O guincho de cabo elétrico correto para assentamento contínuo de cabos é definido por seu capacidade de tração da primeira camada 1,5 vezes a tensão máxima do cabo e um Classificação do ciclo de trabalho S3 de pelo menos 40% . Um motor de 3,7 kW acionando uma caixa de engrenagens planetárias através de um freio eletromagnético à prova de falhas enrolará 500 metros de cabo blindado de 35 mm de diâmetro a uma velocidade constante de 8 metros por minuto sem superaquecer os enrolamentos, desde que o diâmetro do núcleo do tambor seja pelo menos 20 vezes o diâmetro do cabo.
Tração da primeira camada e como ela difere dos guinchos de elevação
Um guincho de cabo elétrico é avaliado pela tração da primeira camada de corda no tambor, não pela carga suspensa. A colocação de cabos envolve alto arrasto horizontal, especialmente ao puxar cabos submarinos blindados através de rolos. Um guincho com tração de primeira camada de 5.000kg em um núcleo de 300 mm pode suportar uma tensão de cabo de 3.300kg após a quarta camada ser enrolada, devido ao aumento do diâmetro efetivo do tambor, reduzindo a vantagem mecânica.
Ao contrário de um guincho de elevação que vê o pico de carga apenas na decolagem, um guincho de cabo deve sustentar a força de tração por horas. Isto requer um motor com um fator de serviço de 1.25 . Um motor de 7,5 kW com SF de 1,25 pode fornecer 9,4 kW continuamente, cobrindo a reserva térmica necessária quando o cabo fica momentaneamente preso no fundo do mar.
Diâmetro do núcleo do tambor e proteção do raio de curvatura do cabo
O núcleo do tambor é o principal fator que evita danos ao cabo. O raio de curvatura mínimo de um cabo de alimentação ou controle é normalmente 10 a 15 vezes o seu diâmetro externo . Um tambor de guincho deve, portanto, ter um diâmetro de núcleo não menor que 20 vezes o diâmetro do cabo para enrolamento dinâmico sob tensão. Para um cabo de 40 mm, o núcleo deve ter pelo menos 800 mm.
Usar um núcleo menor leva ao esmagamento da camada interna. Em um caso documentado envolvendo um cabo de alimentação para uma empilhadeira recuperadora, um tambor de 600 mm falhou repetidamente em um cabo de 38 mm dentro 1.200 ciclos de enrolamento . A atualização para um núcleo de 900 mm eliminou totalmente a falha por esmagamento em um período subsequente 4.500 ciclos .
Ciclo de trabalho do motor e prevenção de sobrecarga térmica
Os motores do guincho de cabo operam sob a classificação de serviço periódico intermitente S3. Um rótulo típico diz S3-40%, 10 minutos , o que significa que o motor pode funcionar com carga total durante 4 minutos em qualquer ciclo de 10 minutos sem exceder o limite de aumento de temperatura da classe de isolamento. Selecionando um motor com Ciclo de trabalho de 60% para um guincho usado em valas repetitivas de cabos evita disparos indesejados do relé de sobrecarga térmica.
A tabela abaixo combina a potência do motor com a força de tração e a velocidade da linha para operações comuns de enrolamento de cabos, assumindo uma classificação S3-40% e um fator de serviço de 1,0 para a caixa de engrenagens.
| Potência do motor (kW) | Tração da primeira camada (kg) | Velocidade da linha em plena carga (m/min) | Faixa típica de diâmetro externo do cabo (mm) |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 500 | 6 | 10 a 15 |
| 3.7 | 1.500 | 8 | 18 a 28 |
| 7.5 | 3.200 | 10 | 30 a 42 |
| 15.0 | 6.500 | 12 | 45 a 65 |
Sistemas de freio e requisitos de retenção estática
Um electrical cable winch must hold the full reel of cable stationary when power is removed, even on an incline. The standard is a Freio CC aplicado por mola e liberado eletricamente montado diretamente na campânula final do motor. O torque de retenção estático deve ser pelo menos 1,5 vezes o torque máximo do tambor gerado pela camada superior do cabo em tração total.
Um freio de banda no flange do tambor serve como sistema secundário de emergência. Durante um teste de aceitação de um guincho de tração de 10 toneladas, o freio CC sozinho aguentou 105% da carga nominal por 30 minutos com rotação zero do tambor. Quando o freio de banda foi aplicado após uma falha de energia simulada, o sistema de freio combinado manteve uma carga estática de 15 toneladas antes que a âncora do cabo escorregasse.
Engrenagem de enrolamento e mecanismos de vento nivelado
O enrolamento aleatório causa sobreposição do cabo que corta a capa durante o desenrolamento tensionado. Um mecanismo de vento nivelado acionado que atravessa o tambor em uma taxa sincronizada é essencial para cabos planos ou ao enrolar em um tambor liso. A inclinação do vento nivelado deve corresponder ao diâmetro do cabo mais uma folga de 1 mm a 2 mm para evitar beliscões.
Para um cabo redondo de 32 mm, um enrolamento nivelado com passo de parafuso de avanço de 33mm e uma porca bidirecional elimina lacunas. Dados de campo de uma barcaça de instalação de cabos mostraram que um vento nivelado sincronizado reduziu o fenômeno do salto de retorno de 3 ocorrências por quilômetro para zero, evitando picos de tensão bruscos que anteriormente danificaram a resistência de isolamento do cabo.
Controle elétrico e integração de velocidade variável
A partida direta de um grande motor de guincho envia um choque mecânico através do trem de engrenagens. Um conversor de frequência variável permite uma rampa de partida suave de 3 segundos e uma rampa de parada de 2 segundos , reduzindo a corrente de pico de pico de 6 vezes a corrente de carga total até 1,5 vezes . Isso protege o cabo contra solavancos repentinos que podem separar o condutor do isolamento.
O controle pendente deve incluir um botão de parada de emergência com contator de interrupção direta. Quando a parada de emergência é pressionada, o freio é acionado e o VFD inicia um ciclo de frenagem por injeção CC que para o tambor dentro de 0,5 segundos . Um sensor de velocidade zero no tambor confirma a parada antes que o freio libere seu torque de retenção.
Detecção de carga e corte de tensão
Puxar o cabo com tensão excessiva alonga permanentemente os condutores de cobre, aumentando a resistência e os pontos quentes. Um pino de carga instalado no eixo da polia mede a tensão em tempo real e aciona um corte quando a força excede o limite predefinido. Para um cabo típico de 35 mm com 3 núcleos, a tensão máxima de tração não deve exceder 3.000kg , que corresponde a uma deformação do condutor de 0,2% .
Uma célula de carga conectada a um PLC também registrará um registro de tensão durante toda a operação de enrolamento. Esses dados são usados para verificar se o cabo não foi submetido a esforços excessivos durante a instalação, um requisito cada vez mais especificado em termos de garantia para cabos de energia submarinos com vida útil projetada de 25 anos .
Pontos diários de inspeção pré-partida
Uma verificação visual e funcional de 10 minutos antes de cada turno detecta falhas que levam a desvios de cabos. A lista de verificação abaixo cobre os componentes de alto risco.
- Verifique se o entreferro do freio está ajustado para 0,3 mm . Uma folga de ar acima de 0,6 mm reduz a força de fixação da mola e pode fazer com que o tambor se desloque sob carga.
- Verifique o nível de óleo na caixa de engrenagens planetárias. Uma gota de 15mm abaixo do visor indica um vazamento na vedação que causará arranhões na engrenagem dentro de um turno.
- Inspecione o ponto de entrada do cabo no flange do tambor para ver se há arestas vivas. Uma rebarba tão pequena quanto 0,5 mm pode cortar a bainha externa do cabo durante o pagamento.
- Teste a parada de emergência e observe a distância de parada do tambor. Qualquer aumento além 200 mm de percurso linear do cabo requer substituição da pastilha de freio.
- Confirme se as correntes de vento nivelado ou o parafuso de avanço não apresentam folga visível. Uma corrente desgastada com uma curvatura de 10mm introduz um atraso de fase que causa enrolamento cruzado.
