Токоподвод к движущемуся оборудованию. Проблемы, решения и перспективы

Настоящая статья — это начало рассказа, а возможно, и большого разговора о способах подвода электроэнергии к подвижному промышленному оборудованию. В ней мы рассмотрим применяемые в наше время системы токоподвода, их различия и взаимозаменяемость. Следует отметить, что данная публикация является популярной, а не научной, но если читателей заинтересуют более точные данные, мы готовы предоставить и их.

Очевидно, что собственник, управляющий, да и каждый сотрудник производственного или логистического предприятия заинтересованы в том, чтобы оно успешно решало задачи своего функционирования, успешно производило необходимые товары и услуги в нужных рынку объёмах. И подъёмное оборудование может стать здесь — для порта, завода, склада, карьера — именно тем слабым звеном, из-за которого лопнет вся производственная цепочка, даже если остальные её звенья работают достаточно эффективно. В самом деле, предприятие получает массу заказов и пытается увеличить объём производства, и… вдруг выходит из строя кран, и вот уже не подать заготовки к станкам, не отгрузить товар клиентам, не переместить многотонную конструкцию к месту монтажа… А это всё — убытки, срыв выполнения заказов, и, как следствие — уход заказчиков к конкурентам. Кроме того, подобная авария несёт ещё и риск производственного травматизма. Согласны, есть тут над чем задуматься?

Итак, рассмотрим вначале все системы токоподвода, существующие в настоящее время на российских предприятиях. Делятся они на три основных типа: кабельные подвесы, кабельные барабаны и троллейные системы. В первом и втором случаях проводником является металлическая жила гибкого кабеля, подвешенного параллельно крановому пути или запасованного в моторный или пружинный барабан; в третьем — металлическая (стальная, медная, алюминиевая) шина. Почему «три основных»? Да потому, что иногда для подвода электроэнергии к крановому или промышленному оборудованию используются прямо-таки экзотические, но, тем не менее, вполне себе функционирующие системы. О достоинствах и областях применения каждого типа систем токоподвода мы поговорим ниже.

Подвесные кабельные системы

кабельная тележка

Наиболее экономичной на первый взгляд является кабельная система. Действительно, стоимость простейшей кабельной системы (кабель, скользящий на кольцах по стальной «струне» — прутку или канату) значительно, иногда в разы меньше троллейной системы. И, как правило, именно такой токоподвод имеют лёгкие кран-балки в мастерских, цехах мелких предприятий. Со временем кабель изнашивается, ведь он всегда находится в движении, то растягиваясь, то складываясь петлями. В таком случае его меняют, останавливая кран. В таких системах кабель является расходным материалом и требует частой замены, что при интенсивном использовании может повлечь немалые издержки на закупку кабеля, его монтаж и простой подключённого оборудования.
Эта схема (кабель на кольцах по «струне») получила дальнейшее развитие в более совершенных кабельных системах. В них провода могут быть подвешены на блочках или закреплены в специальных кабельных тележках, перемещающихся на роликах по специальному профилю или двутавровой балке. Ведущие производители систем токоподвода имеют в своих производственных программах различные виды кабельных тележек, работают над их развитием и совершенствованием.

Имеет смысл сразу перечислить недостатки этого вида токоподвода. Это:

Кабельные барабаны

кабельный барабан с моторным приводом

Кабельные барабаны могут быть оснащены пружинным либо моторным приводом. В таких системах кабель находится в постоянном натяжении за счёт усилия пружины или электромотора. В зависимости от задачи, барабан может удерживать натянутый кабель на весу или укладывать его в специальный желоб или на ролики, опускать вниз или вытягивать вверх. Современные производители кабельных барабанов достигли высокой надёжности своих изделий. По большому счёту, в пружинном барабане ведущих мировых производителей из строя может выйти только пружина, да и она имеет очень длительный гарантированный период работы.

Недостатки этого вида токоподвода:

Троллейные системы

Контактные рельсы

контактные рельсы с медной головкой и токосъёмник

Перейдём к троллейным системам. Традиционная для России троллейная система — это конструкция, состоящая из нескольких (традиционно трёх) контактных шин, изготовленных из промышленного проката, профиль которого подобран исходя из нагрузки по току. Это могут быть уголки различного сечения, а при большой нагрузке — рельсы. Контактные шины крепятся на изоляторах. Чтобы предотвратить падение напряжения могут быть смонтированы дополнительные подводы питания. Токосъём осуществляется посредством чугунного контакта-«башмака», скользящего по шине сверху.

Очевидны удобства:

Впрочем, при токах свыше 1500А такому виду токоподвода нет альтернативы и с последним недостатком до известной степени приходится мириться… Либо различными способами ограничивать доступ — огораживать, размещать на недосягаемой высоте и т. п.

Отметим, что современные виды контактных рельсов импортного производства избавлены от свойственных простому стальному рельсу (или уголку) недостатков. Каким же образом это достигнуто?
Причина в том, что современные системы контактных рельсов хотя и функционируют по тому же принципу (контактная пара — проводник-токосъёмник), но при этом обладают рядом существенных достоинств и конструктивных преимуществ. Современные системы строятся на «секционном» принципе и представляют собой «конструктор», который при своей сборке не требует большого объёма дорогостоящих сварочных работ. Стальной рельс (высококачественный европейский прокат) соединён собственно с проводником — медным или алюминиевым. Токосъём осуществляется медно-графитовой подушкой подпружиненного токосъёмника, прижатого к проводнику снизу. Таким образом, мы получаем идеальную токопроводящую пару, практически исключающую потерю энергии при токосъёме. В таких системах минимальному износу подвержены лишь медно-графитовые подушки токосъёмников. В зависимости от необходимой нагрузки возможны варианты исполнения контактных рельсов, вплоть до полностью медных. Максимальная нагрузка для такой системы — 2360А. Подобные системы используются всё чаще при модернизации и перевооружении крупных предприятий, где с высокой интенсивностью работают современные тяжёлые краны.

Изолированные контактные рельсы

U-шины и токосъёмник

Альтернативу может составить другая современная система изолированных контактных рельсов — U-шины. Они рассчитаны для нагрузок до 1500А и представляют собой проводник из нержавеющей стали, меди, либо алюминия, покрытого нержавеющей сталью (в зависимости от среды использования). Сам проводник, в сечении напоминающий букву «U», изолирован пластиковым корпусом, исключающим возможность какого-либо контакта между токонесущей частью проводника и обслуживающим систему персоналом. Такая система практически полностью безопасна. Токосъём осуществляется подпружиненным токосъёмником, скользящим по контактной шине в полости изолирующего корпуса. Как и с открытыми контактными рельсами, подход тот же: целесообразность, технологичность, конструктивность.

Таким образом, при проектировании и изготовлении современных систем токоподвода изначально ликвидированы недостатки, присущие системам «прошлой эпохи». Современные системы уже не требуют постоянного контроля, обслуживания и ремонта. Мало кто полезет сам чинить современный телевизор, но, как правило, он и не ломается, в отличие от старых советских «Рекордов».

Новый этап промышленного развития исповедует новый подход к современному оборудованию и его функционалу — технологичность, надёжность, безопасность, экономия на издержках по ремонту и обслуживанию. Всем этим требованиям полностью соответствует продукция мирового лидера в области систем токоподвода — компании VAHLE.