【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(jù)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(guān)于工作級別可參閱 GB381183 起重設(shè)計規(guī)范中的有關(guān)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(zhì)為重復(fù)短時工作制。因此，拖動電動機經(jīng)常處于起動、制動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)；同時，負(fù)載很 不規(guī)律，經(jīng)常承受大的過載和機械沖擊；另外，起重機要求有一定的調(diào)速范圍。為此，專門設(shè)計制造了 YZR 系列起重及冶金用三相感應(yīng)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(chǔ)上運用計算機重新設(shè)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(shè)計制造，其代號為 S3。在斷續(xù)工作狀態(tài)下用負(fù)載持續(xù)率 FC%表示。 %100% ?? 周期時間負(fù)載持續(xù)時間FC (21) 一個周期通常是為 10min，標(biāo)準(zhǔn)的負(fù) 載持續(xù)率有 15%、 25%、 40%、 60%等幾種。 2)具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)重載下的起動、制動和反轉(zhuǎn)。 3)電動機轉(zhuǎn)子制成細長形，轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，有較大的氣隙，以適應(yīng)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(gòu)與移動機構(gòu)對電力拖動自動控制的要求 為了提高起重機的生產(chǎn)率和生產(chǎn)安全，對起重機提升機構(gòu)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(yīng)大于 額定負(fù)載的提升速度。 2) 具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機調(diào)速范圍為 3:1，對要求較高的起重機，調(diào)速范圍可達 (5～ 10):1。 3) 適當(dāng)?shù)牡退賲^(qū)，提升重物開始或下降重物到預(yù)定位置附近，都需要低速。為此，在 30%額定速度內(nèi)應(yīng)分成幾檔，以便靈活操作。高速向低速過渡應(yīng)8 逐級減速，保持穩(wěn)定運行。 4)提升的第一檔為預(yù)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(yù)備級的起動轉(zhuǎn)矩不能大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。 5)負(fù)載放下時，依據(jù)負(fù)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(fù)擔(dān)。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(shè)備或人身事故。 大車運行機構(gòu)與小車運行機構(gòu)對電力拖動自動控制的要求比較簡單，只要有一定的調(diào)速范圍，分幾檔進行控制即可。為實現(xiàn)準(zhǔn)確停車，應(yīng)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(gòu)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(gòu)電動機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為運行傳動機構(gòu)和車輪滾動時的摩擦阻力矩，其值為一常數(shù)， 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(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL由重力轉(zhuǎn)矩 TW及提升機構(gòu)摩擦阻轉(zhuǎn)矩Tf兩部分組成，當(dāng)電動機電磁轉(zhuǎn)矩 T克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL時，重物將被提升；當(dāng)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(dāng)空鉤或輕載下放時的反向電動狀態(tài) 當(dāng)空鉤或輕載下放時，由于負(fù)載重力轉(zhuǎn)矩小于提升機構(gòu)摩擦阻轉(zhuǎn)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(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并與重力轉(zhuǎn)矩一起共同克服摩擦阻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)相序接線，產(chǎn)生下降方向的電磁轉(zhuǎn)矩，此時電磁轉(zhuǎn)矩 T與重力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。此時，轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)電動勢和電流均改變方向，產(chǎn)生阻止重物下降的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩 =負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，電動機以高于同步轉(zhuǎn)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(zhuǎn)提升相序接線，但在轉(zhuǎn)子電路中串接較大電阻，這時電動機起動轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)反轉(zhuǎn)以后電動機的轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子的電動勢和電流都加大，轉(zhuǎn)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(lián)后與第三相繞組串聯(lián)接在電源線電壓上，使電動機構(gòu)成單相接電狀態(tài)。這時，電動機定子產(chǎn)生一個脈動磁場，將這個脈動磁場分解為兩個轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場。這兩個旋轉(zhuǎn)磁場都要產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。所以，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩將是這兩個旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和。圖 中曲線 2 分別為正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的機械特性，曲線 3 為合成機械特性。由曲線 3 可知，當(dāng)n=0 時， T=O，故此時電動機通電后不能起動旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)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(biāo)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(fù)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(xiàn)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(lián)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(guān)及緊急斷電保護等。另外，起重機有關(guān)機構(gòu)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(fù)荷限制器及超速開關(guān)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(guān)、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(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，大車為分別驅(qū)動。圖中 Q 為三相刀開關(guān)， KM 為線路接 觸器， KOC0 為總過電流繼電器， KOC1～ KOC5 為各機構(gòu)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(gòu)的限位開關(guān)， SQ11 為緊急事故開關(guān)， SQ SQ10為艙口門和橋架門安全開關(guān)， 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(gòu)控制原理分析（主鉤和副鉤） 橋式起重機 的起升機構(gòu)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(fù)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(shù)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(shè)備具有較高壽命。 4)起重機要求有較好的調(diào)速、點動等運行性能。 本設(shè)計中 ， 20/5t 交流橋式起重機 的起升機構(gòu)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(yīng)接觸器動作，來換接電路，控制起升機構(gòu)電動機按與之相應(yīng)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(shù)為 303， 12 個回路； 3)電動機轉(zhuǎn)子串接電阻級數(shù)：當(dāng)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(xiàn)重型負(fù)載的 低速下降。當(dāng)主令控制器手柄由：“ 0”扳到下降“ 1”檔時，電路不動作，只有當(dāng)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(xiàn)象； 5)下降“ 2”檔為單相制動檔，實現(xiàn)輕載時的低速下降； 輸入點數(shù)為 56個，輸出點數(shù)為 39 個； 6)下降“ 3”檔為再生制動檔，可獲得高于同步轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子附加電阻，也可實現(xiàn)與其它控制線路聯(lián)鎖、轉(zhuǎn)換的目的。它的結(jié)構(gòu)與萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)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(shù)較多。主令控制器的觸點沒有滅弧裝置，使觸點分?jǐn)嗄芰χ槐劝粹o稍大。在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。設(shè)計中應(yīng)用的 i/o 端子數(shù)分別是：輸入點數(shù)為 56 個，輸出點數(shù)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(qū)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(zhuǎn)換時間，防止接觸器KM1KM KM3KM2 可逆轉(zhuǎn)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(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經(jīng)常使用點動操作重型載荷時，在某些場合需經(jīng)常使用點動操作，為此可對控制器進行在某些場合需經(jīng)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(jīng)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(guān) 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(xiàn)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(xiàn)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