桥式起重机的电气控制

1第5章桥式起重机的电气控制2•知识目标：了解起重机的结构、运动及电气控制、保护环节的基本知识，掌握凸轮控制器、主令控制器、电磁制动器的应用及起重机的电气控制分析。•能力目标：能独立阅读以起重机为典型代表的生产机械电气控制原理图。结合实际初步了解起重机的结构、运动及电气控制特点。学习目标3重点和难点•重点：起重机的结构、运动及电气控制特点；凸轮控制器、主令控制器的电气控制；起重机电气控制系统图分析。•难点：起重机的供电、电气控制、电气保护特点；平移机构与提升机构的不同电气控制方法。45.1桥式起重机概述•桥式起重机又称“天车”或“行车”，是一种在固定跨度上空用来吊运各种物体的设备。5•桥式起重机按起吊装置不同，可分为吊钩桥式起重机、电磁盘桥式起重机和抓斗桥式起重机。其中以吊钩桥式起重机应用最广。65.1.1桥式起重机的结构及运动形式•桥式起重机主要由大车和小车组成的桥架机构，主钩和副钩组成的提升机构。75.1.2桥式起重机的主要技术参数•起重量、跨度、起升高度、运行速度、提升速度、工作类型及通电持续率等。•1.起重量又称额定起重量，以t为单位。依据起重量大小，起重机可划分为三级：5t~10t为小型，10t~50t为中型，50t为重型。•2.跨度（大车轨道中心线间的距离）有10.5m~30.5m共8个档次。8•3.起重机的各部分运行速度为：•大车68m/min~120m/min，•小车30m/min~45m/min，•主钩3.5m/min~20m/min，•副钩7m/min~25m/min。5.1.2桥式起重机的主要技术参数9•4.起重机的工作方式属于短时工作制，对电气影响最大的是它的负载持续率JC%（工作时间与周期时间之比）及每小时接通的次数（N）。由这两个指标可以看出起重机的忙闲长度。•较轻工作制的起重机，其JC%=15%，N30。•中级工作制，其JC%=25%，N=30~90。•重级工作制，其JC%=40%，N90。•特重级工作制，其JC%=60%。5.1.2桥式起重机的主要技术参数105.1.3桥式起重机对电力拖动的要求•1.桥式起重机的工作状况•当桥式起重机处于重复短时工作状态时，常要求拖动电动机能够完成启动、制动、正反转等运行状态；且起重机的负载没有规律，时重时轻，并经常承受过载和机械冲击；另外起重机一般工作在环境恶劣的情况下，多数在粉尘大、高温、高湿度或室外露天场所等环境中使用。•因此，桥式起重机工作状况比较复杂，所以对起重用电动机、提升机构及移动机构等的电力拖动要求较高。112.桥式起重机对电力拖动及电气控制的要求•（1）电动机选择专用起重电动机。目前多选用线绕式异步电动机。•（2）要有合理的升降速度。空载、轻载时要求速度快，以减小辅助工时；重载要求速度慢。•（3）具有一定的调速范围。对于普通起重机调速范围一般为3:1，要求较高的地方可以达到（5~10）:1。•（4）提升开始或重物下降至预定位置时，都需要低速。为满足要求，桥式起重机在30%额定速度内应分成几档，以便灵活操作。12•（5）提升的第一级为预备级。这是为了消除传动间隙，张紧钢丝绳，以避免过大的机械冲击。所以启动转矩不能大，一般限制在额定转矩的一半以下。•（6）当下放重物时，根据负载大小，拖动电动机的转矩可以是电动转矩，也可以是制动转矩，两者之间的转换是自动进行的。•（7）制动装置采用电气和机械双重制动。•（8）有完善的电气保护和连锁环节。2.桥式起重机对电力拖动及电气控制的要求13•起重机的控制设备有两种：•一种是采用凸轮控制器直接控制电动机的启停、正反转、调速和制动。这种控制方式由于受到控制器触点容量的限制，故只适用于小容量起重机的控制。•另一种是采用主令控制器与磁力控制屏配合的控制方式，适用于容量较大、调速要求较高的起重机和工作繁重的起重机。对于15t以上的桥式起重机，一般同时采用两种控制方式，主提升机构采用主令控制器配合控制屏控制的方式，移动机构和副提升机构采用凸轮控制器控制方式。2.桥式起重机对电力拖动及电气控制的要求145.1.4桥式起重机的供电特点•交流起重机电源由公共交流电网供电。由于起重机的工作是经常移动的，因此其与电源之间不能采用固定连接方式。•对于小型起重机供电方式采用软电缆供电，随着大车或小车的移动，供电电缆随之伸展和叠卷。15•对于一般桥式起重机常用滑线和电刷供电。三相交流电源接到沿车间长度方向架设的三根主滑线上，再通过电刷引到起重机的电气设备上，首先进入驾驶室中保护盘上的总电源开关，然后再向起重机各电气设备供电。16•对于小车及提升机构等电气，由位于桥架另一侧的辅助滑线来供电。•滑线通常用角钢、圆钢、V形钢或钢轨来制成。当电流值很大或滑线太长时，为减小滑线电压，常将角钢与铝排逐段并联，以减小电阻。5.1.4桥式起重机的供电特点175.2桥式起重机的电器设备及控制保护装置•5.2.1凸轮控制器及其控制线路•1.凸轮控制器•凸轮控制器是一种大型手动控制电器。用以直接操作与控制电动机的正反转、调速、启动与停止，广泛用于中小型起重机的平移机构和小型起重机提升机构的电动机控制。18凸轮控制器的图形符号及含义192.凸轮控制器控制电路用来控制起重机的平移或提升机构电动机书中错误：缺一根线。20（1）电路特点•①可逆对称电路。凸轮控制器左右各有5个档位，采用对称接法，即控制器手柄处在正转和反转的相应位置时，电动机工作情况完全相同。21（1）电路特点•②为减少转子电阻段数及控制转子电阻的触点数，绕线电动机转子串接不对称电阻。22（1）电路特点•③在提升重物时，控制器第一档位为预备级，第二~五档位将逐级提高提升速度，电动机工作在电动状态。23（1）电路特点•③在重物下放时，电动机工作在再生发电制动状态。此时，应将控制器手柄由零位直接扳至下降第五档位，而且途经中间档位不许停留。往回操作时，也应从下降第五档位快速扳回零位，不然将引起重载高速下降。24（2）电路分析•由图可知，凸轮控制器SA在零位时有9对常开触点，3对常闭触点。其中4对主触点用于电动机正反转控制；另5对主触点用于接入与切除电动机转子不对称电阻。25•控制器的3对常闭触点用来实现零位保护、并配合两个运动方向限位开关（SQ1、SQ2）实现安全保护。（2）电路分析26零位保护的例子27•YA为电磁制动器，当其电磁线圈通电时，依靠电磁力将制动器松开；当断电时，制动器将电动机刹住。（2）电路分析28•控制电路中设有过电流继电器KI1~KI3，实现电动机过电流保护。紧急事故开关SQ3实现事故保护，操纵室顶端舱口开关SQ4实现大车无人且舱口关好才可开车的安全保护等。（2）电路分析29起重机工作过程分析：零位准备，上升分析（含1档预备级、其他档位），下降分析。（2）电路分析30操作凸轮控制器时应注意：当将控制器手柄由左扳到右，或由右到左时，中间必须通过零位，为减小反向冲击电流，应在零位档稍作停留，同时也使传动机构获得平稳的反向过渡。（2）电路分析31•在进行重载下降操作时，应先将手柄直接扳至下降速度的档位。（2）电路分析325.2.2主令控制器及其控制线路•凸轮控制器控制电路具有结构简单、维修方便、经济等优点。但由于它直接控制主电路，所以要求触点容量大、控制器体积大。•因此，当电动机容量较大，工作繁重，调速性能要求较高时往往采用主令控制器。由主令控制器的触点来控制接触器，再由接触器来控制电动机。331.主令控制器342.交流磁力控制盘•将控制用接触器、继电器、刀开关等电器元件按一定电路接线，组装在一块盘上，称为磁力控制盘。•交流磁力控制盘按控制对象可分为平移机构控制盘与升降机构控制盘，前者为PQY系列，后者为PQS系列。353.主令控制器控制线路分析•磁力控制器由主令控制器与磁力控制盘组成。采用磁力控制器控制时，只有尺寸较小的主令控制器安装在驾驶室内，其余电气设备安装在桥架上的控制盘中。•一般桥式起重机同时采用凸轮控制器与磁力控制器控制，前者用于平移机构与副钩提升机构，后者用于主钩提升机构。36提升机构磁力控制器控制系统电路图图中，主令控制器SA有12对触点。提升下降各有6个工作位置。1.启动过程分析。2.上升1档分析。3.制动下降1档分析。4.强力下降1档375.2.3制动器与制动电磁铁•起重机械是一种间歇工作的设备，经常处在启动和制动状态，因此制动器在起重机中既是工作装置又是安全装置。38•起重机上常用的制动器，有电磁铁式和液压式两种。•电磁机构有单相和三相两种，单相制动器是短行程的，其磁铁行程为10mm~16mm，三相制动器是长行程的，行程为45mm。5.2.3制动器与制动电磁铁395.2.4电气保护设备•主要有电动机的过电流保护、短路保护、控制器的零位保护、各运动方向的极限位置保护、舱门、端梁及栏杆门安全保护、紧急操作保护及必要的报警及指示信号等。40•如图5.8所示的10、11区为15/3t桥式起重机保护环节。图中QS为电源总开关，KI0为总过载保护用的过电流继电器，KI1~KI4为各相应电动机过载保护用的过电流继电器。41•QS4为急停开关，在紧急情况下切断QS4则各电机均立即停止。SQc,SQd,SQe分别为驾驶舱门、顶盖出入口、桥架栏杆出入口等连锁开关。42•SA1-7、SA2-7、SA3-7分别为小车、提升机构、大车控制器的零位触点；SB为控制按钮。以上几部分串联后共同控制接触器KM的吸合与释放。43保护柜、凸轮控制器及主令控制器均安装在驾驶室内，便于司机操作。44•起重机各移动部分均采用限位开关作为行程限位保护。SQa,SQb分别为主钩副钩上升限位开关；SQ1,SQ2为小车横向限位开关；SQ3,SQ4为大车纵向限位开关。图中少SQa45•当机构运行至某个极限位置时，相应的限位开关断开使KM断电，整个起重机停止工作。此后必须将控制器置于零位，重新按SB送电后机构才可以向另一方向运行。46•起重机设备上移动电动机和提升电动机均采用电磁抱闸断电制动。475.3桥式起重机控制电路分析•以15/3t交流桥式起重机为例分析。•共5台电机：其中，大车移动电机2台，小车移动电机1台，主钩升降电机1台，副钩升降电机1台。•整机线路由主电路和控制电路两部分组成。控制电路又分为凸轮控制器控制和主令控制器控制两种。485.3桥式起重机控制电路分析•5.3.1主接触器的控制•5.3.2凸轮控制器的控制•5.3.3主令控制器的控制495.3.1主接触器的控制1.准备阶段：在起重机投入运行前应当将所有凸轮控制器手柄置于“零位”，零位连锁触头SA1-7，SA2-7，SA3-7（9区）处于闭合状态。505.3.1主接触器的控制1.准备阶段：合上紧急开关QS4，关好舱门和横梁栏杆门，使开关SQc,SQd,SQe也处于闭合状态（10区）。512.启动运行阶段：当操作人员按下启动按钮SB(9区)，主接触器KM线圈即获电吸合（11区），3个常开主触头KM闭合，使两相电源(V2，W2)进入各凸轮控制器，一根电源(U3)直接引入各电动机定子接线端。5.3.1主接触器的控制522.启动运行阶段：此时由于各凸轮控制器手柄均在零位，故电动机不会运转。同时，主接触器KM两常开辅助触头闭合自锁（7区和9区）。5.3.1主接触器的控制535.3.2凸轮控制器的控制•桥式起重机的大车、小车和副钩电动机容量较小，一般采用凸轮控制器控制。由于大车为两台电动机同时拖动，故大车凸轮控制器SA3比SA1和SA2多了5个转子电阻控制触头，以供切除第二台电动机的转子电阻用。545.3.2凸轮控制器的控制•由图可知，大车凸轮控制器有11个位置，中间位置是零位，右边5个位置，左边5个位置，控制电动机M3和M4的正反转。•4个主触头控制电动机M3和M4的定子电源，并实现正反转换接。55电动机M3和M4的正反转分析56•由图可知，10个转子电阻控制触头分别切换电动机M3和M4的转子电阻3R和4R。•另有3个辅助触头为连锁触头，其中SA3-5，SA3-6为电动机正反转连锁触头，SA3-7为零位连锁触头。57操作过程分析：大车向后1档运行58