Электрооборудование строительных машин

Электрооборудование строительных машин

Большинство строительных машин (за исключением землеройной техники) оборудовано электроприводом, который позволяет получать необходимые мощностные характеристики двигателя, выдерживает значительные перегрузки, прост в управлении и эксплуатации, дает возможность широко внедрять автоматизацию упра ления работой машин и механизмов.

Аппаратура управления подразделяется на пусковую, регулировочную, защитную и сигнальную.

Пусковая аппаратура предназначена для подсоединения потребителей к электросети. К аппаратуре этого типа относится следующая: – рубильники, состоящие из шарнирно закрепленных и объединенных общей рукояткой ножей, входящих при ее повороте в неподвижные клеммы; – пакетные выключатели, в которых при повороте рукоятки на 90° происходит мгновенное замыкание электроцепи несколькими подпружиненными пакетами ножей; – пускатели (магнитные) и контакторы, замыкающие контакты силовой электроцепи путем втягивания сердечника электромагнита, управляемого с помощью включенной в его обмотку вспомогательной цепи управления.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 107. Структурная схема электропривода:
1 — электрическая сеть,
2 — питающее или преобразующее устройство.

Регулировочная аппаратура служит для изменения частоты вращения вала электродвигателя, изменения направления вращения, поддержания на заданном уровне параметров.

Она включает в себя следующие приборы: – контроллеры, в которых перемещающиеся контакты соединяют в заданной последовательности подведенные контакты; – резисторы, предназначенные для изменения силы и напряжения тока; их собирают из отдельных ящиков, изготовляемых из оцинкованных литых чугунных пластин или навитых на изолятор спиралей из специальной проволоки; – реле, т. е. устройства, воспринимающие различные внешние воздействия и при их переходе через заранее заданную величину автоматически и скачкообразно изменяющие выходные величины. Реле могут быть электрическими, магнитными, электромагнитными, механическими, электромеханическими, акустическими, тепловыми.

Защитная аппаратура предназначена для защиты потребителя от аварийных воздействий.

К ней относятся следующие устройства: – плавкие предохранители, в которых при увеличении тока выше заданного значения расплавляется вставка и размыкается цепь; – воздушные автоматы, включающие в себя тепловые и электромагнитные приборы, размыкающие цепь при перегрузке сети, коротких замыканиях и снижении напряжения; – защитные реле, размыкающие цепь при резком изменении контролируемых величин (силы и напряжения тока, скорости, давления).

Сиг на льная аппаратура служит для подачи световых или звуковых сигналов обслуживающему персоналу при определенных изменениях состояния контролируемого объекта. Сигнальная аппаратура состоит из источников света и звука, включаемых в действие с помощью соответствующих реле.

Электродвигатели превращают энергию тока в механическую энергию вращения вала.

Асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока (рис. 108) состоят из неподвижной части, называемой статором, и подвижной — ротора.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором применяют в машинах небольшой мощности, а с фазовым ротором — в машинах повышенной мощности. Электродвигатели с фазовым ротором регулируют введением реостата в цепь ротора.

Синхронные электродвигатели переменного тока в отличие от асинхронных имеют на роторе полюса, концы которых выведены к контактным кольцам, и закрепленный на валу ротора якорь возбудителя, обеспечивающий питание обмоток ротора.

Рис. 108. Асинхронный электродвигатель:
а — в разрезе, б — статор, в — ротор; 1 — статор в составе двигателя, 2 — ротор в составе двигателя, 3 — подшипниковые крышки (щиты), 4 — обмотка статора, 5 — сердечник статора, 6 — станина, 7 — сердечник ротора, 8 — обмотка ротора, 9 — контактные кольца, 10 — вал

Электродвигатели постоянного тока состоят из неподвижной части — индуктора и, подвижной — якоря. Электродвигатель соединен с питающей электроцепью с помощью щеточного устройства. Эти электродвигатели используют в машинах с изменяющейся скоростью рабочих движений.

Применяемые на строительстве подъемные машины с электроприводом оборудованы асинхронными электродвигателями трехфазного переменного тока. В машинах небольшой мощности и не требующих плавного пуска (краны-укосины, электротали, фрикционные лебедки) используют электродвигатели с короткозамкнутым ротором, включаемым от магнитного пускателя, и с защитой в виде плавких вставок.

В электрических талях широко применяют канатные барабаны со встроенным двигателем, что значительно уменьшает габаритные размеры и массу талей. На машинах большой мощности применяют асинхронные двигатели с фазовым ротором, позволяющим регулировать частоту их вращения и осуществлять мягкую посадку груза.

Рис. 109. Электромагнитный вибратор:
1 — якорь, 2 — сердечник, 3 — катушка, 4 — пружины

Конвейеры работают длительное время с постоянной нагрузкой и при значительных изменениях атмосферных условий в различное время года, при большой запыленности и влажности. Указанным условиям удовлетворяют асинхронные двигатели с коротко-замкнутым ротором повышенного скольжения при однодвигательном приводе и двигатели с фазовым ротором при необходимости плавного пуска или регулирования скорости.

На конвейерах небольшой длины устанавливают барабаны со встроенными двигателями, редукторами и реостатными системами регулирования скорости.

На бетоно- и растворосмесителях небольшой мощности устанавливают асинхронные короткозамкнутые электродвигатели переменного тока, на машинах повышенной мощности — электродвигатели с фазовым ротором.

Бетоно- и растворонасосы поршневого типа оборудуют асинхронными электродвигателями с фазовым ротором, в которых скорость регулируют включенным в цепь ротора резистором и контроллерным переключением ступеней сопротивления. Во вспомогательных механизмах бетоно- и растворонасосов применяют короткозамкнутые асинхронные двигатели.

Для привода электромеханических вибраторов применяют асинхронные электродвигатели с максимальной частотой вращения 3000 об/мин при частоте тока 50 Гц. В электромагнитных вибраторах (рис. 109) якорь при пропускании по катушке переменного тока притягивается с ударом к сердечнику, а при отсутствии тока возвращается с помощью пружин в первоначальное положение. После этого цикл повторяется.

В компрессорах небольшой мощности используют асинхронные короткозамкнутые двигатели, в компрессорах большой мощности — асинхронные двигатели с фазовым ротором и синхронные двигатели.

В электроинструментах и отделочных машинах применяют асинхронные трехфазные электродвигатели с частотой тока 50 и 200 Гц и универсальные коллекторные электродвигатели однофазного переменного или постоянного тока.

С целью повышения безопасности работы корпус инструмента, работающего от электродвигателей, питающихся током напряжением 380/230 В, обязательно заземляют. В особо опасных условиях необходимо применять инструменты с электродвигателями, рассчитанными на ток напряжением 36 В.

Электропривод на строительстве | Электротехника и электрооборудование

Страница 25 из 39

ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ
ЭЛЕКТРОПРИВОД НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Электроприводом называют электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов машины или исполнительного механизма. Электрическая часть привода состоит из электродвигателя, преобразующего электрическую энергию в механическую, и электроаппаратуры, служащей для управления электродвигателем. Вращающий момент, создаваемый на валу электродвигателя, передается через него и рабочие органы машины на вал машины с помощью муфт сцепления, шестерен, редукторов, цепей, ремней, называемых передачей и представляющих собой механическую часть электропривода.
По структуре схемы передачи энергии от электросети к рабочим органам машин различают три основных типа электропривода: групповой, одиночный и многодвигательный (рис. 13.1).

Групповым называют электропривод, у которого от одного электродвигателя с помощью трансмиссии приводится в действие несколько (группа) рабочих машин (рис. 13.1, а). Этот тип привода в настоящее время почти не применяется ввиду присущих ему недостатков: тяжелые и громоздкие механические трансмиссии с большим числом узлов трения, подвергающихся износу и вызывающих потери энергии, одновременное прекращение работы всей группы рабочих машин при повреждениях в электрической части привода и др.
Одиночный привод, наиболее распространенный, применяется для приведения в действие электродвигателем одной какой-либо рабочей машины: конвейера (транспортера), насоса, компрессора и др. (рис. 13.1, б). При применении одиночного привода можно выбрать для рабочей машины электродвигатель, соответствующий требованиям различных производственных процессов. В известных случаях необходимы электродвигатели со строго постоянной скоростью вращения, в других — требуется автоматическое снижение скорости вращения электродвигателя при увеличении нагрузки на валу рабочей машины (тяговые устройства, буровые установки). Некоторые установки не требуют регулирования скорости или изменения направления вращения (центробежные насосы, компрессоры), другие наоборот, нуждаются в этом (крановые установки).

В сложных машинах, при наличии в них большого числа рабочих органов, приведение всех рабочих органов от одного электродвигателя либо неосуществимо, либо связано с большими потерями энергии в механической передаче. В этих случаях применяется многодвигательный привод, при котором каждый отдельный рабочий орган машины приводится в действие самостоятельным электродвигателем.

Примером многодвигательного привода может служить экскаватор ЭКГ-4 (рис. 13.1, в), имеющий четыре электродвигателя: первый для подъема груза, второй — для напора на грунт, третий — для поворота и четвертый для передвижения. Имеются экскаваторы и с одиночным приводом, в которых все перечисленные операции производятся от одного электродвигателя при помощи механических передач.
Многодвигательный привод позволяет выбрать электродвигатель для каждого рабочего органа машины с необходимыми механически ми характеристиками. При этом создаются наиболее благоприятные условия для автоматизации производственных процессов.

Рис. 13.1. Виды электроприводов: а — групповой; б — одиночный; в — многодвигательный; 1 — электродвигатель; 2 — механическая передача; 3 — рабочая машина; 4 — трансформатор; 5 — распределительное устройство; 6 — приводной механизм; 7 — преобразовательный агрегат

Управление электродвигателями — пуск, остановка, регулирование скорости, изменение направления вращения (реверс), торможение и прочее — в известных условиях может быть полностью автоматизировано. Более часто применяется полуавтоматический привод, когда часть операций по управлению выполняется вручную, а часть автоматически. Применяется также полностью ручное управление электроприводом.
Электродвигатели характеризуются номинальными данными, к числу которых относятся следующие величины: номинальные мощность, напряжение, скорость вращения, коэффициент полезного действия, коэффициент мощности и др. Номинальные данные приводятся в заводских щитках электрических машин и соответствуют номинальному режиму их работы.

Номинальным режимом работы электрической машины называют такой режим ее работы, который рассчитан для данной машины заводом-изготовителем. 

При номинальном режиме обеспечивается нормальная работа электродвигателя и допустимая температура его нагрева.
Номинальной мощностью электродвигателя называют полезную механическую мощность на валу, которая выражается в ваттах или киловаттах. Фактическая мощность, развиваемая электродвигателем в какой-либо момент времени, называется нагрузкой электродвигателя.

Шкала номинальных мощностей электродвигателей различного исполнения и назначения установлена Государственными общесоюзными стандартами (ГОСТ). В соответствии с ГОСТом, например, для трехфазных асинхронных электродвигателей общего применения защищенного и закрытого обдуваемого исполнения серий А2 и АО2, имеющих широкое распространение, предусмотрена следующая шкала номинальных мощностей: 0,6; 0,8; 1,1; 1,5; 2,5; 3; 4; 5,5; 7,5; 10; 13; 17; 22; 30; 40; 55; 75 и 100 кВт.
Номинальные напряжения, на которые выпускают электродвигатели общего применения переменного трехфазного тока — 220, 380, 500, 3000 и 6000 В, постоянного тока— 110, 220 и 440 В.

Номинальный момент вращения Мн электродвигателя развивается на его валу при номинальной мощности и номинальной скорости вращения.
Номинальным коэффициентом полезного действия электродвигателя называют отношение номинальной мощности на его валу к мощности, потребляемой из электрической сети при номинальном режиме. Мощность на валу электродвигателя Р всегда меньше мощности, потребляемой из сети Рэ, на величину потерь энергии. Эти потери складываются из потерь энергии на нагревание проводников обмоток статора и ротора (потерь в меди), протекающих через них электрическим током; из потерь в стали, возникающих за счет перемагничивания и вихревых токов, а также из механических потерь на трение. Коэффициент полезного действия электродвигателя изменяется в зависимости от его нагрузки; от нуля при холостом ходе до максимального значения, обычно соответствующей ее номинальному значению. Все потери энергии в электродвигателе превращаются в тепло, нагревающее его.

По условиям нагрева электродвигателей различают три основных режима их работы: длительный, кратковременный и повторно-кратковременный.
Длительным режимом работы называют режим, при котором все части электродвигателя за время работы достигают установившейся температуры. В начале нагрева электродвигателя (после включения его в работу) лишь часть тепла, выделяющегося в нем за счет потерь электроэнергии, отдается в окружающую среду. Остальная часть аккумулируется (запасается) внутри электродвигателя и вызывает повышение его температуры. С ростом температуры увеличивается отдача тепла в окружающую среду. Увеличение температуры прекращается, когда достигнута установившаяся температура, а это наступает, когда все выделяющееся в двигателе тепло отдается окружающей среде.

Рис. 13.2. Режимы работы электродвигателей:

а — продолжительный; б — кратковременный; в — повторно-кратковременный
Примером длительного режима работы может служить режим работы электродвигателей центробежных насосов, вентиляторов, компрессоров и конвейеров (транспортеров).

Кратковременным режимом работы называют режим, при котором длительность рабочего периода недостаточна для того, чтобы температура электродвигателя достигла установившегося значения. Последующая затем остановка (пауза) электродвигателя настолько продолжительна, что он успевает охладиться до температуры окружающей среды. На щитках электродвигателя, предназначенного для работы в таком режиме, указывается, на какую стандартную длительность рабочего периода данная машина рассчитана. В кратковременном режиме работает, например, электродвигатель механизма подъема стрелы одноковшового экскаватора.
Повторно — кратковременным режимом работы называют режим, при котором за время рабочего периода электродвигатель не успевает достигнуть установившейся температуры, а за время последующей паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды. Повторнократковременный режим характеризуется величиной относительной продолжительности включения (ПВ), под которой понимается отношение времени работы к общей продолжительности всего цикла, включающего кроме времени работы также и паузу: где tц — продолжительность цикла;

(13.1)

tр — продолжительность рабочего периода;
t0 — продолжительность паузы.

В СССР установлены следующие стандартные значения относительной продолжительности включения (ПВ): 15, 25,40 и 60%, причем ПВ, равная 25%, принимается за номинальную. Продолжительность одного цикла не должна превышать 10 мин. Если продолжительность цикла превышает 10 мин, то режим работы электродвигателя считается длительным.
Повторно-кратковременный режим работы весьма распространен для электропривода строительных машин, в таком режиме работают одноковшовые экскаваторы, различные краны, подъемники и другие машины.

На рис. 13.2 приведены графики работы электродвигателей в различных режимах.

Теряемая в электродвигателе энергия идет на нагрев его частей. С момента пуска электродвигателя температура нагрева постепенно повышается и достигает установившегося состояния, когда количество тепла, выделяемое электродвигателем в единицу времени, в тот же промежуток времени отдается в окружающую среду.
Допустимая нагрузка электродвигателей определяется нагревом его обмоток, нормы нагрева которых зависят от рода изоляции. Изоляционные материалы, применяемые в электромашиностроении, разделяются по теплостойкости на следующие классы*.

Класс ν: непропитанные волокнистые материалы из целлюлозы и шелка.
Класс А: пропитанные волокнистые материалы из целлюлозы и шелка.

Класс В: материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые с органическими связующими и пропитывающими составами.
Класс Е: синтетические органические пленки.

Класс F: материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающи ми составами.
Класс Н: материалы на основе слюды, асбеста и стекловолокна, применяемые в сочетании с кремний-органическими связующими и пропитывающими составами.

Класс С: слюда, керамические материалы, стекло, кварц, применяемые без связующих составов.
Наибольшая допустимая температура нагрева для изоляции класса А — 105; класса В — 130; класса F — 155; класса Н — 180; класса С — больше 180° С.

• Назад
• Вперёд

Emobility — Пришло время запустить наши электрические строительные машины

Теперь мы расширяем наш ассортимент электромобилей

Электромобильность

Настоящие перемены происходят, если занять позицию, когда другие только шумят. Настоящие изменения происходят в результате позитивных действий, а не криков и криков, требующих от других. Некоторые из величайших изменений в мире были сделаны без единого звука. На этот раз все будет по-другому. Мы стремимся построить мир, в котором хотим жить, мир, в котором прогресс достигается устойчивым, эффективным и мирным путем.

Пришло время тихой революции.
Пришло время запустить наши электрические строительные машины.
Пришло время добавить тишину.

Добавить тишину

Воздействие шума не только утомительно и раздражает, но и может негативно сказаться на здоровье в долгосрочной перспективе. Поэтому мы решили что-то сделать с нашими электрическими строительными машинами.

Добавить очистить

У нас есть только одна планета, и мы должны заботиться о ней. Поэтому мы создали ряд электрических строительных машин, которые помогут нам устранить выхлопные газы и создаваемые ими выбросы.

Дополнительный комфорт

Вибрации неудобны и потенциально опасны, так как могут вызвать головную боль, усталость и боль в спине. Поэтому, когда мы проектировали наши электрические строительные машины, было важно свести вибрации к минимуму.

Добавьте мощности вашему бизнесу

УЗНАЙТЕ НАШУ АССОРТИМЕНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Сила наших электрических машин изменит ваш подход к ведению бизнеса. Работайте в новых местах, в чувствительных средах и даже в помещении. Вы получаете высокую производительность с меньшим уровнем шума, меньшей вибрацией и отсутствием выхлопных газов. В настоящее время мы предлагаем пять электрических строительных машин, самый широкий ассортимент в отрасли. А с нашим новым приложением Electric Machines Management Application вы можете легко проверять уровень заряда батареи, видеть состояние зарядки и получать уведомления — оно предназначено для максимального увеличения времени безотказной работы.

Обратите внимание, что не все наши предложения доступны во всех странах. Для получения дополнительной информации обратитесь к местному дилеру.

Ознакомьтесь с ассортиментом

Электромобиль Volvo CE

До 8 часов рабочего дня без подзарядки в зависимости от приложения

8 часов

До 8 часов рабочего дня без подзарядки в зависимости от приложения

Зарядка до 80% всего за 1–1,5 часа

1-1,5 ч

Зарядка до 80 % всего за 1–1,5 часа

Нулевые выбросы выхлопных газов при использовании

0

Нулевые выбросы выхлопных газов при использовании

Электромобиль по-настоящему

Распространение по всему миру

Ассортимент наших электромобилей расширяется. Мы также постоянно расширяем свое присутствие на рынке. Сегодня наши электрические машины доступны для заказа на 22 рынках по всему миру.

Австрия, Бельгия, Канада, Китай, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Великобритания, Исландия, Ирландия, Италия, Япония, Люксембург, Норвегия, Нидерланды, Польша, Сингапур, Южная Корея, Швеция, Швейцария и США.

Наше обязательство

2012

Volvo CE начинает работу над первым концептом электрических машин.

2014

Volvo CE запускает программу Construction Climate Challenge (CCC), чтобы способствовать устойчивому развитию на протяжении всей цепочки создания стоимости.

2015

Volvo CE принимает участие в программе WWF Climate Savers для разработки инноваций для общества с нулевым уровнем выбросов.

2015

Парижское соглашение ставит своей целью ограничение глобального потепления до 1,5 градусов по Цельсию.

2016

Презентация футуристических гибридных, аккумуляторных электрических и автономных концептуальных машин Volvo CE LX01 и HX01.

2017

Volvo CE представляет концепт электрического грузового автомобиля нового поколения HX02 и EX02 — отмеченный наградами прототип полностью электрического компактного экскаватора.

2018

Выбросы углерода сократились на 98 %, когда Volvo CE и Skanska зафиксировали новаторские результаты исследовательского проекта Electric Site, первого в мире карьера без выбросов.

2019

Volvo CE первым в отрасли делает ставку на электромобильность своей линейки компактных машин, останавливая разработку новых дизельных двигателей.

2019

Норвегия стала первой страной, где продажи электромобилей превышают продажи дизельных автомобилей

2020

Volvo Group придерживается научно обоснованных целей.

Коммерциализация

2020

Электрические компактные машины Volvo CE уже поступили в продажу.
Volvo CE представляет первый пилотный электромобиль в Китае.
Volvo CE представляет прототип электрической машины среднего размера EC230.
Volvo Autonomous Solutions выпускает в промышленное производство свой автономный электрический самосвал TA-15 с пилотным заказчиком, перевозящим материалы с площадки на свалку.

2020

COVID-19снижает загрязнение городов, показывая степень изменений, необходимых для смягчения последствий изменения климата.

2021

Volvo Energy приступила к разработке инфраструктуры для аккумуляторов и зарядки.

2021

Коммерческие электрические решения в строительстве становятся все более распространенными

Середина 2020-х

Клиентские испытания электромобилей Volvo Group на водородных топливных элементах начнутся в рамках инициативы Cellcentric.

Середина 2020-х

Новые бизнес-модели, такие как «почасовая оплата» и электронная коммерция, станут более стандартными в строительстве.

Середина 2020-х

Цена продажи электромобиля сравняется с ценой на дизель

Общепринятый

2030

35% всех автомобилей, продаваемых Volvo Group, будут электрическими.

2030

К 2030 году многие города запретят въезд на бензиновые и дизельные автомобили в городские центры

Середина 2030-х

«Зеленая сделка» ЕС призывает к этой дате сократить выбросы парниковых газов не менее чем на 40%.

2040

Volvo Group на 100 % отказалась от использования ископаемого топлива.

Подробнее

Узнать больше

Часто задаваемые вопросы

Если вы хотите узнать больше, загляните на нашу страницу часто задаваемых вопросов. Там мы собрали ряд вопросов и ответов о машинах, процессе бронирования и многом другом.

Часто задаваемые вопросы

Может ли полностью электрическая строительная площадка стать реальностью в США?

Независимо от того, принимаете ли вы потенциальную роль электрификации рабочих площадок в смягчении последствий изменения климата или нет, электроэнергия направляется на ближайшие к вам рабочие площадки в той или иной форме и, как ожидается, будет продолжать играть все большую роль в будущем строительства. Но в какой степени это будет полностью реализовано в США, неясно.

«Электрификация грядет», — заявил Карл Густав Горанссон, старший советник корпорации и бывший исполнительный директор CNH Industrial, в ходе панельной дискуссии, организованной Ritchie Bros. в начале февраля. «Машины выходят на рынок, и они работают очень хорошо — хорошие отзывы клиентов, и они знают, что соблюдают правила, которых становится все больше и больше».

Крис Слейт, управляющий директор Off-Highway Research, согласился, отметив: «У нас был год, когда электрические машины действительно были доступны на рынке. Назовите меня циничным, но есть большая разница между прогулкой по Bauma или CONEXPO и просмотром [юнитов] на выставке. Но сейчас мы действительно видим их на рынке.

«Цифры маленькие», — признал он. «Вы говорите о мировом рынке примерно от 1,1 до 1,2 миллиона машин в год по всему миру, а количество электрических машин, проданных в мире в прошлом году, составляет в лучшем случае от 1000 до 2000».

Но это может быстро измениться. «Ожидаемый темп появления электрифицированного оборудования в цифрах… невелик», — сказал Горанссон. — Но я думаю, что так и будет.

Недавний отчет IDTechEX подтверждает это, прогнозируя, что мировой рынок электрического строительного оборудования вырастет до 105 миллиардов долларов к 2042 году. В нем отмечается, что, поскольку на строительное оборудование приходится примерно 1,1% глобальных выбросов парниковых газов, оно привлекает все большее внимание во многих странах. Эта проверка уже привела к нормативным изменениям в некоторых регионах, направленным на обезуглероживание внедорожной мобильной техники.

Начиная с малого

Конечно, электроэнергия от аккумуляторов была решением для определенных сегментов строительной продукции (например, автоподъемников) в течение ряда лет, но переход на другие типы машин оказался медленным из-за связанных с этим дополнительных сложностей. Изменения часто должны начинаться с малого, и так было в случае более широкого внедрения электрификации.

Такие компании, как Kato-CES, возглавили движение к электрификации с первыми аккумуляторно-электрическими машинами без привязи. гусеничный трактор и гибридные гидравлические экскаваторы Komatsu – первые аккумуляторные электрические серийные модели, появившиеся в сегменте компактной техники. Такие машины, как мини-экскаваторы и компактные колесные погрузчики, с их более легкими рабочими циклами оказались гораздо более практичными целями для работы от аккумуляторной батареи.

Такие компании, как Kato-CES, которая специализируется на компактном оборудовании, возглавили, так сказать, первые аккумуляторно-электрические машины без привязи. Но только когда в начале 2019 года компания Volvo Construction Equipment сделала неожиданное объявление о том, что она прекратит разработку новых дизельных двигателей в своей линейке компактного оборудования в пользу аккумуляторных батарей, отрасль действительно обратила внимание на стремление к электрификации. берется крепче.

Volvo начала продажи в Северной Америке своих первых двух аккумуляторных электрических моделей — мини-экскаватора и компактного колесного погрузчика — в конце лета 2020 года, а в первой половине 2021 года они появятся на стройплощадках. С тех пор компания объявила о трех дополнениях. к своему компактному предложению с электрическим приводом, производство этих моделей начнется во втором квартале 2022 года.

Зажигание искры в тяжелом оборудовании

В то время как компактное оборудование было первым, достигшим стадии производства, тяжелое оборудование не так далеко позади, как вы думаете. Концепции и прототипы были показаны в изобилии за последние несколько лет, при этом некоторые модели уже вышли за рамки исследований и разработок и перешли в фазу испытаний в реальных условиях.

Модель 580 EV (Electric Vehicle) от CASE Construction Equipment — это первый полностью электрический экскаватор-погрузчик в строительной отрасли. Персонал ACBMЗа последние несколько лет было представлено несколько серийных моделей. Например, компания Case Construction Equipment представила на выставке CONEXPO-CON/AGG 2020 серийную версию 580 EV, «первого полностью электрического экскаватора-погрузчика». модели кранов, в том числе LR 1200. 1 грузоподъемностью 220 тонн, а также буровую установку LB 16 грузоподъемностью 55 тонн, каждая из которых способна работать несколько часов исключительно от аккумулятора.

По мере того, как электроэнергия продолжает увеличиваться в типах машин с более высоким коэффициентом использования/более высоким рабочим циклом, потребуется гораздо большая удельная мощность. По оценкам IDTechEX, «тяжелые рабочие циклы» тяжелых машин весом более 20 тонн потребуют более 300 кВтч энергии для обеспечения полного восьмичасового рабочего дня. Нынешние ограничения аккумуляторных технологий означают, что для удовлетворения этого спроса потребуются аккумуляторные батареи значительного размера. Их более высокая стоимость, требования к пространству на борту и длительное время зарядки могут препятствовать более быстрой разработке продуктов для больших классов машин.

Технология водородных топливных элементов стала потенциальным решением. Несмотря на то, что эта технология сопряжена со своими проблемами, она способна обеспечить плотность мощности, необходимую для многих форм тяжелого оборудования на стройплощадке.

Подробнее: Крупные OEM-производители машин исследуют будущее водорода

Стоимость и долговечность имеют решающее значение

Несмотря на то, что полностью электрическая рабочая площадка становится все более вероятной, строительная отрасль США еще далеко не достигла этой точки. Есть еще слишком много переменных и вопросов, которые необходимо решить.

«Критическим для развертывания электрических машин будет общая стоимость владения», — пишет IDTechEX в выдержке из своего отчета «Электромобили в строительстве 2022-24». «Существует премия за электрические машины по сравнению с дизельными, в первую очередь из-за стоимости больших аккумуляторных батарей».

Компания, занимающаяся глобальными маркетинговыми исследованиями, отмечает, что, хотя экономии на обслуживании и расходах на топливо электрического мини-экскаватора может быть достаточно, чтобы компенсировать разницу в цене по сравнению с дизельным двигателем, затраты на электрификацию более крупных машин «вероятно, остаются непомерно высокими, а OEM-производителям потребуется значительная нормативная и финансовая поддержка для продвижения».

Такие производители, как Bobcat, переходят к полностью электрическим конструкциям машин, исключающим традиционную гидравлическую систему. Bobcat продемонстрировала эту концепцию на выставке CONEXPO-CON/AGG 2020 и с тех пор запустила серийную версию компактного гусеничного погрузчика T7X в начале 2022 года. Тогда возникает вопрос о остаточной стоимости по сравнению с традиционными дизельными моделями. Когда во время панельной дискуссии Ritchie Bros. спросили, сможет ли электрическое оборудование сохранить свою ценность через три года, Слейт ответил: «Я думаю, что ответ — спросите меня через пять лет».

Слейт назвал срок службы батареи критическим фактором. «Я думаю, что есть опасения по поводу долговечности батарей», — заявил он, указывая на слишком распространенный опыт, когда батарея в мобильном телефоне или планшете выходит из строя после стольких циклов зарядки. Тем не менее, он также упомянул преимущества в плане стоимости жизненного цикла.

«Вы начинаете получать производителей, у которых есть полностью электрическая машина — от батареи до [электрических] приводных двигателей для гусениц, до электрических приводов для стрелы или ковша», — отметил Слейт. «Проблемы обслуживания, с которыми вы сталкиваетесь на [дизельных] машинах, — это лопнувшие шланги, что-то взорвалось в двигателе или форсунка упала в цилиндр… [С полностью электрическими] у вас есть гораздо меньше компонентов, чтобы получить мощность там, где она необходима».

Полностью электрическая машина не требует контура шлангов высокого давления, и требуется гораздо меньше жидкости для контроля и заполнения или замены фильтров. «Многое из этого уходит», — сказал Слейт. «С этой точки зрения, чем меньше нужно обслуживать машину, тем меньше сбоев. Таким образом, остаточная стоимость должна быть сильной, я думаю».

Но только время и опыт определят, где на самом деле окажутся остаточные ценности.

Время зарядки и доступность

Также проблемой аккумуляторного электрооборудования является время зарядки и инфраструктура зарядки, особенно для машин, используемых в отдаленных районах с ограниченным доступом к электросети или без него.

«Я подозреваю, что многие из этих электрических машин могут заряжаться ночью от дизельного генератора, что, если вам нужно это сделать, прекрасно, но это не совсем общая картина», — прокомментировал Слейт.

Концептуальный электрический компактный погрузчик Gehl 165E, представленный на выставке CONEXPO-CON/AGG 2020, включает в себя 12 съемных аккумуляторных блоков весом 48 фунтов. каждый, который можно легко снять, заменить и перезарядить по мере необходимости. Сотрудники ACBMОн отметил, что технология сменных аккумуляторов используется в качестве решения в некоторых приложениях, в том числе в электрическом асфальтоукладчике, разработанном для голландского подрядчика. Когда текущий заряд батареи истощается, батарею можно заменить полностью заряженной за считанные минуты. Несмотря на то, что приобретение нескольких аккумуляторов связано с дополнительными затратами, это решение может помочь устранить затраты на простои проекта, связанные с зарядкой.

«Большая проблема — время зарядки и доступность», — продолжил Слейт. «Если вы вытащите аккумулятор и вставите новый, это решит одну из самых больших проблем, связанных с электрооборудованием».

В настоящее время разрабатываются другие решения, позволяющие продлить срок службы батареи и обеспечить доступ к дополнительным решениям для зарядки.

Подробнее: Стратегия зарядки аккумуляторной строительной техники

Требуется больше стимулов

Возможно, самым большим препятствием на пути к электрическим рабочим площадкам является отсутствие стимула и чувство безотлагательности у подрядчиков в США. В то время как другие страны активно стремятся к будущему с нулевым выбросом углерода, США еще предстоит полностью продвинуться в этом направлении. . До тех пор, пока это не произойдет, маловероятно, что правила, стимулирующие увеличение электрификации, появятся за рамками отдельных требований проекта, ограничений сообщества и / или государственных постановлений.

Тогда есть стоимость. Премиальная цена, связанная с электрооборудованием, будет постепенно уменьшаться по мере увеличения объемов продаж, но текущие цены являются ограничительными для многих строительных фирм. До тех пор, пока не вступит в силу эффект масштаба, рост внедрения электрических машин в обозримом будущем, вероятно, будет оставаться медленным и будет сконцентрирован среди компаний, стремящихся сократить свой углеродный след, или тех, которым необходимо соблюдать определенные проектные ограничения.

Тем не менее, поощрения существуют. Как отмечалось ранее, при использовании электродвигателей можно получить потенциальную экономию затрат в течение жизненного цикла, особенно с учетом роста стоимости топлива и жидкостей, а также неопределенности наличия запасных частей и цен в условиях действующих ограничений цепочки поставок.

И хотя выбросы парниковых газов остаются основной движущей силой перехода к электрификации во многих регионах мира, IDTechEx утверждает, что есть и другие факторы, поддерживающие его, в том числе проблемы со здоровьем и безопасностью, связанные с дизельными двигателями, используемыми на строительных площадках.

«Электрические машины значительно тише, предлагая потенциал для улучшения связи, безопасности и производительности на месте, а также уменьшая неудобства шумового загрязнения окружающей среды», — отмечает IDTechEX. «Устранение токсичных выбросов выхлопных газов может улучшить качество воздуха на рабочих площадках и в их окрестностях, улучшив рабочую среду для строителей».