen arbeitet, die zu einem Ausfall führen könnten. Fortschrittliche Motorschutzrelais verfügen außerdem über einen thermischen Überlastschutz, der sowohl die Last als auch die Betriebsbedingungen im Laufe der Zeit berücksichtigt und so eine Überhitzung bei längerem Betrieb verhindert.

Überspannungs- und Unterspannungsschutz: Der Überspannungsschutz verhindert Schäden am Motor, wenn die Versorgungsspannung sichere Werte überschreitet, während der Unterspannungsschutz sicherstellt, dass der Motor nicht unter einem bestimmten Spannungsniveau läuft, was zu einem unzureichenden Drehmoment oder einem ineffizienten Betrieb führen könnte. Beide Schutzmaßnahmen sind von entscheidender Bedeutung, da der Betrieb außerhalb der angegebenen Spannungsgrenzen zu Motorausfällen, verminderter Leistung und erhöhtem Verschleiß elektrischer Komponenten führen kann. Diese Schutzmechanismen werden durch Spannungsrelais implementiert, die den Motor abschalten, wenn die Versorgungsspannung außerhalb des akzeptablen Bereichs fällt, und so dazu beitragen, die Lebensdauer des Motors zu verlängern.

5. Erdung und Erdung

Eine ordnungsgemäße Erdung und Erdung des elektrischen Systems ist für die Sicherheit von entscheidender Bedeutung. Sie sorgen dafür, dass elektrische Fehler wie Kurzschlüsse oder Kriechströme sicher zur Erde abgeleitet werden, wodurch die Gefahr eines Stromschlags für Bediener und Brandrisiken aufgrund elektrischer Fehler vermieden werden.

Erdschlussschutz: Der Erdschlussschutz soll erkennen, wenn Strom über einen unbeabsichtigten Weg zur Erde fließt, beispielsweise wenn ein elektrisches Kabel eine leitende Oberfläche berührt oder wenn die Isolierung versagt. Erdschlussschutzsysteme verwenden Erdschlussrelais (ELRs) oder Fehlerstromschutzschalter (RCCBs), um solche Fehler zu erkennen und die Stromversorgung sofort zu unterbrechen. Durch die Bereitstellung eines Pfads zur Erde stellen diese Systeme sicher, dass sich in stromführenden Teilen des Hebezeugs keine Fehlerströme aufbauen, und verhindern so einen Stromschlag für Arbeiter.

Erdung der Ausrüstung: Alle Metallteile des Hebezeugs, wie Rahmen, Fahrgestell und alle zugänglichen leitfähigen Komponenten, sind mit einer Erdung verbunden. Dadurch wird sichergestellt, dass, wenn ein Teil des elektrischen Systems des Hebezeugs aufgrund eines Fehlers unter Spannung steht, der elektrische Strom sicher in den Boden fließt und nicht durch einen Bediener oder Geräte. Eine ordnungsgemäße Erdung ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass Arbeiter, die das Hebezeug bedienen, nicht mit potenziell gefährlicher elektrischer Energie in Kontakt kommen.