Comment le système électrique du monte-charge de chantier est-il conçu pour éviter les surcharges et les courts-circuits ?

1. Dispositifs de protection contre les surcharges

La protection contre les surcharges est une caractéristique essentielle pour garantir que le palan fonctionne dans les limites de sa capacité nominale, évitant ainsi les dommages potentiels aux composants électriques et garantissant la sécurité des travailleurs. Des dispositifs de protection contre les surcharges sont intégrés aux systèmes mécaniques et électriques du palan, avec des capteurs et des relais spécifiques conçus pour détecter et répondre aux contraintes liées à la charge.

Capteurs de surcharge et cellules de charge : Un capteur de charge (ou cellule de charge) est généralement un dispositif à jauge de contrainte qui mesure le poids de la charge soulevée. Il fonctionne en convertissant la contrainte mécanique provoquée par la charge en un signal électrique pouvant être interprété par le système de contrôle du palan. Ces capteurs de charge fournissent des données en temps réel sur le poids de la charge. Si la charge dépasse un seuil préprogrammé (par exemple la capacité nominale du palan), le système déclenche automatiquement une alarme ou arrête le mouvement du palan. Cela évite des contraintes supplémentaires sur le moteur, la boîte de vitesses et la structure du palan, garantissant que le palan ne se lève pas au-delà de sa charge de travail sûre (SWL), ce qui pourrait causer des dommages catastrophiques au palan et augmenter le risque d'accident.

Relais électroniques de surcharge : ces relais sont conçus pour détecter une consommation de courant anormale par le moteur du palan. Les conditions de surcharge sont souvent caractérisées par une consommation de courant excessive, qui peut se produire lorsque le palan tente de soulever une charge plus lourde que sa capacité nominale. Le relais de surcharge détecte lorsque le courant dépasse un certain seuil, indiquant que le moteur est sous tension. Lors de la détection d'une surcharge, le relais se déclenche, interrompant le circuit électrique et empêchant le moteur de continuer à fonctionner dans des conditions dangereuses. Ceci est particulièrement crucial car des conditions de surcharge prolongées peuvent entraîner un grillage du moteur, une surchauffe ou même des risques d'incendie.

Fonctions de limitation de surcharge : Dans certains systèmes de levage avancés, la protection contre les surcharges s'étend jusqu'à limiter la vitesse de fonctionnement lorsqu'une condition de surcharge est détectée. Le palan peut automatiquement ralentir ou réduire la vitesse de levage pour éviter d'endommager le mécanisme de levage ou le moteur. Ces systèmes s'intègrent généralement au variateur de fréquence (VFD) du palan, permettant des ajustements en douceur des paramètres opérationnels en fonction des conditions de charge. Cette réduction progressive de la vitesse garantit un fonctionnement plus sûr et donne à l'opérateur le temps de corriger la situation, évitant ainsi une tension supplémentaire sur le palan.

2. Protection contre les courts-circuits

Les courts-circuits font partie des défauts les plus dangereux pouvant survenir dans tout système électrique, et les palans ne font pas exception. Un court-circuit se produit lorsqu'il y a un chemin involontaire de faible résistance, provoquant une brusque montée de courant électrique. Cela peut entraîner un incendie, des dommages matériels et même des blessures. Pour atténuer le risque de courts-circuits, les palans de chantier sont conçus avec plusieurs couches de protection.

Disjoncteurs : Un disjoncteur est un interrupteur électrique automatique conçu pour se déclencher lorsque le courant dans le circuit dépasse une limite prédéfinie. Cette réponse rapide empêche le câblage, le moteur et les composants de commande du palan d’être endommagés par un courant excessif. Les disjoncteurs sont essentiels pour protéger contre les surcharges et les courts-circuits. En cas de court-circuit, le disjoncteur coupe l'alimentation en courant, isolant le circuit défectueux et évitant ainsi d'autres dommages électriques. Les disjoncteurs sont souvent conçus pour un déclenchement instantané et retardé afin de s'adapter à différentes conditions de défaut, garantissant ainsi que le palan reste opérationnel dans des conditions normales mais peut se protéger en cas de défaut.

Fusibles : les fusibles offrent un niveau de protection supplémentaire, même si contrairement aux disjoncteurs, ils doivent être remplacés une fois grillés. Les fusibles contiennent un fil ou un filament métallique qui fond lorsque le courant dépasse une limite de sécurité. Cela déconnecte efficacement le circuit défectueux de l'alimentation électrique, évitant ainsi d'autres dommages au système. Les fusibles sont souvent utilisés dans les composants critiques du système électrique, tels que le moteur ou le tableau de commande, et sont conçus pour couper rapidement l'alimentation en cas de surintensité ou de court-circuit. Leur principal avantage est qu’ils sont simples, fiables et économiques.

Dispositifs à courant résiduel (RCD) : Les dispositifs à courant résiduel (RCD) sont un autre dispositif de sécurité important. Ces appareils surveillent le flux de courant à travers les conducteurs sous tension et neutres du palan. En cas de déséquilibre, tel qu'un courant circulant à travers la terre (ce qui indique une fuite ou un court-circuit), le RCD se déclenchera et déconnectera l'alimentation électrique. Cela fournit une protection supplémentaire contre les défauts qui pourraient ne pas être détectés par des disjoncteurs ou des fusibles conventionnels, notamment en cas d'isolation défectueuse ou de câblage endommagé. Les DDR sont essentiels dans les environnements présentant des niveaux d'humidité élevés, tels que les chantiers de construction, où le risque de choc électrique est élevé.

3. Protection contre les surtensions

Les surtensions électriques peuvent être causées par divers facteurs tels que la foudre, la commutation de circuits électriques ou les fluctuations du réseau électrique. Ces surtensions peuvent causer des dommages importants aux composants électriques du palan, en particulier aux microprocesseurs sensibles, aux panneaux de commande et aux pilotes de moteur. Pour se protéger contre ces risques, les ascenseurs de chantier sont équipés de systèmes de protection contre les surtensions.

Parasurtenseurs (parasurtenseurs) : des parasurtenseurs sont installés dans les lignes d'alimentation électrique pour protéger les composants électriques sensibles des pics de tension soudains. Ils fonctionnent en redirigeant l’énergie excédentaire de la surtension vers le sol, neutralisant ainsi efficacement la menace d’une pointe de haute tension atteignant les systèmes de commande ou les moteurs du palan. Les parafoudres ont généralement un seuil de haute tension auquel ils s'activent et ils sont conçus pour gérer de grandes quantités d'énergie, comme celle provenant d'un coup de foudre ou d'une surtension provenant d'un équipement à proximité.

Suppresseurs de tension transitoire (TVS) : les diodes TVS sont utilisées pour limiter les pics de tension transitoires, absorbant les surtensions avant qu'elles ne puissent endommager l'équipement. Ces suppresseurs sont particulièrement efficaces pour protéger les composants électroniques sensibles tels que l'automate programmable (PLC), les capteurs et les variateurs de fréquence (VFD). Ils sont conçus pour répondre instantanément, limitant la surtension à un niveau sûr. Les dispositifs TVS sont souvent utilisés conjointement avec des parasurtenseurs pour fournir un niveau de protection complet sur l’ensemble du système électrique du palan.

4. Limitation de courant et protection du moteur

Le moteur est l'un des composants les plus critiques de treuil de chantier . Protéger le moteur des conditions de surintensité et garantir qu'il fonctionne selon des paramètres sûrs est essentiel pour prévenir les dommages et maintenir les performances à long terme.

Démarreurs progressifs : les démarreurs progressifs sont des dispositifs utilisés pour contrôler le courant de démarrage du moteur, réduisant ainsi le courant d'appel généralement associé au démarrage du moteur. Ceci est particulièrement important pour les moteurs à puissance nominale élevée, car un courant d'appel excessif peut provoquer des contraintes électriques et endommager les enroulements du moteur et les composants associés. Un démarreur progressif augmente progressivement la tension du moteur, garantissant un démarrage en douceur et réduisant considérablement les contraintes mécaniques sur le système d'entraînement du palan. Les démarreurs progressifs contribuent également à réduire les surtensions dans le réseau électrique, contribuant ainsi à l’efficacité énergétique globale du système.

Relais de protection du moteur : ces relais surveillent en permanence les paramètres électriques du moteur, notamment la consommation de courant, la tension et la température. En cas de lectures anormales, telles qu'une consommation de courant excessive, une surchauffe ou des fluctuations de tension, le relais de protection du moteur déconnectera le moteur de l'alimentation électrique. Cela empêche le moteur de fonctionner dans des conditions dangereuses qui pourraient entraîner une panne. Les relais de protection moteur avancés intègrent également une protection contre les surcharges thermiques, qui prend en compte à la fois la charge et les conditions de fonctionnement au fil du temps, empêchant ainsi la surchauffe lors d'un fonctionnement prolongé.

Protection contre les surtensions et les sous-tensions : la protection contre les surtensions évite d'endommager le moteur lorsque la tension d'alimentation dépasse les niveaux de sécurité, tandis que la protection contre les sous-tensions garantit que le moteur ne fonctionne pas en dessous d'un certain niveau de tension, ce qui pourrait entraîner un couple insuffisant ou un fonctionnement inefficace. Les deux protections sont essentielles car un fonctionnement en dehors des limites de tension spécifiées peut entraîner une panne du moteur, une réduction des performances et une usure accrue des composants électriques. Ces mécanismes de protection sont mis en œuvre via des relais de tension qui coupent le moteur si la tension d'alimentation tombe en dehors de la plage acceptable, contribuant ainsi à préserver la durée de vie du moteur.

5. Mise à la terre et mise à la terre

Une mise à la terre et une mise à la terre appropriées du système électrique sont essentielles pour la sécurité. Ils garantissent que les défauts électriques, tels que les courts-circuits ou les courants de fuite, sont redirigés en toute sécurité vers la terre, évitant ainsi les risques de choc électrique pour les opérateurs et évitant les risques d'incendie dus à des défauts électriques.

Protection contre les défauts à la terre : La protection contre les défauts à la terre est conçue pour détecter lorsque le courant circule par un chemin involontaire vers la terre, par exemple lorsqu'un fil électrique touche une surface conductrice ou lorsqu'une isolation échoue. Les systèmes de protection contre les défauts à la terre utilisent des relais différentiels (ELR) ou des disjoncteurs à courant résiduel (RCCB) pour détecter de tels défauts et déconnecter immédiatement l'alimentation électrique. En fournissant un chemin vers la terre, ces systèmes garantissent que les courants de défaut ne s'accumulent pas dans les parties sous tension du palan, évitant ainsi les chocs électriques aux travailleurs.

Mise à la terre de l'équipement : toutes les parties métalliques du palan, telles que le cadre, le châssis et tous les composants conducteurs accessibles, sont connectées à une prise de terre. Cela garantit que si une partie du système électrique du palan devient sous tension en raison d'un défaut, le courant électrique circulera en toute sécurité dans le sol plutôt que par un opérateur ou un équipement. Une mise à la terre appropriée est essentielle pour garantir que les travailleurs qui utilisent le palan n'entrent pas en contact avec une énergie électrique potentiellement dangereuse.