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项目四桥式起重机电气控制线路分析CompanyLogo职业核心能力培养探索项目四桥式起重机电气控制线路分析4．1项目描述图4-1桥式起重机结构示意图CompanyLogo职业核心能力培养探索项目四桥式起重机电气控制线路分析4．1项目描述本项目以10t桥式起重机电气控制为例学习凸轮控制器、主令控制器、电磁抱闸器结构和工作原理，学习电流继电器和电压继电器的结构、工作原理及用途。掌握电流继电器和电压继电器动作值整定及返回系数测量，并熟悉绕线转子异步电动机的起动及调速控制。起重机是一种专门用来起吊或放下重物，并使重物在短距离内水平移动的一种大型起重机械，其工作特点是：工作频繁，具有周期性和间歇性，要求工作可靠并确保安全。CompanyLogo职业核心能力培养探索项目四桥式起重机电气控制线路分析4．1项目描述1．起重机用途和分类按其结构可分为桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、旋转起重机及缆索起重机等；按起吊的重量可分为小型5～10t，中型10～50t，重型50t以上三级，其中以桥式起重机的应用最为广泛并具有一定的代表性。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．1项目描述2．桥式起重机的结构及运动情况（1）桥架由主梁、端梁等几部分组成。（2）大车移行机构大车移动行走机构是由驱动电动机、制动器、传动轴（减速器）和车轮等几部分组成。（3）小车运行机构由小车架、小车移动行走机构和提升机构组成。运动形式有由大车拖动电动机驱动的前后运动，由小车拖动电动机驱动的左右运动以及由提升电动机驱动的重物的升降运动三种形式，每种运动都要求有极限位置保护。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．1项目描述3．桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求（1）空钩能快速升降，以减少上升和下降时间，轻载的提升速度应大于额定负载的提升速度。（2）具有一定的高速范围，对于普通起重机调速范围一般为3∶1，而要求高的地方则要求达到5∶1～10∶1。（3）在开始提升或重物接近预定位置附近时，都需要低速运行。因此应将速度分为几挡，以便灵活操作。（4）提升第一挡的作用是为了消除传动间隙，使钢丝绳张紧，为避免过大的机械冲击，这一挡的电动机的启动转矩不能过大，一般限制在额定传矩的一半以下。（5）在负载下降时，根据重物的大小，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。（6）为确保安全，要采用电气与机械双重制动，既减小机械抱闸的磨损，又可防止突然断电而使重物自由下落造成设备和人身事故。（7）要有完备的电气保护与联锁环节CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．2相关知识4．2．1电气控制器件1．凸轮控制器凸轮控制器就是利用凸轮来操作动触头动作的控制器。（1）凸轮控制器的型号及含义CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析（2）凸轮控制器的结构及工作原理1．凸轮控制器凸轮控制器的工作原理：动触头与凸轮固定在转轴上，每个凸轮控制一个触头。当转动手柄时，凸轮随轴转动，当凸轮的凸起部分顶住滚轮时，动、静触头分开；当凸轮的凹处与滚轮相碰时，动触头受到触头弹簧的作用压在静触头上，动、静触头闭合，在方轴上叠装形状不同的凸轮片，可使各个触头按预定的顺序闭合或断开，从而实现不同的控制目的（a）实物图（b）结构图图4-2KTJ1系列凸轮控制器CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．2相关知识4．2．1电气控制器件2.主令控制器主令控制器是用于频繁地按照预定程序操纵多个控制电路的主令电器，用它通过控制接触器来实现电动机的启动、制动、调速和反转，其触点的工作电流不大。（1）主令控制器的型号及含义CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析2.主令控制器（2）主令控制器的结构及工作原理主令控制器的外形及结构如图4-4所示。（a）外形（b）结构1，7－凸轮块；2－接线柱；3－静触点；4－动触点；5－支架；6－轴；8－小轮；9－弹簧；10－手柄图4-4主令控制器的外形及结构主令控制器的工作原理：转动手柄→方形转轴带动凸轮块转动→凸轮块的凸出部分压动小轮8，使动触头4离开挣触头3，分断电路。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析2.主令控制器（3）凸轮控制器的选择与使用①主令控制器主要根据使用环境、所需控制的电路数、触点闭合顺序进行选择。②主令控制器投入运行前，应使用500V或1000V兆欧表测量其绝缘电阻，绝缘电阻一般应大于0.5MΩ，同时根据接线图检查接线是否正确。③主令控制器外壳上的接地螺栓应与接地网可靠连接。④主令控制器不使用时手柄应停在零位。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．2相关知识4．2．1电气控制器件3．电磁抱闸器电磁铁是利用电磁吸力来操纵牵引机械装置，以完成预期的动作，或用于钢铁零件的吸持固定、铁磁物体的起重搬运等，因此它是将电能转化为机械能的一种低压电器。电磁铁主要由铁心、衔铁、线圈和工作机构四部分组成。按线圈中通过电流的种类，电磁铁可分为交流电磁铁和直流电磁铁。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析3．电磁抱闸器（a）结构（b）电磁铁的一般符号（c）电磁制动器符号图4-5MZDI型制动电磁铁与制动器1－线圈；2－衔铁；3－铁心；4－弹簧；5－闸轮；6－杠杆；7－闸瓦；8－轴CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析（1）电磁抱闸制动器断电制动控制线路3．电磁抱闸器图4-6电磁抱闸制动器断电制动控制的电路图1－线圈；2－衔铁；3－弹簧；4－闸轮；5－闸瓦；6－杠杆CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析（2）电磁抱闸制动器通电制动控制线路图4-6电磁抱闸制动器通电制动控制的电路图1－弹簧；2－衔铁；3－线圈；4－铁心；5－闸轮；6－闸瓦；7－杠杆CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．2相关知识4．2．1电气控制器件4．电流继电器电流继电器是反映电流变化的控制电器。使用时，电流继电器的线圈串联在被测电路中，根据通过线圈电流值的大小而动作。为了使串入电流继电器线圈后不影响电路正常工作，电流继电器线圈的匝数要少，导线要粗，阻抗要小。电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．电流继电器（1）过电流继电器当继电器中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动作的继电器叫过电流继电器。它主要用于频繁启动和重载启动的场合，作为电动机和主电路的过载和短路保护。（a）外形（b）结构图（c）符号图4-7JT4系列过电流继电器1－铁心；2－磁轭；3－反作用弹簧；4－衔铁；5－线圈；6－触头CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．电流继电器（2）欠电流继电器当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作的继电器称为欠电流继电器。在线圈电流正常时这种继电器的衔铁与铁心是吸合的。它常用于直流电动机励磁电路和电磁吸盘的弱磁保护。图4-9欠电流继电器的符号CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析5．电压继电器4．2相关知识4．2．1电气控制器件反映输入量为电压的继电器叫电压继电器。使用时电压继电器的线圈并联在被测量的电路中，根据线圈两端电压的大小而接通或断开电路。因此这种继电器线圈的导线细、匝数多、阻抗大。电压继电器分为过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器。图4-10电压继电器的符号CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．2相关知识4．2．2电气控制线路1．按钮操作控制线路图4-12按钮操作转子绕组串接电阻启动的电路图CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析2．时间继电器自动控制线路4．2．2电气控制线路图4-13时间继电器自动控制电路图CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．2．2电气控制线路3．电流继电器自动控制线路图4-14电流继电器自动控制电路图CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．3项目实施4．3．1桥式起重机凸轮控制器控制线路分析1．电动机的工作特点下放重物时，由于负载较重，电动机工作在发电制动状态，为此操作重物下降时应将控制器手柄从0位迅速扳至第5挡，中间不允许停留。往回操作时也应从下降第5挡快速扳至零位，以免引起重物的高速下落而造成事故。对于轻载提升，第1挡为起动级，第2、3、4、5挡提升速度逐渐提高，但提升速度变化不大，下降时若吊物太轻而不足以克服摩擦转矩时，电动机工作在强力下降状态，即电磁转矩与重物重力矩方向一致。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．3．1桥式起重机凸轮控制器控制线路分析图4-15凸轮控制器控制起重机电路原理图CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．3．1桥式起重机凸轮控制器控制线路分析2．控制电路分析（1）主电路分析QS为电源开关，KI为过电流继电器，用于过载保护，YA为三相电磁制动抱闸的电磁铁，YA断电时，在强力弹簧作用下制动器抱闸紧紧抱住电动机转轴进行制动，YA通电时，电磁铁吸动抱闸使之松开，三相电动机由接触器KM进行起动和停止控制，电动机转子回路串联了几段三相不对称电阻，在控制器的不同控制位置，凸轮控制器控制转子各相电路接入不同的电阻，以得到不同的转速，实现一定范围的调速。（2）控制电路分析凸轮控制器的另外三对触点串接在接触器KM的控制回路中，当操作手柄处于零位时，触点1‐2、3‐4、4‐5接通，此时若按下SB则接触器得电吸合并自锁，电源接通，电动机的运行状态由凸轮控制器控制。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析2．控制电路分析4．3．1桥式起重机凸轮控制器控制线路分析（3）保护联锁环节分析本控制电路有过电流、失电压、短路、安全门、极限位置及紧急操作等保护环节，其中主电路的过电流保护由串接在主电路中的过电流继电器KI来实现，其控制触点串接在接触器KM的控制回路中，一旦发生过电流，KI动作，KM释放而切断控制回路电源，起重机便停止工作。由接触器KM线圈和0位触点串联来实现失电压保护。操作中一旦断电，接触器释放，必须将操作手柄扳回零位，并重新按起动按钮方能工作。控制电路的短路保护是由FU实现的，串联在控制电路的SA1、SQ1、SQ2及SQ3分别是紧急操作、安全门开关及提升机构上极限位置与下极限位置保护行程开关。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．3项目实施4．3．2桥式起重机主令控制器控制线路分析1．主电路分析图4-17（a）中QS1为主电路的开关，KM0与KM1为吊钩电动机正反转控制接触器（控制吊钩升降），YA为三相制动电磁铁，KI1为过电流保护继电器，电动机转子电路中共有7段对称连接的电阻，其中前2段为反接制动电阻，由接触器KM3、KM4控制，后4段为起动加速调速电阻，分别由接触器KM5～KM8控制；最后一段为固定的软化特性电阻，一直串接在转子电路中；当KM3～KM8依次闭合时，电动机的转子回路中串入的电阻依次减小，与主令控制器的各控制位置相对应的电动机的机构特性如图4-18所示。CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．3．2桥式起重机主令控制器控制线路分析图4-17（a）主令控制器与磁力控制屏相配合的主电路CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．3．2桥式起重机主令控制器控制线路分析图4-17（b）主令控制器与磁力控制屏相配合的控制电路CompanyLogo项目四桥式起重机电气控制线路分析4．3项目实施4．3．2桥式起重机主令控制器控制线路分析2．控制电路分析（1）正转提升控制先合上QS1、QS2，主电路、控制电路上电，当主令控制器操作手柄置于零位时，SA－1（表示SA的第1对触点，以下类同）闭合，使电压继电器KV吸合并自锁，控制电路便处于准备工作状态。当控制手柄处于工作位置时，虽然SA－1断开，但不影响KV的吸合状态，但当电源断电后，却必须使控制手柄回到零位后才能再次