起重机的电气控制

第一节：

凸轮控制器及其控制线路

一、凸轮控制器的结构凸轮控制器是一种大型手动控制电器，是起重机上重要的电气操作设备之一，用以直接操作与控制电动机的正反转、调速、起动与停止。一、凸轮控制器的结构结构外形图动作原理示意图二、凸轮控制器的型号与主要技术参数国产凸轮控制器有KT10、KT12、KT14、KT16等系列，以及KTJ1-50/1、KTJ1-50/5、KTJ1-80/1等型号三、凸轮控制器控制的电路小车驱动电动机转子回路串入不对称电阻制动电磁铁过流继电器三、凸轮控制器控制的电路（一）电动机定子电路零位：起动位置反转自锁回路正转自锁回路零位时抱闸制动零位时，M2不通电按下起动按钮SB2三、凸轮控制器控制的电路（一）电动机定子电路手柄向右旋，触点2、4接通，电磁抱闸松开,M2正转手柄向左旋，触点1、3接通，电磁抱闸松开,M2反转三、凸轮控制器控制的电路（二）电动机转子电路触点5～9用以控制M2转子外接电阻器R2，以实现对M2起动和转速的调节三、凸轮控制器控制的电路（二）电动机转子电路用于控制起重机吊钩的升降1.提升重物第一档是作为预备级，在二至五档提升速度逐渐提高。最后运行于第五档（二）电动机转子电路用于控制起重机吊钩的升降2．轻载下放重物运行于第三象限。不同的档位可获得不同的下降速度（二）电动机转子电路用于控制起重机吊钩的升降3．重载下放重物运行于第四象。速度较高。操作时应将凸轮控制器的手轮从零位迅速扳至第五档，中间不允许停留，在往回操作时也一样，以免引起重物高速下降而造成事故可采用点动操作的方式，即将控制器的手轮在下降（反转）第一档与零位之间来回扳动以点动起重电动机，并配合制动器便能实现较准确的定位。（三）保护电路电路有欠压、零压、零位、过流、行程终端限位保护和安全保护共六种保护功能1．欠压保护接触器KM本身具有欠电压保护的功能，当电源电压不足时（低于额定电压的85%），KM因电磁吸力不足而复位，其动合主触点和自锁触点都断开，从而切断电源。2．零压保护与零位保护采用按钮SB起动，SB动合触点与KM的自锁动合触点相并联的电路，都具有零压（失压）保护功能，在操作中一旦断电，必须再次按下SB才能重新接通电源。采用凸轮控制器控制的电路在每次重新起动时，还必须将凸轮控制器旋回中间的零位，这一保护作用称为“零位保护”

（三）保护电路电路有欠压、零压、零位、过流、行程终端限位保护和安全保护共六种保护功能3．过流保护如上所述，起重机的控制电路往往采用过流继电器作过流（包括短路、过载）保护，过流继电器KA0、KA2的动断触点串联在KM线圈支路中，一旦出现过电流便切断KM，从而切断电源。此外，KM的线圈支路采用熔断器FU作短路保护。5．安全保护在KM的线圈支路中，还串入了舱口安全开关SQ6和事故紧急开关SA1。在平时，应关好驾驶舱门，使SQ6被压下（保证桥架上无人），才能操纵起重机运行；一旦发生事故或出现紧急情况，可断开SA1紧急停车。4．行程终端限位保护行程开关SQ1、SQ2分别提供M2正、反转（如M2驱动小车，则分别为小车的右行和左行）的行程终端限位保护，其动断触点分别串联在KM的自锁支路中。第三节:主令控制器的控制线路利用主令控制器发出动作指令，使磁力控制屏中各相应接触器动作，来换接电路，控制起升机构电动机按与之相应的运行状态来完成各种起重吊运工作，

由于主令控制器与磁力控制屏组成的控制电路较复杂，使用元件多，成本高，故一般在下列情况下才采用：拖动电动机容量大，凸轮控制器容量不够。操作频率高，每小时通断次数接近或超过600次。起重机工作繁重，操作频繁，要求减轻司机劳动强度要求电气设备具有较高寿命。起重机要求有较好的调速、点动等运行性能。提升机构PQRl0B主令控制电路反接制动电阻起动加速电阻软化特性用电阻零电压继电器，实现零压保护，并为起动作准备一、提升重物的控制

提升档预备档从“2”位至上升“6”位时，SA8~SA12依次相继闭合，R2～R6各段转子电阻逐级短接正转抱闸松开二、下降重物的控制倒拉反接制动强力下放预备档。制动器未打开。R1、R2被短接。该档不能停留二、下降重物的控制适用于重载低速下放。电动机运行于倒拉反接制动。适用于中载低速下放。电动机运行于倒拉反接制动。在下降前3档接入。对由于重量估计不准，出现不下降，反而上升的情况进行保护。强迫下放。从4－5－6转速逐步升高。在6档，转子回路只串入电阻R7。上升6档4，5，6档强迫下放下降1，2，3档，倒拉反接制动下放PQR10B型主令控制器控制电动机机械特性三、电路的联锁与保护①由强力下降过渡到倒拉反接制动下降，避免重载时高速的保护。对于轻型载荷，允许将控制器手柄置于下降“4”、“5”、“6”档位进行强力下降。若此时重物并不是轻型载荷，由于司机估计失误，将控制器手柄扳在下降“6”档位，此时电动机在重力转矩与电磁转矩共同作用下，运行在再生制动状态。为此，应将控制器手柄从下降“6”位扳回至下降“3”，位，在这过程中，工作点将由a-b-c-d-e-f-B，最终在B点以低速稳定下降。为避免中间的高速，在控制器手柄由下降“6”扳回至下降“3”时，应躲开下“5”、下“4”两条特性。为此，在控制电路中将触点KM2(16-24)、KM9(24-23)串联后接在控制器触点SA8与接触器KM9线圈之间，当控制器手柄由下降“6”扳回至下降“3”或下降“2”档时，接触器KM9仍保持通电吸合状态，转子中始终串入常串电阻R7，电动机仍运行在特性6/上，由a点经b’点平稳过渡到B点，不致产生高速下降。三、电路的联锁与保护②确保反接制动电阻串入情况下进行制动下降的环节。当控制器手柄由下降“4”扳到下降“3”时，触点SA5断开，SA6闭合，接触器KM2断电释放，而KMl通电吸合，电动机处于反接制动状态，为避免反接时过大的冲击电流，应使接触器KM9断电释放，以便接入反接电阻，且只有在KM9断电后才使KMl吸合。为此，一方面在控制器触点闭合顺序上保证在SA8断开后，SA6才闭合；另一方面增设了KMl（11—12）与KM9（11-12）常闭触点相并联的联锁触点。这就保证在KM9断电释放后KMl才能通电并自锁工作。此环节还可防止由于KM9主触点因电流过大而发生熔焊使触点分不开、将转子电阻R1～R6短接，只剩下常串电阻R7，此时若将控制器手柄扳于提升档位将造成转子只串R7发生直接起动事故。三、电路的联锁与保护③在制动下降档位与强力下降档位相互转换时断开机械制动的环节。在控制器下降“3”档位与下降“4”档位转换时，接触器KM1、KM2之间设有电气互锁，在这换接过程中，必有一瞬间其两个接触器均处于断电状态，将使制动接触器KM3断电释放，造成电动机在高速下进行机械制动。为此，在KM3线圈电路中设有KMl、KM2、KM3三对触点构成的并联电路。这样，由KM3实现自锁，确保在KMl、KM2换接过程中，KM3始终通电，避免了发生换接时的机械制动。三、电路的联锁与保护④顺序联锁保护环节。在加速接触器KM6、KM7、KM8、KM9线圈电路中串接了前一级加速接触器的常开辅助触点，确保转子电阻R3～R6按顺序依次短接，实现特性平滑过渡，电动机转速逐级提高。⑤完善的保护。由过电流继电器KA1、KA2实现过电流保护；零电压继电器KA3与主令控制器SA实现零电压保护与零位保护；行程开关SQ实现上升的限位保护等。第四节：起重机的电气保护设备电动机过载保护短路电流保护失压欠压保护起重机电气控制一般具有的保护与联锁控制器的零位保护行程开关的限位保护舱盖、栏杆安全开关及紧急断电保护等第四节：起重机的电气保护设备缓冲器起升高度限位器载荷限制器具有的安全装置称量装置等等一、交流起重机保护箱采用凸轮控制器控制的交流桥式起重机，广泛使用保护箱。保护箱由刀开关、接触器、过电流继电器等组成，用于控制和保护起重机，实现电动机过流保护、失压保护以及零位限位保护。起重机上用的标准保护盘为XQB1系列。二、制动器与制动电磁铁制动器是保证起重机安全、正常工作的重要部件。在桥式起重机上常用块式制动器,它是一种简单、可靠的制动器。块式制动器又可分为短行程、长行程和液压推杆块式制动器。短行程的制动器多使用单相电源，长行程的制动器多使用三相电源。长行程制动器由于其杠杆具有较长的力臂，因此有较大的制动力矩，而短行程制动器的制动力相对较小。它们都有动作时冲击力大的缺点，需经常维护和检修。液压推杆式制动器结构简图三、其它安全装置（一）缓冲器用来吸引大车或小车运行到终点与轨端档板相撞(或两台起重机相撞)的能量,达到减缓冲击的目的。在桥式起重机上常用的有橡胶缓冲器、弹簧缓冲器、液压缓冲器和聚脂发泡塑料缓冲器等。其中，弹簧缓冲器使用较多。近年来，越来越多地采用聚脂发泡塑料缓冲器和液压缓冲器。三、其它安全装置（二）起升高度限位器用来防止由于司机操作失误或其它原因引起的吊钩过卷扬，从而可能造成拉断起升钢丝绳、钢丝绳固定端板开裂脱落或挤碎滑轮等造成吊钩与重物一起下落的重大事故。为此起重机必须装有起升高度限位器，当吊钩起升到一定高度时能自动切断电动机电源而停止起升。常用的有压绳式限位器、螺杆式限位器与重锤式限位器。压绳式限位器将起升钢丝绳通过小滑轮槽卷绕到卷筒上，小滑轮套在光杆上，随着卷筒上钢丝绳卷上与放下，带动小滑轮在光杆上左右移动，在光杆两端装有行程开关。当起升（或下降）到极限位置时，小滑轮碰压起升（或下降）限位开关，使电动机断电停止工作。螺杆式限位器由固定光杆、螺杆、移动螺母和限位开关等组成。安装时，限位器左端的方头套装在起升卷筒的轴端方孔内，卷筒卷动时使移动螺母在固定光杆上左右移动，当起升到一定高度时，调整螺栓碰压限位开关的推杆，使触点动作，切断电源，电动机停止工作重锤式限位器重锤式限位器是由一个具有带平衡锤的杠杆式活动臂的限位开关，当吊钩升至最高位置时，吊钩上的碰杆将平衡锤托起杠杆式活动臂转过一个角度，使限位开关触点动作，切断电源，电动机停止工作。三、其它安全装置（三）载荷限制器及称量装置载荷限制器是控制起重机起吊极限载荷的一种安全装置。称量装置是用来显示起重机起吊物品具体重量数字的装置,简称电子秤。目前在桥式起重机上应用越来越广泛。电子秤主要由载荷传感器、电子放大器和数字显示装置等组成。载荷传感器的作用是将物品重量的变化直接转换为电量的变化，并由数字显示装置显示出来。载荷传感器的安装位置根据不同场合来决定。可安装在起重小车的定滑轮支架上，起重小车起升卷筒轴支承座上或起重小车的吊钩和钢丝绳之间第五节：10t交流桥式起重机控制线路分析一、起重机的供电特点交流起重机电源由公共的交流电网供电，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。小型起重机采用软电缆供电，随着大车或小车的移动，供电电缆随之伸展和叠卷。一般起重机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，首先进入驾驶室中的保护盘上的总电源开关，然后再向起重机各电气设备供电。对于小车及其上的提升机构等电气设备，则经位于桥架另一侧的辅助滑线来供电。用滑线和电刷