【正文】 度一般為 30～ 50m／ min。大車運行速度一般為 80～ 120m/min。 工作級別 起重機的工作級別是根據起重機利用等級和載荷狀態(tài)劃分的，它反映了起重機的特性。按工作級別使用起重機，可安全又充分發(fā)揮起重機的功能。關于工作級別可參閱 GB381183 起重設計規(guī)范中的有關規(guī)定。 7 橋式起重機對電力拖動和電氣控制的要求 橋式起重機工作環(huán)境惡劣，粉塵大，溫度高，空氣潮濕，其工作性質為重復短時工作制。因此，拖動電動機經常處于起動、制動、調速、反轉工作狀態(tài)；同時，負載很 不規(guī)律，經常承受大的過載和機械沖擊；另外，起重機要求有一定的調速范圍。為此，專門設計制造了 YZR 系列起重及冶金用三相感應電動機。為了更好地起重行業(yè)更新橋式起重機配套電機的需要，在 YZR系列基礎上運用計算機重新設計其電磁方案，研究出了 YZRZ 系列起重專用電機。 起重用電動機的特點 1)電動機按斷續(xù)周期工作制設計制造，其代號為 S3。在斷續(xù)工作狀態(tài)下用負載持續(xù)率 FC%表示。 %100% ?? 周期時間負載持續(xù)時間FC (21) 一個周期通常是為 10min，標準的負 載持續(xù)率有 15%、 25%、 40%、 60%等幾種。 2)具有較大的起動轉矩和最大轉矩，適應重載下的起動、制動和反轉。 3)電動機轉子制成細長形，轉動慣量小，減小了起、制動時的能量損耗。 4)制成封閉型，具有較強的機械結構，有較大的氣隙，以適應多塵土和較大機械沖擊的工作環(huán)境；具有較高的耐熱絕緣等級，允許溫升較高。 提升機構與移動機構對電力拖動自動控制的要求 為了提高起重機的生產率和生產安全，對起重機提升機構電力拖動自動控制提出如下要求： 1) 具有合適的升降速度，空鉤能快速升降，輕載提升速度應大于 額定負載的提升速度。 2) 具有一定的調速范圍，普通起重機調速范圍為 3:1，對要求較高的起重機，調速范圍可達 (5～ 10):1。 3) 適當的低速區(qū)，提升重物開始或下降重物到預定位置附近，都需要低速。為此，在 30%額定速度內應分成幾檔，以便靈活操作。高速向低速過渡應8 逐級減速，保持穩(wěn)定運行。 4)提升的第一檔為預備檔，用以消除傳動間隙，將鋼絲張緊，避免過大的機械沖擊。但預備級的起動轉矩不能大，一般限制在額定轉矩的一半以下。 5)負載放下時，依據負載大小，拖動電動機可以是電機狀態(tài)、倒拉反接制動狀態(tài)與再生發(fā)電制動狀 態(tài)。 6)為了安全，有機械抱閘的機械制動，以減輕機械抱閘的負擔。不允許只有電氣制動而無機械制動，不然發(fā)生電源事故停電時，在無制動力矩作用下，重物將自由下落，造成設備或人身事故。 大車運行機構與小車運行機構對電力拖動自動控制的要求比較簡單，只要有一定的調速范圍，分幾檔進行控制即可。為實現準確停車，應采取制動停車。 起重機電動機的工作狀態(tài)分析 大車、小車行走機構電動機的正、反向電動狀態(tài)運行 起重機大車和小車運行機構電動機的負載轉矩為運行傳動機構和車輪滾動時的摩擦阻力矩，其值為一常數， 方向始終與運動方向相反。因此，大車與小車來回移動時，拖動電動機處于正向與反向電動狀態(tài)運行。 提升重物時的正向電動工作狀態(tài) 提升物品時，電動機負載轉矩 TL由重力轉矩 TW及提升機構摩擦阻轉矩Tf兩部分組成，當電動機電磁轉矩 T克服負載轉矩 TL時，重物將被提升；當二者相等時，重物以恒定速度提升。特性如圖 所示特性，此時電動機處于正向電動狀態(tài)。 圖 提升物品時的正向電動狀態(tài) 圖 下放空鉤或輕載時的反向電動狀態(tài) 9 當空鉤或輕載下放時的反向電動狀態(tài) 當空鉤或輕載下放時，由于負載重力轉矩小于提升機構摩擦阻轉矩，此時依靠重物自身重量不能下降。為此，電動機必須向著重物下降方向產生電磁轉矩，并與重力轉矩一起共同克服摩擦阻轉矩，強使空鉤或輕載下放，這在起重機中常叫做強迫下降。電動機工作在反轉電動狀態(tài)，如圖 所示。電動機運行在 na 下，以 na速度下放重物。 在中載或重時的再生制動狀態(tài) 在中載或重載長距離下降重物時，可將提升電動機按反轉相序接線，產生下降方向的電磁轉矩，此時電磁轉矩 T與重力轉矩 TW的方向一致，仍如圖 所示，使電動機很快加速并超過電動機的同步轉速。此時，轉子繞組內感應電動勢和電流均改變方向，產生阻止重物下降的電磁轉矩。當電磁轉矩 =負載轉矩時，電動機以高于同步轉速的速度穩(wěn)定運行，所以也可稱為超同步制動，如圖 所示。 下放重載時的倒拉反接制動狀態(tài) 在下放重型載荷時，為獲得低速下降，確保起重機工作安全平穩(wěn)，常采用倒拉反接制動。此時，電動機定子仍按正轉提升相序接線，但在轉子電路中串接較大電阻，這時電動機起動轉矩小于負載轉矩 TL，因此電動圖 下放在中載或重時的再生制動狀態(tài) 圖 下放重載時的倒拉反接制動狀態(tài) 圖 單相電動狀態(tài)機械 特性 10 機就被載荷拖動，迫使電動機反轉反轉以后電動機的轉差率增大，轉子的電動勢和電流都加大，轉矩也隨之加大，直至 T=TL， 如圖 所示。 低速下放或中載時的單相制動狀態(tài) 單相制動狀 態(tài)是將電動機定子三相繞組中的任意兩相并聯后與第三相繞組串聯接在電源線電壓上，使電動機構成單相接電狀態(tài)。這時，電動機定子產生一個脈動磁場，將這個脈動磁場分解為兩個轉速相同、轉向相反的旋轉磁場。這兩個旋轉磁場都要產生感應電流，產生轉矩。所以，電動機的電磁轉矩將是這兩個旋轉磁場產生的轉矩之和。圖 中曲線 2 分別為正向和反向旋轉磁場產生的機械特性，曲線 3 為合成機械特性。由曲線 3 可知，當n=0 時， T=O，故此時電動機通電后不能起動旋轉，但若在外力 作用下使電動機起動，可使電動機工作。如果加大電動機轉子外加電阻， 使其正向與反向特性變軟，則合成特性為一條通過坐標原點在二、四象限的直線，如圖 所示，此時電動機處于制動狀態(tài)。這時，如果電動機在重力負載作用下，電動機將處于第四象限的倒拉制動狀態(tài)，稱為單相倒拉制動，適用于輕載低速下降。與倒拉反接制動下放物件相比，不會出現輕載不但不下降反而上升之弊端。但不適用于重載下放，因此時將發(fā)生高速下降的飛車事故。 起重機控制原理分析 起重機的保護箱 起重機電氣控制一般具有下列保護與聯鎖環(huán)節(jié)：電動機過載保護；短路電流保護；失壓保護；控制器的零位保護；行程限位保 護；艙蓋、欄桿安全開關及緊急斷電保護等。另外，起重機有關機構安裝各類可靠靈敏的安全裝置，常用的有緩沖器、起升高度限位器、負荷限制器及超速開關等。 采用凸輪控制器或凸輪、主令兩種控制器操作的交流橋式起重機，廣泛使用保護箱。保護箱由刀開關、接觸器、過電流繼電器等組成，用于控制保圖 單相制動狀態(tài)機械特性 11 護起重機，實現電動機過流保護，以及失壓、零位、限位等保護。起重機上用的標準保護盤為 XQB1 系列。 圖 為 XQB12504F/口型保護箱的電氣原理圖。它用來保護 5 臺繞線轉子感應電動機，大車為分別驅動。圖中 Q 為三相刀開關， KM 為線路接 觸器， KOC0 為總過電流繼電器， KOC1～ KOC5 為各機構電動機過電流繼電器，SA SA SA SA4 分別為小車、 主鉤 、大車 、副鉤 的零位保護觸點， SQ1SQ8分別為大車、小車和提升機構的限位開關， SQ11 為緊急事故開關， SQ SQ10為艙口門和橋架門安全開關， HL 為電源信號燈， AL 為電鈴， XS1～ XS3 為電源 (36V、 220V)插座， EL1～ EL4 為照明燈。 起升機構控制原理分析（主鉤和副鉤） 橋式起重機 的起升機構一般采用 凸輪控制器或主令控制器操作 ，由于主令控制器與磁力控制屏組成的 控制電路較復雜，使用元件多，成本高，故一般在以下情況下采用 主令控制器控制： 1)拖動電動機容量大，凸輪控制器容量不夠。 2)操作頻率高，每小時通斷次數接近或超過 600 次。 SQ1 1S Q 1 1QS1急停SQ1 0 SQ9K OC5 K OC4K OC3 K OC1 K OC0SQ8 SQ7 SQ6 SQ5 SQ4 SQ3 SQ2 SQ1KMKMSA4SA3SA2SA1SB1KMHLFU FU圖 XQB12504F/口型保護箱的電氣原理圖 12 3)起重機工作繁重，操作頻繁，要求減輕司機勞動強度，要求電氣設備具有較高壽命。 4)起重機要求有較好的調速、點動等運行性能。 本設計中 ， 20/5t 交流橋式起重機 的起升機構主鉤采用的是 POS1 型主令控制電路，如圖 所示，它是由主令控制器發(fā)出動作指令，使磁力控制屏中各相應接觸器動作，來換接電路，控制起升機構電動機按與之相應的運行狀態(tài)來完成 各種起重吊運工作。 副鉤也采用主令控制器來控制其原理與與主鉤的控制原理大體相同，副鉤中沒有點動操作，其制動采用電磁抱閘，如圖 所示。 控制電路特點 1)可逆不對稱電路； 2)主令控制器檔數為 303， 12 個回路； 3)電動機轉子串接電阻級數：當被控制電動機功率為 100kW 及其以下時為 4 級可短接電阻， 125kW 以上時為 5 級；其中第一、二級電阻系手動控制切除，其余由時間繼電器自動控制切除，其延時整定值為 、 、 ； 4)下降“ 1”檔為倒拉反接制動檔，可實現重型負載的 低速下降。當主令控制器手柄由：“ 0”扳到下降“ 1”檔時，電路不動作，只有當控制器手柄由下降“ 2”或下降“ 3”檔返回下降“ 1”檔時，電路才動作，以避免發(fā)生輕載在該檔發(fā)生不但不下降反而上升的現象； 5)下降“ 2”檔為單相制動檔，實現輕載時的低速下降； 輸入點數為 56個，輸出點數為 39 個； 6)下降“ 3”檔為再生制動檔，可獲得高于同步轉速的高速下降。 主令控制器主要用于要求按一定順序頻繁操縱的控制線路中，如繞線電動機按順序切除轉子附加電阻，也可實現與其它控制線路聯鎖、轉換的目的。它的結構與萬能轉換開關有些類似，也是通 過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表也是通過手柄操作凸輪，使觸點按規(guī)定的接通表閉合或斷開電路，但其觸點對數較多。主令控制器的觸點沒有滅弧裝置，使觸點分斷能力只比按鈕稍大。在大型網絡控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。設計中應用的 i/o 端子數分別是：輸入點數為 56 個，輸出點數為 39 個 ； 13 IIL1 L2 L3Q1K M 1K M 3K M 2KM8PEMK M 4K M 5K M 6K M 7R1R2R3R4R5L1 L2FUK O C 1K O C 2K O C 1 K O C 2KHVS A 4S A 1S A 3KHVS A 5S A 6S A 7S A 8S A 9S A 1 0S A 1 1K M 2K T 2K T 1K M 3 K M 1K T 1K M 1 K M 3 K M 2K M 3K M 1 K M 2K T 1K M 2K M 3 K M 4K M 4K T 3K M 5K M 6K M 7K M 8K T 4K T 5K M 1K T 2K M 8 K M 1K M 2K M 3K T 2K M 1K M 5K M 6V D 1K T 3K T 4K T 5V D 2S Q 1S Q 21231 2 3上升下降接制動器Q2 圖 POS1型主令控制電路原理圖 7)停車時，電路保證制動器驅動元件先于電動機 停電，防止溜鉤； 8)采用時間繼電器 KT1 延遲 電動機可逆運行轉換時間，防止接觸器KM1KM KM3KM2 可逆轉換時可能造成的相間短路。同時，由于 KT1 的短暫延時，在控制器手柄由“ 0”扳到下降“ 3”位時，接觸器 KM3 不動作； 9)重型載荷時，在某些場合需經常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經常使用點動操作重型載荷時，在某些場合需經常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經常使用點動操作，為此可對控制器“ 0” 下降“ 2” “ 0”的操作。為簡化操作在某些場合需經常使用點動操作，為此可對控制器，可在圖 中按加接 ab 與 cd 環(huán)節(jié)，此時可 操作腳踏開關 SF，使 SF 常開觸點閉合，然后扳動控制器手柄進行“ 0” 下降“ 1” “ 0”的操作，即可實現點動控制。使 SF 常開觸點閉合，然后扳動控制器手柄進行“ 0” 下降“ 1” “ 0”的操作，即可實現點動控制。 14 3~接制動器下降 上升32132 1S Q 2S Q 1V D 2K T 5K T 4K T 3V D 1KM 6KM 5KM 1K T 2KM 3KM 2KM 1K T 5K T 4KM 7KM 6KM 5K T 3KM 4KM 4KM 3KM 2K T 1KM 2KM 1KM 3KM 2KM 3KM 1K T 1 KM 1KM 3K T