桥式起重机电气控制系统

1、电气控制技术与技能训练电气控制技术与技能训练 电气控制技术与技能训练电气控制技术与技能训练 电子教案电子教案 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.1 4.1 桥式起重机概述桥式起重机概述 起重机分类：桥式、门式、塔式、旋转式。起重机分类：桥式、门式、塔式、旋转式。 桥式起重机又称行车、天车，尤以吊钩桥式起重机多用。桥式起重机又称行车、天车，尤以吊钩桥式起重机多用。4.1.4 4.1.4 桥式起重机的主要机构及运动形式桥式起重机的主要机构及运动形式结构：结构：1.1.桥架桥架 2.2.大车移行机构大车移行机构3.3.小车小车 4.4.提升机构提升机构 5.5.驾驶室驾

2、驶室桥式起重机的运动形式：桥式起重机的运动形式： 起重机由大车电动机驱动沿车间起重机由大车电动机驱动沿车间两边轨道作纵向（前后）运动。两边轨道作纵向（前后）运动。 小车及提升机构由小车电动机驱小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架主梁上的轨道作横向（左右）动沿桥架主梁上的轨道作横向（左右）运动。运动。 提升电动机驱动重物作升降运动。提升电动机驱动重物作升降运动。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.1.2 4.1.2 桥式起重机的主要技术参数桥式起重机的主要技术参数 1.1.起重量起重量 单钩：单钩：5t5t、10t10t 双钩：双钩：15/3t15/3t、20/5t

3、20/5t、30/5t30/5t、50/10t50/10t、75/20t75/20t、100/20t100/20t、125/30t125/30t、150/30t150/30t、200/30t200/30t、250/30t250/30t，分子为主钩起重量，分母为，分子为主钩起重量，分母为副钩起重量。副钩起重量。 2.2.跨度跨度 3.3.提升高度提升高度 4.4.运行速度运行速度 5.5.提升速度提升速度 提升速度提升速度30m/min 30m/min 空钩速度：高达提升速度两倍空钩速度：高达提升速度两倍 着陆低速着陆低速4 46m/min6m/min 6. 6.负载持续率负载持续率 工作时间与

4、工作周期时间之比，用工作时间与工作周期时间之比，用Fs%Fs%表示。标准负载持续率：表示。标准负载持续率：15%15%、25%25%、40%40%、60%60%。 7.7.工作类型工作类型 有轻级、中级、重级和特重级四种。有轻级、中级、重级和特重级四种。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.1.3 4.1.3 桥式起重机的电力拖动特点及控制要求桥式起重机的电力拖动特点及控制要求1.1.电力拖动系统的构成电力拖动系统的构成 小车电动机一台、大车电动机一至二台、提升电动机一至二台。小车电动机一台、大车电动机一至二台、提升电动机一至二台。2.2.对起重电动机的要求对起重电

5、动机的要求 起重机负载图如右起重机负载图如右 提升机构四个工作阶段：提升机构四个工作阶段： 升降重物及空钩。升降重物及空钩。 大、小车二个工作阶段：大、小车二个工作阶段： 平移重物及空钩。平移重物及空钩。 停歇二个阶段：装卸货停歇二个阶段：装卸货 一个工作周期一个工作周期10min10min。 三台电动机均为断续周期工作方式，电动机启制动频繁，为缩短启三台电动机均为断续周期工作方式，电动机启制动频繁，为缩短启制动时间，减少启动、制动损耗，起重机转子制成细长形，使飞轮惯制动时间，减少启动、制动损耗，起重机转子制成细长形，使飞轮惯量量GDGD2 2减少。减少。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系

6、统桥式起重机电气控制系统 (1) (1)起重机宜选用起重型断续周期工作制电动机，该机应启动电流小，起重机宜选用起重型断续周期工作制电动机，该机应启动电流小，启动转矩大。启动转矩大。 (2)(2)能电气调速能电气调速 选用绕线型异步电动机转子串电阻调速。选用绕线型异步电动机转子串电阻调速。 (3)(3)能适应较恶劣的工作环境和机械冲击。能适应较恶劣的工作环境和机械冲击。3.3.对电气控制系统的要求对电气控制系统的要求 (1)(1)具有合适的升降速度，空钩能快速升降。具有合适的升降速度，空钩能快速升降。 (2)(2)调速范围调速范围 3 3：1 1，高者，高者5 51010：1 1。 (3)(3)

7、有适当的低速区有适当的低速区 (4)(4)提升第一档为预备级，用于消除传动系统齿轮间隙，张紧钢丝绳。提升第一档为预备级，用于消除传动系统齿轮间隙，张紧钢丝绳。 (5)(5)起重机负载为位能性恒转矩负载，要有电动下放（强力下放）、倒起重机负载为位能性恒转矩负载，要有电动下放（强力下放）、倒拉反接制动下放及发电反馈制动下放三种下放负载方式。拉反接制动下放及发电反馈制动下放三种下放负载方式。 (6)(6)电气与机械双重制动。电气与机械双重制动。 (7)(7)要有完备的电气保护与联锁环节。要有完备的电气保护与联锁环节。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.2 4.2 起重电

8、动机的工作状态起重电动机的工作状态 大车、小车移行机构的电动机其负载为反抗性恒转矩负载大车、小车移行机构的电动机其负载为反抗性恒转矩负载Tf（摩（摩擦转矩负载），电动机工作在正向电动与反向电动状态。擦转矩负载），电动机工作在正向电动与反向电动状态。 提升机构电动机其负载为位能性恒转矩负载提升机构电动机其负载为位能性恒转矩负载Tw与反抗性恒转矩负载与反抗性恒转矩负载Tf之综合。之综合。4.2.1 4.2.1 提升负载时电动机的工作状态提升负载时电动机的工作状态 T=TL= Tf+Tw 正向电动状态正向电动状态 T为电动机电磁转矩，为电动机电磁转矩，TL为负载转矩。为负载转矩。 第第4 4章章 桥

9、式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.2.2 4.2.2 下放负载时电动机的工作状态下放负载时电动机的工作状态 下放负载时电动机的三种工作状态下放负载时电动机的三种工作状态1.1.反转电动状态反转电动状态 TfTw，负载很轻，不能依靠自重下降，而电动下放，称强力下放。，负载很轻，不能依靠自重下降，而电动下放，称强力下放。 T=TL= Tf-Tw Tf= T+Tw 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统2.2.发电反馈制动状态发电反馈制动状态 轻载高速下放轻载高速下放 T=TT=TL L=T=Tw w-T-Tf f ， T+TT+Tf f=T=Tw w ，此时，此时

10、T Tw w为原动转矩。为原动转矩。要点：电源相序反接，产生顺时针方向的旋要点：电源相序反接，产生顺时针方向的旋转磁场。转磁场。 T Tw w拉着电动机反转其转速超过反向同步转拉着电动机反转其转速超过反向同步转速，与旋转磁场同向。速，与旋转磁场同向。 按相对运动原理决定某一时刻按相对运动原理决定某一时刻N.SN.S极下转极下转子导体切割磁力线方向，子导体切割磁力线方向，N N极下导体向左，极下导体向左，S S极下极下导体向右。导体向右。 按右手定则决定转子导体感应电动势和电按右手定则决定转子导体感应电动势和电流方向。流方向。 按左手定则决定转子导体受力方向，即可按左手定则决定转子导体受力方向，

11、即可知电磁转矩知电磁转矩T T方向与转子转速方向与转子转速n n相反。相反。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统3.3.倒拉反接制动状态倒拉反接制动状态 中载、重载的低速下放中载、重载的低速下放 T=TT=TL L=T=Tw w-T-Tf f ，T+TT+Tf f=T=Tw w ，T Tw w为为原动转矩原动转矩要点：电动机定子电源相序与提升时相序同，产要点：电动机定子电源相序与提升时相序同，产生逆时针方向的旋转磁场。生逆时针方向的旋转磁场。为限制制动电流，转子串大电阻。为限制制动电流，转子串大电阻。T Tw w拉着电动机反转，与旋转磁场方向相反。拉着电动机反转，与旋

12、转磁场方向相反。按相对运动原理决定某一时刻按相对运动原理决定某一时刻N.SN.S极下转子导体极下转子导体切割磁力线方向，切割磁力线方向，N N极下导体向左，极下导体向左，S S极下导体向右。极下导体向右。按右手定则决定转子导体感应电动势和电流的方按右手定则决定转子导体感应电动势和电流的方向。向。按左手定则决定转子导体受力方向，即可知电磁按左手定则决定转子导体受力方向，即可知电磁转矩转矩T T方向与转子转速方向与转子转速n n相反。相反。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.3 4.3 凸轮控制器的控制电路凸轮控制器的控制电路4.3.1 4.3.1 电路特点电路特点1

13、.1.可逆对称电路可逆对称电路 凸轮控制器左右各档其触点通断凸轮控制器左右各档其触点通断情况对称，故电动机正反转工作情情况对称，故电动机正反转工作情况完全相同。况完全相同。2.2.绕线型异步电动机转子在每一档绕线型异步电动机转子在每一档均串接三相不对称电阻。均串接三相不对称电阻。3.3.用于控制提升机构时用于控制提升机构时 (1)(1)提升负载第一档为预备级，消提升负载第一档为预备级，消除齿轮间隙，二至五档转速逐渐升除齿轮间隙，二至五档转速逐渐升高，电动机工作于正向电动状态。高，电动机工作于正向电动状态。 (2)(2)下放负载，电动机工作于反向下放负载，电动机工作于反向发电反馈制动状态，只能在

14、下放第五发电反馈制动状态，只能在下放第五档工作。档工作。 (3)(3)轻载下放轻载下放Tw Tf 时，电动机工时，电动机工作于反向电动状态强力下放，可在下作于反向电动状态强力下放，可在下放第一至五档工作放第一至五档工作 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.3.2 4.3.2 主电路分析主电路分析 各电器作用介绍各电器作用介绍 在凸轮控制器手柄不同位置，电在凸轮控制器手柄不同位置，电动机转子各相接入的电阻均不相同，动机转子各相接入的电阻均不相同，可得不同的转速。可得不同的转速。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.3.3 4.3.3 控制电

15、路的分析控制电路的分析 注意：下放重载时，凸轮控制器手柄应由零位直接扳至下放第五注意：下放重载时，凸轮控制器手柄应由零位直接扳至下放第五档，中间不得停留。档，中间不得停留。 为使下放负载时准确定位，将手柄在下放第一档与零位间来回操为使下放负载时准确定位，将手柄在下放第一档与零位间来回操作，由电磁抱闸配合便可获得下放低速。作，由电磁抱闸配合便可获得下放低速。4.3.4 4.3.4 保护电路分析保护电路分析 1.1.欠电压保护欠电压保护 2.2.失电压保护与零位保护失电压保护与零位保护 3.3.过电流保护与短路保护过电流保护与短路保护 4.4.行程终端限位保护行程终端限位保护 5.5.安全保护安全

16、保护 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.4 4.4 主令控制器的控制电路主令控制器的控制电路4.4.1 4.4.1 电路特点电路特点 1.1.主令控制器上升与下放各档，其触点通断情况是不对称的，使负主令控制器上升与下放各档，其触点通断情况是不对称的，使负载获得不同的上升和下放速度。载获得不同的上升和下放速度。 2.2.绕线型异步电动机转子在每一档均串接三相对称电阻。绕线型异步电动机转子在每一档均串接三相对称电阻。 3.3.提升负载第一档为预备级，消除齿轮间隙，二至六档转速逐渐升提升负载第一档为预备级，消

17、除齿轮间隙，二至六档转速逐渐升高，电动机工作于正向电动状态。高，电动机工作于正向电动状态。 4.4.下放降下放降J J档亦为预备级，电磁制动器未松开，将电动机刹住，防档亦为预备级，电磁制动器未松开，将电动机刹住，防止重物溜钩，并可在空中平移。止重物溜钩，并可在空中平移。 5.5.下放第一、二档用于下放重载，电动机工作于倒拉反接制动状下放第一、二档用于下放重载，电动机工作于倒拉反接制动状态，获得稳定下放低速。态，获得稳定下放低速。 6.6.下放第三至五档用于轻载下放，且其位能转矩小于摩擦转矩，电下放第三至五档用于轻载下放，且其位能转矩小于摩擦转矩，电动机工作于反向电动状态，强力下放负载。动机工作

18、于反向电动状态，强力下放负载。 7.7.轻载下放，但其位能转矩大于摩擦转矩，电动机工作于反向发电轻载下放，但其位能转矩大于摩擦转矩，电动机工作于反向发电反馈状态，只可在下放第五档工作。反馈状态，只可在下放第五档工作。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.4.2 4.4.2 提升重物的控制电路分析提升重物的控制电路分析 各电器作用介绍各电器作用介绍 图4-14 PQR10B 主令控制器控制提升机构电动机机械转性 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.4.3 4.4.3 下放重物的控制电路分析下放重物的控制电路分析 特点：特点：1.1.降降J

19、J档及下放一、二档，绕线型异步电动机定子按上升相档及下放一、二档，绕线型异步电动机定子按上升相序接通三相电源，电动机均工作于倒拉反接制动状态。但降序接通三相电源，电动机均工作于倒拉反接制动状态。但降J J档电磁档电磁制动器无电，将电动机刹死。从降制动器无电，将电动机刹死。从降J J至下放二档，转子外接电阻越来越至下放二档，转子外接电阻越来越大，电动机下放重载的转速越来越高，但均低于同步转速。大，电动机下放重载的转速越来越高，但均低于同步转速。 2.2.若下放空钩或空载时误将主令控制器手柄置于下放第一、二档，若下放空钩或空载时误将主令控制器手柄置于下放第一、二档，如果此时电动机的启动转矩比负载转

20、矩还大，将出现负载不降反升的如果此时电动机的启动转矩比负载转矩还大，将出现负载不降反升的现象。此时应立即将手柄扳至下放各档，就可避免此现象的发生。现象。此时应立即将手柄扳至下放各档，就可避免此现象的发生。 3.3.下放第三、四、五档为强力下放，电动机工作于反向电动状态，下放第三、四、五档为强力下放，电动机工作于反向电动状态，从下放第三至第五档，转子外接电阻越来越小，电机下放轻载的转速从下放第三至第五档，转子外接电阻越来越小，电机下放轻载的转速越来越高，但不超过同步转速。越来越高，但不超过同步转速。 4.4.下放第五档亦可用于轻载下放高速，此时电动机工作于反向发电下放第五档亦可用于轻载下放高速，

21、此时电动机工作于反向发电反馈制动状态，电动机转速稍高于同步转速。反馈制动状态，电动机转速稍高于同步转速。 第第4 4章章 桥式起重机电气控制系统桥式起重机电气控制系统4.4.4 4.4.4 保护电路分析保护电路分析 1.1.由强力下放过渡到反接制动下放时，避免重载时高速下放的保由强力下放过渡到反接制动下放时，避免重载时高速下放的保护环节护环节 重载高速下降的成因：重载时手柄却置于下放五档。手柄从重载高速下降的成因：重载时手柄却置于下放五档。手柄从下五档推回下二档时，在换挡过程中产生更高的重载下放速度。下五档推回下二档时，在换挡过程中产生更高的重载下放速度。 消除方法：将触点消除方法：将触点KM

22、2KM217-2417-24与与KM9KM924-2524-25串联后跨接于触点串联后跨接于触点SA8SA8与线圈与线圈KM9KM9之间构成自锁电路，使得手柄通过下四、下三档时，电动机仍在下之间构成自锁电路，使得手柄通过下四、下三档时，电动机仍在下五档工作，不会出现换挡时的高速。五档工作，不会出现换挡时的高速。 2.2.保证转子串入反接制动电阻的情况下，电动机才进入倒拉反接保证转子串入反接制动电阻的情况下，电动机才进入倒拉反接制动下放的联锁环节。制动下放的联锁环节。 3.3.制动下放档位（下二档）与强力下放档位（下三档）相互转换制动下放档位（下二档）与强力下放档位（下三档）相互转换时防止出现机械制动的保护