塔机电气系统

中联重科电气分公司建起研究所电气系统知识电气控制系统的特点及要求1、重复短期工作制，起制动频繁，有正反向运动因各工作机构在一个工作循环中持续通电时间较短，起制动频繁，电机来不及在任何一个工作期间达到稳定值，也来不及在任何一个停歇期内冷却到周围介质的温度，故而引入负载持续率JC来表示通电时间在全部工作循环所占的比例，用于衡量温升情况：其中∑t—电动机在每一次循环中总工作时间∑T—电动机在每次循环中总停歇时间负载持续率JC和每小时启动次数Z在塔机电气传动中具有非常重要的作用。电动机必须符合规定的JC、Z值，还要求启动力矩要大，启动和停止要平稳，而且正反方向都运行可靠。电气控制系统的特点及要求2、要有较好的调速性能因塔机作业空间大，只有采用较高的工作速度才能满足工作效率，但在起吊重物前拉紧钢丝绳和安装就位后，又要求有稳定的缓慢速度，避免引起过大的冲击和就位困难，因此塔机的调速性能极为重要。另外为了节省能耗，合理利用功率，在负荷经常变化的情况下，也必须具有轻载高速，重载低速的性能。3、在建筑工地户外使用建筑工地户外条件恶劣，电源质量不佳，外部环境影响大，检查维修较困难，因此电气系统的可靠性即为重要。

电气控制系统的特点及要求4、各机构负载特点不同塔机有起升、回转、变幅、运行、顶升、电缆卷放等机构，个机构的负载特点区别很大。如起升机构为位能负载，负荷不变时为恒转矩，上升时为阻力负载，下降时为动力负载；回转、变幅则主要传递水平负荷，起动、制动时要客服较大的惯性。负载特点不同，在选择电机、确定传动方案和调速方法，操作使用方面也要有不同的要求。5、经常转移、拆卸、安装因其经常随工地转移，拆卸安装频繁，对电气系统提出了特殊要求，如电缆线的布置、接头方式、控制箱的安装，都要考虑安装拆卸的方便快捷。

电源和电缆起重机一般采用380V、50HZ三相交流电源。电源电压变化不超过额定值的±10%，电源应设置电路总开关，以便于接通和切断整机电源。导线截面积要求根据载流量不小于导线负载电流及最大允许电压降来决定。导线上的尖峰电流IP、电压损失△U按下列公式计算：IP=KeIem+Iei式中Ke—电动机启动电流倍数；

Iem—功率最大的机构的电动机额定电流（A）；Iei—其他机构的电动机额定电流（A）；—功率因素，绕线电机为0.65，鼠笼电机为0.50；Ae—电缆芯线截面积（mm2）；—导电率（m/*）；Ue—额定电压（V）；le—电缆长度（m）；电气保护和操纵控制1、快装塔一般用携带式操纵盒，控制电路电压不高于48V，防护等级不低于IP44。非快装塔在司机室内射联动操纵台。操纵盒和操纵台上都必须有能切断总电源的紧急按钮。2、总电源电路必须设置自动空气开关作为短路保护。3、绕线电机应设有过电流继电器保护，其动作电流为额定电流的2.5～3倍。4、为保证正常工作，应设置过欠压报警装置。5、主电路和控制电路中，对地绝缘电阻不小于0.5兆欧。电阻箱防护等级不低于IP23，配电箱防护等级不低于IP44。6、主体结构、电动机底座、电气设备的金属外壳等都应可靠接地，接地电阻不大于4欧，重复接地电阻不大于10欧。塔机主要机构起升机构变幅机构回转机构起升分类1、带涡流的绕线电动机2、变级多速电动机3、两个相同型号带常闭制动器的绕线电机4、交流变频调速电机5、其他调速方式

起升机构的电气控制系统起升机构常用的调速方法：双速绕线电机带涡流制动器调速系统双速绕线电机有两种形式，一种是低速是绕线电机，高速作鼠笼电机运行，通常称为单滑环的双速绕线电机；另一种是低速和高速均是绕线电机运行，通常称为双滑环的双速绕线电机，这种电机高速和低速转子均可串入电阻。适用于125T-M以上的塔机。三速电机调速：即电动机本身就是三速鼠笼电机，通过改变电机定子极对数而实现调速。一般极对数比有：2/4/8，4/6/24，4/8/32等，适用于80T-M以下的塔机。起升机构的电气控制系统起升机构常用的调速方法：两个相同型号带常闭制动器的绕线电机调速系统该调速系统采用两个相同型号带常闭制动器的绕线电机，以不同速比与减速器输入轴齿合（RCS）。其微动速度（MV）是由能耗制动得到的，一个电机用于驱动，另一个电机用来减速。低速（PV）由速比大的电机驱动；高速（GV）由速比小的电机驱动。变频调速：交流异步电机的转速表达式为其中f—电源频率，P—电动机极对数，S—转差率从上式看出，在极对数固定的情况下，电动机的转速与电源频率成正比。改变供给电动机的电源频率，就成比例的改变了电机转速，因此使用一种适用于起重机的变频器，设置适当的参数，就可以达到改变速度的目的。重物下放时，采用发电制动方式，配备制动单元和电阻，其能量在电阻上消耗掉。它能做到真正的无极调速，是目前世界上最好的交流调速方式。1、双双速绕绕线电电机带带涡流流制动动器调调速及及控制制系统统分析析：工作原原理：：以武武汉长长轮电电机厂厂生产产的单单滑环环双速速绕线线电机机为例例，该该电机机在低低速运运行时时，要要求将将高速速绕组组短接接。这这种单单滑环环的双双速绕绕线电电机是是一种种特殊殊的绕绕线电电机，，定子子有两两套绕绕组，，一般般速比比为4/8极，，转子子采用用特殊殊接线线方式式：在在8极极运行行时，，与普普通的的绕线线电机机一样样，可可以配配合涡涡流制制动器器得到到低速速；而而在4极运运行时时，转转子自自动短短接，，相当当于一一个鼠鼠笼电电机运运行，，主回回路见见下图图，控控制回回路原原理与与三速速电机机控制制回路路相似似。更更通过过切换换串联联在转转子上上的电电阻来来改变变转子子电枢枢电流流，从从而达达到调调速的的目的的。双速绕绕线电电机带带制动动器起起升主主回路路图起升机机构的的电气气控制制系统统双速绕绕线电电机带带制动动器起起升控控制工工作原原理：：起升升一档档接触触器KHU,KHE,KHL,KHJ,KHB吸合合；起升二二档：：接接触器器KHU,KHL,KHE,KHJ,KH1，，KHB吸吸合；；起升三三档:接接触器器KHU，，KHL，，KHJ，，KH1，，KHB吸吸合;起升四四档：：接接触器器KHU，，KHL，，KHJ,KHB吸吸合，，接触触器KH1→KH2→KH3依次次吸合合；起升五五档：：接接触器器KHU，，KHH，，KHB吸吸合双速绕绕线电电机带带制动动器起起升控控制回回路图图2、三三速电电机工工作原原理：：外电源源接好好后，，按下下启动动按钮钮，接接通QFH，然然后视视需要要上升升或下下降，，上升升时KHU接通通，下下降时时KHD接接通，，当操操作手手柄放放在上上升或或者下下降一一档时时,KHL接通通，电电机以以低速速启动动运行行；当当操作作手柄柄放在在二档档时，，KHJ、、KHM接接通，，电机机以中中速运运行；；当操操作手手柄放放在三三档时时，KHH接通通，电电机以以高速速运行行。在在KHU或或者KHD接通通时，，通过过KHB使使制动动器通通电松松闸。。其间间每档档均有有时间间继电电器延延时（（在PLC中实实现）），以以免司司机误误操作作(如如从0档直直接操操作到到第三三档)而造造成速速度冲冲击。。控制制回回路路见见下下图图:联动动台台起起升升档档位位开开关关信信号号及及起起升升限限位位等等信信号号由由可可编编程程控控制制器器PLC的的输输入入端端输输入入可可编编程程控控制制器器，，PLC通通过过逻逻辑辑运运算算、、分分析析后后发发出出指指令令，，由由输输出出端端子子输输出出相相关关信信号号，，使使有有关关接接触触器器通通电电或或者者断断电电，，从从而而操操纵纵起起升升机机构构按按照照需需要要的的速速度度工工作作。。三速速电电动动机机调调速速及及控控制制系系统统分分析析在中中、、小小型型塔塔机机的的起起升升机机构构上上，，最最常常用用的的是是三三速速电电动动机机三速速电电机机起起升升控控制制回回路路3、、两两个个相相同同型型号号带带常常闭闭制制动动器器的的绕绕线线电电机机调调速速系系统统GV与与PV转转换换时时，，必必须须保保证证断断电电的的电电机机制制动动器器仍仍要要释释放放，，即即由由闭闭合合回回路路产产生生一一感感应应电电流流供供给给此此制制动动器器线线圈圈。。使用用鼠鼠笼笼电电机机，，具具有有可可靠靠性性高高，，体体积积小小，，重重量量轻轻的的特特点点。。GV与与PV转转换换时时，，换换挡挡时时间间由由时时间间继继电电器器控控制制，，时时间间过过长长易易溜溜钩钩，，时时间间过过短短容容易易导导致致机机械械损损坏坏。。GV运行行时时，，由由于于此此时时PV电电机机为为增增速速，，转转数数可可达达到到3000R/min，，故故电电机机转转子子绕绕组组机机械械强强度度要要高高。。由于于换换挡挡完完全全由由电电气气控控制制，，控控制制线线路路中中的的接接触触器器、、继继电电器器失失效效，，电电气气接接点点松松脱脱易易使使换换挡挡动动作作顺顺序序混混乱乱，，造造成成机机械械传传动动零零部部件件的的严严重重损损坏坏。。这这一一点点必必须须充充分分注注意意。。4、交流流变频调调速速度平稳稳、无冲冲击，极极大地改改善了机机构和钢钢结构的的使用情情况。慢就位速速度可以以设置得得很低，，而且长长时间慢慢速工作作，电机机也不会会过载、、过热，，有利于于减少操操作者的的紧张情情绪，提提高吊重重的定位位精度。。使用鼠笼笼电机，，具有可可靠性高高，体积积小，重重量轻的的特点。。启动、变变速时，，电流变变化不大大，对工工地电网网冲击小小50HZ（基频频）以下下恒转矩矩，50HZ（（基频））以上恒恒功率，，真正实实现轻载载高速，，重载低低速的性性能。它的缺点点是成本本较高，，特别是是用于起起升机构构的大功功率变频频器，这这是影响响变频器器迅速推推广的主主要原因因，相信信随着科科技的不不断发展展和进步步及成本本的降低低，变频频交流调调速电控控系统，，一定会会成为市市场的主主流。变频起升升控制回回路图变频起升升控制回回路图回转机构构的电气气控制系系统回转机构构是塔机机三大机机构中工工况最为为复杂的的一个，，它不但但受到吊吊重大小小的影响响，还要要受到惯惯性力、、风力的的影响，，特别是是现在塔塔机起重重臂设计计得越来来越长，，所以对对调速和和控制系系统的性性能要求求也就更更高。回转机构构是塔机机三大机机构中工工况最为为复杂的的一个，，它不但但受到吊吊重大小小的影响响，还要要受到惯惯性力、、风力的的影响，，特别是是现在塔塔机起重重臂设计计得越来来越长，，所以对对调速和和控制系系统的性性能要求求也就更更高。回回转机构构常用的的调速系系统有：：鼠笼式或或绕线电电机加液液力耦合合器：使使起动、、换速和和停车减减小冲击击，但顺顺风时停停车不方方便，要要打反车车，这是是最常用用的一种种调速方方式。鼠笼式或或绕线电电机加涡涡流制动动器：这这种调速速方式适适用于一一个回转转机构上上，对两两个回转转机构由由于涡流流制动器器的特性性差异较较大，往往往容易易造成一一个电机机过载而而损坏电电机。鼠笼式电电机加电电磁联轴轴节（OMD））采用调压压调速：：电机需需采用力力矩型电电机定子子调压或或绕线电电机转子子串电阻阻，可以以实现无无级调速速。FU变频频调速：：通过改改变电源源频率来来改变电电机转速速，可以以实现无无级调速速。回转电机机控制及及制动变幅机构构的电气气控制系系统小车变幅幅机构是是塔机三三大机构构中对调调速性能能要求较较低的一一个机构构。因为为是平移移机构，，所以一一般以起起重臂的的长短来来确定不不同的调调速方式式。起重臂较较短的，，如30m以内内一般用用单速电电机，只只有一个个速度。。臂长在在30——50m的采用用双速电电机，小小车有两两个速度度。臂长长在50m以上上的，则则最好采采用变频频无级调调速双速电机机小车变变幅工作作原理：：外电源接接好后，，按下启启动按钮钮，接通通QFV，然后后视需要要向内或或向外变变幅，向向外变幅幅时KVFW接接通，向向内变幅幅时KVBW接接通，当当操作手手柄放在在第一档档时，KVL接接通，电电机以低低速运行行；当操操作手柄柄放在二二档时，，KVJ、KVH接通通，电机机以高速速运行，，YBV为常闭闭盘式制制动器，，只有在在KVB接通时时才被打打开。双速电机机小车变变幅控制主回回路见下下图双速电机机变幅机机构控制主回回路驾配箱驾配箱主主要用于于（通过过变频器器）给回回转电机机、变幅幅电机供