Elektrische Ausrüstung für Brückenkrane nach GB/T 25122.5-2010

DIN EN 60204-32:2008 ist Teil 5 der Normenreihe für die elektrische Ausrüstung von Hebezeugen und definiert spezifische Anforderungen, die auf die besonderen Eigenschaften der elektrischen Systeme von Brücken- und Portalkranen zugeschnitten sind. Vom Stromversorgungssystem über Schutz- und Verriegelungseinrichtungen bis hin zur Steuerung des Hubwerks und der Verdrahtung im Elektroschrank – die Norm bietet eine umfassende technische Grundlage für Konstruktion, Montage und Inspektion der elektrischen Ausrüstung von Brücken- und Portalkranen. Nachfolgend werden die Kerninhalte der Norm im Einzelnen erläutert.

Normative Einordnung und elektrische Besonderheiten von Brücken- und Portalkranen

DIN EN 60204-32:2008 ist speziell auf die Auslegung der elektrischen Systeme von Brückenkranen und Portalkranen ausgerichtet. Die elektrischen Systeme dieser Krane zeichnen sich durch folgende Merkmale aus: Stromschienenversorgung über die gesamte Werkshallenlänge, Stromversorgung und Steuerung für beide Verfahrrichtungen von Kranbrücke und Laufkatze, mehrstufige Drehzahlregelung des Hubwerks sowie die dezentrale Anordnung mehrerer elektrischer Steuerschränke (Elektroraum am Hauptträger, Schaltschrank an der Laufkatze, Steuerpult im Führerhaus). Aufbauend auf den allgemeinen Anforderungen des Teils 1 konkretisiert die Norm insbesondere die für Brücken- und Portalkrane charakteristischen Anforderungen an die Stromschienenversorgung, die koordinierte Steuerung mehrerer Elektromotoren, die elektrische Steuerung der Bremsen für Wind- und Schräglaufschutz sowie den Erdungsschutz.

Spezifische Anforderungen an das Stromversorgungssystem

Die Norm enthält gezielte Regelungen für das Stromversorgungssystem von Brücken- und Portalkranen:

Stromzuführung – Brücken- und Portalkrane beziehen ihre Versorgungsspannung in der Regel über die Werkshallen-Schleifleitung. Über Stromabnehmer wird die Spannung in den Hauptstromkreis des Krans eingespeist. Am Einspeisepunkt ist ein Haupttrennschalter (Lastschalter) mit sichtbarer Trennstelle vorzusehen, der nach dem Abschalten in der Ausschaltstellung verriegelbar sein muss. Der Nennstrom des Haupttrennschalters ist mit dem 1,25-fachen des Bemessungsbetriebsstroms des Krans zu dimensionieren. Die Strombelastbarkeit der internen Hauptsammelschiene darf 80 % des Nennstroms des Haupttrennschalters nicht unterschreiten.

Schleifleitungssystem – Die Schleifleitung ist über die gesamte Länge der Kranschiene zu verlegen. Die Verbindungen sind zuverlässig auszuführen, und die Gleitfläche für die Stromabnehmer muss eben sein (Stufenhöhe an den Verbindungen nicht mehr als 0,3 mm). Spannungsfall-Überprüfung der Schleifleitung: Bei Volllast des Krans am entferntesten Ende der Schiene darf die Spannung am Stromabnehmer 95 % der Nennspannung nicht unterschreiten. Bei mehreren Kranen, die eine gemeinsame Schleifleitung nutzen, ist die Versorgungsleistung nach dem Gleichzeitigkeitsfaktor zu berechnen (Gleichzeitigkeitsfaktor K_x = 0,5 bis 0,7). Die Schleifleitung sollte als geschlossene Schleifleitung mit Schutzart IP23 oder höher ausgeführt und in einer für das Bedienpersonal schwer zugänglichen Höhe (≥ 2,5 m) installiert werden.

Stromabnehmer – Die Stromabnehmer sind in Kohlebürstenbauweise auszuführen, mit einer Anpresskraft von 10 bis 20 N auf die Schleifleitung. Jeder Kran ist mit mindestens zwei unabhängigen Stromabnehmern auszustatten (gegenseitige Reserve), wobei jeder Stromabnehmer für 60 % der Nennleistung des Krans ausgelegt ist. Die Stromabnehmer müssen über die gesamte Länge der Schleifleitung ruhig laufen, ohne abzuheben oder sichtbare Funkenbildung zu verursachen.

Elektrische Steuerung des Hubwerks

Die elektrische Steuerung des Hubwerks von Brücken- und Portalkranen bildet den Kerninhalt der Norm. Für die verschiedenen Drehzahlregelungsarten werden jeweils spezifische Anforderungen an das elektrische System gestellt:

Drehzahlregelung über Nockenschalter mit Schleifringläufermotor – Dies ist das traditionell am häufigsten eingesetzte Regelungskonzept für Brücken- und Portalkrane. Der Nockenschalter muss eine ausreichende Anzahl von Schaltstufen aufweisen (mindestens 5 Stufen für Heben, mindestens 4 Stufen für Senken bei Leichte Last und leerem Haken, symmetrische Stufung für Senken unter Volllast im Vergleich zum Heben). Die Schaltstückbelastbarkeit des Steuerungsschalters muss mindestens das 2-fache des Rotorstroms des zugehörigen Elektromotors betragen. Die Widerstandswerte der externen Rotorwiderstände sind präzise auf die Hub-Drehzahlkennlinie abzustimmen. Die Widerstände sind an einem gut belüfteten Ort zu installieren, wobei die Umgebungstemperatur die zulässige Betriebstemperatur der Widerstände nicht überschreiten darf. Die elektrische Bremsung in Senkrichtung muss gewährleisten, dass die Senkgeschwindigkeit bei Schwere Last das 1,2-fache der Nenn-Hubgeschwindigkeit nicht überschreitet.

Frequenzgesteuerte Drehzahlregelung – Die Frequenzumrichtertechnik wird bei Brücken- und Portalkranen zunehmend eingesetzt. Die Norm fordert, dass der Frequenzumrichter über eine ausreichende Überlastfähigkeit verfügt (150 % Nennstrom für 60 s). Der Hubwerk-Frequenzumrichter ist mit einem Bremsmodul und einem Bremswiderstand auszustatten, um die beim Senken anfallende regenerative Energie aufzunehmen. Der Frequenzumrichter muss eine Drehmomenthaltung bei Drehzahl null ermöglichen (das Ausgangsdrehmoment des Umrichters muss vor dem Öffnen der Bremse größer sein als das Lastdrehmoment, um Lastrutschen zu verhindern). Die Taktfrequenz des Frequenzumrichters muss mindestens 4 kHz betragen, um die Motorgeräusche zu reduzieren.

Elektrische Synchronisation von Doppelmotoren – Großspannige Portalkrane verwenden in der Regel zwei Elektromotoren, die die beiden Seiten der Kranbrücke antreiben. Die Norm fordert eine elektrische Synchronisation der beiden Antriebsmotoren (über Drehzahlrückführung oder Encoder-Signale). Die Drehzahldifferenz der beiden Motoren darf 2 % der Nenndrehzahl nicht überschreiten. Wenn die fehlende Synchronisation zu einer Schräglage der Kranbrücke führt, die die konstruktiven Grenzwerte überschreitet, muss das Steuerungssystem die Antriebsleistung automatisch abschalten und einen Alarm auslösen.

Schutz- und Sicherheitsverriegelung

Das elektrische Schutzsystem von Brücken- und Portalkranen geht über die allgemeinen Anforderungen hinaus:

Fahrwegbegrenzer – Für alle Bewegungsrichtungen des Krans (Kranfahren, Katzfahren, Heben mit oberer und unterer Grenze) sind Fahrwegendschalter vorzusehen. Die obere Hubendschaltung ist als Doppelbegrenzung mit Gewichts- und Drehflügelausführung auszulegen (eine Einrichtung in Funktion, eine als Reserve); bei Ansprechen eines der beiden Endschalter wird die Stromversorgung für die Aufwärtsbewegung des Hubwerks unterbrochen. An beiden Enden des Fahrwegs von Kranbrücke und Laufkatze sind Endschalter sowie Pufferstopper zu installieren. Die Einbauposition der Endschalter muss eine einfache Wartung ermöglichen; nach dem Auslösen müssen die Schalter manuell rückstellbar sein.

Türverriegelung – Die Türen von Führerhaus, Elektroraum und Wartungsbühne sind mit Türverriegelungsschaltern auszustatten. Beim Öffnen einer beliebigen Tür muss der Hauptschütz der Stromversorgung den Kran stillsetzen, sodass kein Kranbetrieb möglich ist. Für die Türverriegelung sind keine handelsüblichen Lichtschalter, sondern robuste Endschalter für schwere Lasten zu verwenden. Die Türverriegelung muss von innen ohne Werkzeug zu öffnen sein (Sicherheitsaspekt für Fluchtwege).

Elektrische Steuerung der Windschutz- und Rutschsicherung – Für im Freien eingesetzte Portalkrane ist eine elektrische Verriegelung der Windschutz- und Rutschsicherung (Schienenklemme oder Verankerungseinrichtung) vorzusehen. Solange die Windsicherung nicht vollständig geöffnet ist, darf das Kranfahrwerk nicht anlaufen. Überschreitet der Windmesser den für den Arbeitszustand zulässigen Wert (in der Regel Windstärke 7), muss die Windsicherung automatisch schließen und verriegeln. Der Elektromotor der Schienenklemme muss über ein ausreichendes Haltemoment für die erforderliche Klemmkraft verfügen.

Überlastsicherung – Brücken- und Portalkrane sind mit einem Traglastbegrenzer auszustatten; die elektrische Ausführung umfasst Wägezellen (Kraftaufnehmer), eine Signalverarbeitungssteuerung sowie eine Anzeige- und Warneinrichtung. Die Gesamtgenauigkeit des Überlastbegrenzers muss mindestens ±5 % betragen. Bei Überschreitung von 105 % der Nenntragfähigkeit ist die Stromversorgung für das Heben in Aufwärtsrichtung sowie für das Wippen in Richtung größerer Ausladung zu unterbrechen; ausschließlich Bewegungen in sicherer Richtung bleiben zulässig.

Anordnung und Verdrahtung des Elektroschranks

Die Norm stellt spezifische Anforderungen an die Anordnung und Verdrahtung von Elektroschränken bei Brücken- und Portalkranen: Der Elektroschrank (bzw. die Schrankwand) ist im eigens dafür vorgesehenen Elektroraum des Krans zu installieren. Dieser Raum muss gut belüftet sowie wasser- und staubdicht sein (Schutzart mindestens IP54). Die Schütze für das Hauptschütz sollten in der Nähe des Stromversorgungseinspeisepunkts platziert werden, während die Steuerschütze nahe am Führerhaus angeordnet werden, um die Länge der Steuerkabel zu minimieren. Zwischen dem Umrichterschrank und dem Hauptschütz ist ein Mindestabstand von 500 mm einzuhalten, um elektromagnetische Störungen zu reduzieren. Für die Steuerkabel vom Steuerpult im Führerhaus zu den einzelnen Elektroschränken sind mehradrige Kupferkabel mit einem Leiterquerschnitt von mindestens 1 mm² zu verwenden. Steuerkabel und Stromkabel sind getrennt zu verlegen, mit einem Mindestabstand von 100 mm; bei Kreuzungen sind sie im rechten Winkel zu führen. Die elektrischen Systeme der Brücken- und Portalkrane von Kelude sind gemäß dieser Norm konstruiert und zeichnen sich durch eine klare Schrankaufteilung, effiziente Wärmeableitung und wartungsfreundliche Gestaltung aus.

Vergleichstabelle: Elektrische Ausrüstung für Brücken- und Portalkrane

Die folgende Vergleichstabelle zeigt die zentralen Parameter der elektrischen Ausrüstung für Brücken- und Portalkrane und dient als Referenz für Auswahl und Betrieb.

Häufige Fragen