t橋式起重機(jī)控制線路設(shè)計(jì)方案

摘要20/5t橋式起重機(jī)是一種用來(lái)吊起或放下重物并使重物在水平距離內(nèi)水平移動(dòng)的 起重設(shè)備。主要由橋架.，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備組成。起重機(jī)廣泛用于工礦企業(yè)，車站，港口，倉(cāng)庫(kù)和建筑工地等場(chǎng)合，是完成各種繁重吊運(yùn)任務(wù)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化的重要設(shè)備之一。本課題所設(shè)計(jì)的控制電路分為電源電路，副鉤，小車。大車，電動(dòng)機(jī)的主電路，保護(hù)電路和主鉤電動(dòng)機(jī)電路。本文簡(jiǎn)要地介紹了起重機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)、發(fā)展?fàn)顩r等，并參照《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB3811-83)及《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》對(duì)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)及其零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，從方案論證到具體設(shè)計(jì)計(jì)算，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)在整體設(shè)計(jì)中的作用，從而提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了工作效率。ABSTRACTWithfastdevelopmentsofthemoderntechnology,theexpansionofindustrialproductionandthegrowthoftheautomaticlevel,applicationsofthecarnesinthemodernmanufacturehasbeenmoreandmoreextensive,theeffecthasbeenbiggerandbigger.Higherandhigherrequirementhasbeencaused.Especially,withthebroadapplicationofcomputertechnologyandtheappearanceoftheadvanceddesignmethodofalotofinterdiscipline,whichurgethetechnologyofthecarneintoabrand-newseedtime.Thiscarneisakindof250/50/10tbridgecarnesforhydropowerstation,buildedintheworkshopofFengmanhydropowerstationfortheextendproject.Itisusedtoinstall,examineandrepairofsetsofwater-turbinegenerator.Thispaperfocusesondesignofhoistingmechanismofthecarne,includingthemainandassistanthoistingmechanismwithelectromotors,reducers,brakestaffs,drumdevicesandpulleygears.Thecarneisrequiredtobestables,highaccuracy,safety,reliabilityandadvancedtechnology.Thistextbrieflyintroducethecarne’scapability,structure,theactualityofdevelopment,andsoon,referringto“Designcriterionofcarne”(GB3811-83)anddesignandcalculateofthehoistingmechanismanditsaccessoryin“Designhandbookofcarne”.Fromschemedemonstratingtodesigningandcalculating,ittakesfulladvantageofthecomputerinthewholedesigntoraisethequalityofthedesign,cutthecycleofthedesign,improvetheworkefficiency.目錄摘要 1ABSTRACT第一章20/5t橋式起重機(jī)常用電器，電機(jī)及選用1.1常用低壓電器1.2熔斷器1.3刀開(kāi)關(guān)1.420/5t橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要輔件選用1.520/5t橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)容量選用1.620/5t橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻器容量選用1.7電阻器和頻敏變阻器1.8電磁鐵第二章凸輪控制器，變頻器2.1凸輪控制器2.2變頻器第三章20/5t橋式起重機(jī)電氣控制線路3.1橋式起重機(jī)的電氣控制要求3.2副鉤凸輪控制器控制電路3.3保護(hù)電路結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)1.1常用低壓電器1.1.1低壓電器的分類電器是指用于接通和斷開(kāi)電路或?qū)﹄娐泛碗姎庠O(shè)備進(jìn)行保護(hù)，控制和調(diào)節(jié)的電工器件。在電力輸配電系統(tǒng)和電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電器的應(yīng)用極為廣泛。1.1.2低壓配電電器和低壓控制電器低壓配電電器用于低壓配電系統(tǒng)中，對(duì)電器及用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)和通斷，轉(zhuǎn)換電源和負(fù)載。工作可靠，在系統(tǒng)發(fā)生異常情況下動(dòng)作準(zhǔn)確，并有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。如：熔斷器，刀開(kāi)關(guān)，低壓斷路器等。低壓控制電器用于低壓電力傳動(dòng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)和用電設(shè)備中，使其達(dá)到預(yù)期的工作狀態(tài)。它體積小，重量輕，工作可靠。如：按鈕，行程開(kāi)關(guān)，接觸器，繼電器等。低壓電器的額定電壓在工廠電氣控制中，采用三相四線制供電，動(dòng)力線路電壓為380V，照明線路電壓為 220V。1.2熔斷器低壓熔斷器是低壓供配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中最常用的安全保護(hù)電器。主要用于短路保護(hù)，有時(shí)也可用于過(guò)載保護(hù)。其主體是用低熔點(diǎn)的金屬絲或金屬薄片制成的溶體，串聯(lián)在被保護(hù)電路中。在正常情況下，溶體相當(dāng)于一根導(dǎo)線，當(dāng)電路短路或過(guò)載時(shí)，電流很大，熔體因過(guò)熱而熔化，從而切斷電路，起到保護(hù)作用。1.2.1熔斷器的技術(shù)參數(shù)低壓熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓，熔斷器額定電流，熔體額定電流。.熔斷器的額定電壓是熔斷器長(zhǎng)期正常工作能承受的最大電壓。熔斷器額定電流是指熔斷器（絕緣底座）允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流。查常用低壓熔斷器主要技術(shù)參數(shù)表可知：一個(gè)額定電流等級(jí)的熔斷器可以選配若干個(gè)額定電流等級(jí)的熔體。熔體額定電流是指熔體長(zhǎng)期正常工作并不熔斷的電流，熔體額定電流不能大于熔斷器的額定電流。1.2.2熔斷器的選用選用低壓熔斷器時(shí)一般考慮熔斷器的額定電壓，熔斷器的額定電流和熔體額定電流三項(xiàng)參數(shù)。低壓熔斷器的額定電壓應(yīng)不小于電路的工作電壓。低壓熔斷器的額定電流應(yīng)不小于所裝熔體的額定電流。熔體額定電流選用：1. 電爐和照明等電阻性負(fù)載熔體額定電流 IBN不小于電路的工作電流 IN，即IBN≥IN.配電電路為防止越級(jí)動(dòng)作而擴(kuò)大停電范圍,后一級(jí)(近電源)熔體的額定電流比前3.

一級(jí)熔體的額定電流至少要大一個(gè)等級(jí) ,同時(shí),必需要校核熔斷器的極限分?jǐn)嗄芰?.電動(dòng)機(jī) 1〉對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī) ,熔體的額定電流應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)額定電流的 1.5-2.5倍,即IBN≥（1.5-2.5）IN.2〉對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī),熔體的額定電流應(yīng)不小于最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流INmax的1.5-2.5倍,加上同時(shí)使用的其它電動(dòng)機(jī)額定電流之和∑IN,,即IBN≥（1.5-2.5）INmax＋∑IN.3〉輕載起動(dòng)或起動(dòng)時(shí)間短時(shí),系數(shù)可取小些。重載起動(dòng)或起重時(shí)間長(zhǎng)時(shí),系數(shù)可取大些.4〉因電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很大,熔體的額定電流應(yīng)保證熔斷器不會(huì)因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)而熔斷,熔斷器一般用于短路保護(hù).1.3刀開(kāi)關(guān)刀開(kāi)關(guān)是低壓供配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中最常用的配電電器.常用于電源隔離,也可用于不頻繁地接通和斷開(kāi)小電流配電電路或直接控制小容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止,是一種手動(dòng)操作電器.1.3.1刀開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)刀開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)主要有額定電壓,額定電流和分?jǐn)嗄芰?，刀開(kāi)關(guān)的額定電壓是刀開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期正常工作能承受的最大電壓.刀開(kāi)關(guān)的額定電流是刀開(kāi)關(guān)在合閘位置上允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大工作電流.刀開(kāi)關(guān)的分?jǐn)嗄芰κ堑堕_(kāi)關(guān)在額定電壓下能可靠分?jǐn)嗟淖畲箅娏?1.3.2刀開(kāi)關(guān)的選用刀開(kāi)關(guān)的選用一般考慮刀開(kāi)關(guān)的額定電壓,額定電流等.刀開(kāi)關(guān)的額定電壓應(yīng)不小于電路實(shí)際工作的最高電壓.刀開(kāi)關(guān)的額定電流1〉當(dāng)用作隔離開(kāi)關(guān)或控制一般照明，電熱等電阻性負(fù)載時(shí)，其額定電流應(yīng)等于或稍高于負(fù)載的額定電流?！诞?dāng)用于電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制時(shí)，瓷底膠蓋閘刀開(kāi)關(guān)只能控制容量小于5.5KW的電動(dòng)機(jī)，其額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。組合開(kāi)關(guān)的額定電流應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)額定電流的2-3倍。1.420/5t橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要輔件選用起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要輔件包括斷路器，接觸器，交電流電抗器，制動(dòng)電阻器等。為避開(kāi)變頻器投人時(shí)直流回路電容器的峰值，變頻器配制的斷路器容量為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.3-1.4倍，整定值為斷路器額定值的3-4倍。接觸器在變頻器主回路中僅在變頻器輔助器件或控制回路故障時(shí)起斷開(kāi)主回路的作用，一般不作回路開(kāi)斷器件用，故可按電動(dòng)機(jī)額定電流選用接觸器容量，無(wú)須按開(kāi)斷次數(shù)考核其壽命。為抑制變頻器造成的高峰值電流，在變頻器的輸入端加接交流電抗器。同時(shí)，交流電抗器的進(jìn)入端還可以起到降低電動(dòng)機(jī)的噪聲，改善起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)改善功率因數(shù)的作用。交流電抗器容量按電動(dòng)機(jī)容量配置，計(jì)算公式如下：L＝（2%-5%）U／2TfI式中

L－電抗器容量（

H）U－額定電壓（

V）I－電動(dòng)機(jī)額定電流（ A），電抗電流值為電動(dòng)機(jī)額定電流值的f－最大周次數(shù)（ HZ）（2%-5%）U的選擇根據(jù)速比要求定，速比愈大百分比愈大。

1.1-1.2倍。制動(dòng)電阻借助制動(dòng)單元消耗電動(dòng)機(jī)發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)下從動(dòng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的能量。計(jì)算公式如下：

RBO＝UC／1.047（TB－0.2TM）n

.

.

.式中：

UC－直流回路電壓（

V）TB－制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（N..m）TM－電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（N..m）n－電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r／min）在制動(dòng)晶體管和制動(dòng)電阻構(gòu)成的能耗回路中沉區(qū)最大電流受晶體管許用電流 IC的阻此處省略 NNNNNNNNNNNN字1.7電阻器和頻敏變阻器電阻器是電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，制動(dòng)，和調(diào)速控制的重要附件。電阻器選用的一般原則：1〉根據(jù)控制要求選擇電阻器系列2〉根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電流選擇電阻器的型號(hào)頻敏變阻器是一種利用鐵磁材料的損耗歲頻率變化來(lái)自動(dòng)改變等效阻值的低壓電器。頻敏變阻器能使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)，主要用于繞線轉(zhuǎn)子回路作為起動(dòng)電阻，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)無(wú)級(jí)起動(dòng)。頻敏變阻器選用的一般原則：1〉根據(jù)電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械的起動(dòng)負(fù)載特性和操作頻繁程度，選擇頻敏變阻器。2〉按電動(dòng)機(jī)功率的大小選擇頻敏變阻器。1.8電磁鐵電磁鐵是利用電磁吸力來(lái)吸鋼鐵零件，操縱，牽引機(jī)械裝置以完成預(yù)期的動(dòng)作的低壓電器。電磁鐵選用的一般原則：1〉根據(jù)機(jī)械負(fù)載的要求選擇電磁鐵的種類和機(jī)構(gòu)形式。2〉根據(jù)控制系統(tǒng)電壓選擇電磁鐵線圈電壓。3〉電磁鐵的功率應(yīng)不小于制動(dòng)或牽引功率。2.1凸輪控制器凸輪控制器是一種利用凸輪來(lái)操作動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作的控制電器。主要用于容量小于30KW的中小型繞線或轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的控制電路中，控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，停止，調(diào)速，反轉(zhuǎn)和制動(dòng)，廣泛用于橋式起重機(jī)。凸輪控制器主要由手柄，觸點(diǎn)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)軸，凸輪和外殼組成。如圖：2.2變頻器在起重機(jī)中的應(yīng)用變頻控制技術(shù)，PLC控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為橋式起重機(jī)變頻控制應(yīng)用提供了有利的條件，PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖所示：大車變頻器小車變頻器主令控制器主鉤變頻器副鉤變頻器PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖PLC控制的橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系起動(dòng)，制動(dòng)快速，起動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)，運(yùn)行平穩(wěn)，可靠，操作簡(jiǎn)單靈活，生產(chǎn)效率高，系統(tǒng)維護(hù)方便，安全性高。拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩日立J300系列變頻器具有無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)，當(dāng)變頻器有0.5Hz輸出時(shí)即有150%以上的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，保證懸空起動(dòng)及低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電機(jī)力矩，并可在10：1的速度范圍內(nèi)（6-60Hz/5-50Hz）以100%轉(zhuǎn)矩連續(xù)運(yùn)行。速度調(diào)速偏差小于±1%。并利用一個(gè)高速微處理器和裝備DSP來(lái)提高響應(yīng)速度，在提升設(shè)備中對(duì)防止“滑落”很有效果，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間約0.1秒便可達(dá)到100%的轉(zhuǎn)矩。能耗制動(dòng)單元“橋抓”在操作抓斗下落時(shí)，變頻器將受到較高電勢(shì)的能量釋放過(guò)程，為保證變頻器不過(guò)壓跳閘不被擊壞，增設(shè)能耗制動(dòng)單元來(lái)保證變頻器的正常工作。進(jìn)行制動(dòng)時(shí)放電電阻與電機(jī)內(nèi)部的有功損耗部分結(jié)合成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，大約為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的20%。制動(dòng)電阻的計(jì)算如下；RBO=UC2/0.1047(TB-0.2Tm)n1(1)式中：UC——直流回路電壓；TB——制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；Tm——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；n1——開(kāi)始減速時(shí)的速度；由制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻構(gòu)成的放電回路中，其最大電流受制動(dòng)單元的最大允許電流IC的限制。制動(dòng)電阻的最小允許值Rmin為：Rmin=UC/IC（2）因此，制動(dòng)電阻應(yīng)滿足以下選擇范圍Rmin<RB<RBO制動(dòng)電阻所需功率PBO（KW）計(jì)算如下：PBO=0.1047(TB-0.2Tm)（n1n2）*10-3/2功能參數(shù)變頻器調(diào)式投用時(shí)，功能參數(shù)的設(shè)置，直接關(guān)系到變頻器與設(shè)備運(yùn)行工況是否配合恰當(dāng)?shù)闹匾h(huán)節(jié)。比如F2輸出額定頻率的設(shè)定，F(xiàn)6加速時(shí)間的設(shè)定，F(xiàn)7減速時(shí)間的設(shè)定，A0轉(zhuǎn)矩控制方式的設(shè)定等等。特別是電機(jī)參數(shù)的測(cè)定，均需通過(guò)“橋抓”使用過(guò)程中結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況不斷摸索修正。否則，由于某參數(shù)設(shè)置不合理，也可能使變頻器工作不正?；蛟斐呻姍C(jī)過(guò)熱等未能預(yù)想的異常情況發(fā)生而損壞電氣設(shè)備。運(yùn)行環(huán)境由于變頻器應(yīng)用與橋抓上，工作環(huán)境差。如粉塵多，振動(dòng)大，雨天空氣潮濕等。因此，運(yùn)行中應(yīng)注意變頻器的緊固與防潮以確保變頻器的安全運(yùn)行。3.1橋式起重機(jī)的電氣控制要求橋式起重機(jī)經(jīng)常帶負(fù)載起動(dòng)，需要保證有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較小的起動(dòng)電流，因此，采用轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。它的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，一般重載時(shí)，轉(zhuǎn)速可降低到額定轉(zhuǎn)速的 50%-60%。工作方式為反復(fù)短時(shí)工作制，允許過(guò)載運(yùn)行。負(fù)載力矩為位能性反抗力矩，必需采用安全可靠的制動(dòng)方式。此外，必需具備必要的零位，短路，過(guò)載和終端保護(hù)。3.2 凸輪控制器觸點(diǎn)分合情況，通常用觸點(diǎn)分合表表示。（注：“×”表示觸點(diǎn)閉合，“0”表示觸點(diǎn)分?jǐn)啵?。副鉤凸輪控制器的控制過(guò)程如圖：副鉤上升 主接觸器

KM

得電，總電源接通。AC1手輪轉(zhuǎn)至向上“ 1”位置，AC1主觸點(diǎn)V13—1W，U13—1W閉合；AC1連鎖觸點(diǎn)AC1—5閉合；AC1連鎖觸點(diǎn) AC1—6斷開(kāi)；M1全電阻電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)，低速帶動(dòng)副鉤上升。此時(shí)，制動(dòng)電磁鐵 YB1線圈得電，閘瓦與閘輪分開(kāi)。 AC1手輪依次轉(zhuǎn)至向上“ 2”—“5”位置，5對(duì)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)依次閉合，短接電阻 1R5—1R1—M1轉(zhuǎn)速逐漸升高到預(yù)定轉(zhuǎn)速。副鉤下降 AC1手輪轉(zhuǎn)至向下“ 1”位置，AC1主觸點(diǎn)V13—1U序改變，M1反轉(zhuǎn)帶動(dòng)副鉤低速下降， AC1手輪依次轉(zhuǎn)至向下“逐漸升高。

和U13—1U閉合。電源相2”—“5”位置，M1轉(zhuǎn)速制動(dòng) AC1手輪轉(zhuǎn)至“0”位置M1失電；YB1線圈失電；M1迅速制動(dòng)停車。副鉤帶有重載時(shí)，考慮到重力的作用，在下降負(fù)載時(shí)，應(yīng)先把手輪逐級(jí)扳到“下降”的最后一檔，然后根據(jù)速度要求逐級(jí)退回升速以免下降過(guò)快。3.3保護(hù)電路AC1—5與AC1—6，AC2—5與AC2—6，AC3—5與AC3—6分別為M1，M2，M3的正反轉(zhuǎn)連鎖觸點(diǎn)，是電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)連鎖保護(hù)。行程開(kāi)關(guān) SQ1，SQ2是小車的橫向限位保護(hù)， SQ3，SQ4是大車的縱向限位保護(hù)， SQ6是副鉤提升的限位保護(hù)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件的行程超過(guò)極限位置時(shí)，利用移動(dòng)部件上的檔鐵壓下行程開(kāi)關(guān)，使電動(dòng)機(jī)失電并制動(dòng)。AC1—7，AC3—7，AC2—7是零位連鎖觸點(diǎn)，保證所有凸輪控制處于“ 0”位時(shí)，主接觸器線圈才能得電，起重機(jī)才能工作。過(guò)電流繼電器 KA0，KA1，KA2，KA3，KA4分別為總電源，M1，M2，M3和M4的過(guò)載和過(guò)電流保護(hù)。結(jié)束語(yǔ)我在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，得到許文靜老師的精心指導(dǎo)，許老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，視野雄廓，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。置身許老師的指導(dǎo)過(guò)程中，不僅我的思想觀念煥然一新，也改善了我的思考方式，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴(yán)以律己，寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力，令我如沐春風(fēng)，倍感溫馨。一股暖意細(xì)水長(zhǎng)流，源自內(nèi)心而又沐潤(rùn)全身，微言寸語(yǔ)豈能祥訴感激之情，只好銘記心中，唯有虔誠(chéng)的祝福導(dǎo)師合家歡樂(lè)，一生平安，萬(wàn)事如意。同時(shí)，也將祝福送給每一位幫助我的師長(zhǎng)。感謝各位老師在這半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)。參考文獻(xiàn)GB3811-83.起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1984.GB/T14405.太原重型機(jī)器有限公司—通用橋式起重機(jī)[s].北京:機(jī)械工業(yè)出版社