電機與電氣控制技術(shù)：第8章 起重機習題

PAGE8PAGE7第8章起重機的電氣控制習題答案本章要點了解起重機的有關(guān)結(jié)構(gòu)、運動形式和拖動要求等基礎(chǔ)知識分析起重機的電路，理解起重機控制方案明確起重機的保護方法和實施過程8.1橋式起重機概述圖8-1圖8-1橋式起重機示意圖1-操縱室2-輔助滑線架3-交流磁力控制盤4-電阻箱5-起重小車6-大車拖動電動機7-端梁8-主滑線9-主梁通用橋式起重機是機械制造工業(yè)中最廣泛使用的起重機械，又稱“天車”或“行車”，是一種橫架在固定跨間上空用來吊運各種物件的設(shè)備。外型如圖8-1所示。橋式起重機按起吊裝置不同，可分為吊鉤橋式起重機、電磁盤橋式起重機和抓斗橋式起重機。其中尤以吊鉤橋式起重機應(yīng)用最廣。本章以吊鉤橋式起重機的電氣設(shè)備進行討論與分析，另外兩種僅起吊裝置不同，而結(jié)構(gòu)、電氣控制均與吊鉤橋式起重機相同。8.1.1橋式起重機的主要結(jié)構(gòu)和運動形式橋式起重機的主要結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)如圖8-1所示，主要由操縱室、輔助滑線架、交流磁力控制盤、電阻箱、起重小車、大車拖動電動機、端梁、主梁等組成。1．橋架橋架是橋式起重機的基本構(gòu)件，它由主梁、端梁、走臺等部分組成。主梁橫跨在車間中間。主梁兩端連有端梁，在兩主梁外側(cè)安有走臺。在一側(cè)的走臺上裝有大車移行機構(gòu)，使橋架可沿車間長度方向的導軌移動。在另一側(cè)走臺上裝有小車的電氣設(shè)備，即輔助滑線。在主梁上方鋪有導軌，供小車移動。2．大車移動機構(gòu)大車移動機構(gòu)由大車驅(qū)動電動機、傳動軸、聯(lián)軸節(jié)、減速器、車輪及制動器等部件構(gòu)成。拖動方式有集中拖動與分別拖動兩種。集中拖動是由一臺電動機經(jīng)減速機構(gòu)驅(qū)動兩個主動輪；而分別拖動則由兩臺電動機分別驅(qū)動兩個主動輪。后者自重輕，安裝調(diào)試方便，實踐證明使用效果良好。目前我國生產(chǎn)的橋式起重機大多采用分別拖動。3．小車小車安放在橋架導軌上，可順車間寬度方向移動。小車主要由小車架、小車移動機構(gòu)和提升機構(gòu)等組成。小車移動機構(gòu)由小車電動機、制動器、聯(lián)軸節(jié)、減速器及車輪等組成。小車電動機經(jīng)減速器驅(qū)動小車主動輪，拖動小車沿導軌移動，由于小車主動輪相距較近，故由一臺電動機驅(qū)動。4．提升機構(gòu)提升機構(gòu)由提升電動機、減速器、卷筒、制動器、吊鉤等組成。提升電動機經(jīng)聯(lián)軸節(jié)、制動輪與減速器連接，減速器的輸出軸與纏繞鋼絲繩的卷筒相連接，鋼絲繩的另一端裝有吊鉤，當卷筒轉(zhuǎn)動時，吊鉤就隨鋼絲繩在卷筒上的纏繞或放開而上升與下降。對于起重量在15t及以上的起重機，備有兩套提升機構(gòu)，即主鉤與副鉤。5．操縱室操縱室是操縱起重機的吊艙，又稱駕駛室。操縱室內(nèi)有大、小車移行機構(gòu)控制裝置、提升機構(gòu)控制裝置以及起重機的保護裝置等。操縱室一般固定在主梁的一端，也有少數(shù)裝在小車下方隨小車移動的。操縱室上方開有通向走臺的艙口，供檢修大車與小車機械及電氣設(shè)備時人員上下用。由上可知，橋式起重機的運動形式有三種：①起重機由大車電動機驅(qū)動沿車間兩邊的軌道作縱向前后運動；②小車及提升機構(gòu)由小車電動機驅(qū)動沿橋架上的軌道作橫向左右運動；③在升降重物時由起重電動機驅(qū)動作垂直上下運動。這樣橋式起重機就可實現(xiàn)重物在垂直、橫向、縱向三個方向的運動，把重物移至車間的不同位置，完成車間內(nèi)的起重運輸任務(wù)。8.1.2橋式起重機主要技術(shù)參數(shù)橋式起重機的主要技術(shù)參數(shù)有：起重量、跨度、提升高度、運行速度、提升速度、通電持續(xù)率、工作類型等。（1）起重量起重量又稱額定起重量，是指起重機實際允許起吊的最大負荷量，以t（噸）為單位。國產(chǎn)的橋式起重機系列其起重量有5t、10t（單鉤）、15/3t、20/5t、30/5t、50/10t、75/20t、100/20t、125/20t、150/30t、200/30t、250/30t（雙鉤）等多種。數(shù)字的分子為主鉤起重量，分母為副鉤起重量。如20/5t起重機是指主鉤的額定起重量為20t，副鉤的額定起重量為5t。橋式起重機按照起重量可分為三個等級，5~10t為小型，10~50t為中型，50t以上為重型起重機。（2）跨度起重機主梁兩端車輪中心線間的距離，即大車軌道中心線間的距離稱為跨度，以m為單位。國產(chǎn)橋式起重機的跨度有10.5m、13.5m、16.5m、19.5m、22.5m、25.5m、28.5m、31.5m，每3m為一個等級。（3）提升高度起重機吊具或抓取裝置的上極限位置與下極限位置之間的距離，稱為起重機的提升高度，以m為單位。常用的提升高度有12/16m、12/14m、12/18m、16/18m、19/21m、20/22m、21/23m、22/26m、24/26m等幾種。其中分子為主鉤提升高度，分母為副鉤提升高度。（4）運行速度運行速度指運行機構(gòu)在拖動電動機額定轉(zhuǎn)速下運行的速度，以m/min為單位。小車運行速度一般為40~60m/min，大車運行速度一般為100~135m/min。（5）提升速度提升機構(gòu)的提升電動機以額定轉(zhuǎn)速取物上升的速度，一般不超過30m/min，依貨物性質(zhì)、重量、提升要求來決定。（6）通電持續(xù)率橋式起重機通電持續(xù)率為工作時間與周期時間之比，一般一個周期為10min，標準的通電持續(xù)率規(guī)定一般為15%、25％、40％、60％四種。通電持續(xù)率反映了起重機的工作繁重程度，用FC％表示。（7）工作類型起重機按其載荷率和工作繁忙程度可分為輕級、中級、重級和特重級四種工作類型。1）輕級：工作速度低，使用次數(shù)少，滿載機會少，通電持續(xù)率為15％，用于不緊張及繁重工作的場所，如在水電站、發(fā)電廠中用作安裝檢修用的起重機。2）中級：經(jīng)常在不同載荷下工作，速度中等，工作不太繁重，通電持續(xù)率為25％，如一般機械加工車間和裝配車間用的起重機。3）重級：工作繁重，經(jīng)常在重載荷下工作，通電持續(xù)率為40％，如冶金和鑄造車間內(nèi)使用的起重機。4）特重級：經(jīng)常起吊額定負荷，工作特別繁忙，通電持續(xù)率為60％，如冶金專用的橋式起重機。起重量、運行速度和工作類型是橋式起重機最重要的三個參數(shù)。8.1.3橋式起重機對電力拖動的要求橋式起重機的工作條件比較差，由于安裝在車間（倉庫、碼頭、貨場）的上部，有的還是露天安裝，因此往往處在高溫、高濕度、易受風雨侵蝕或多粉塵的環(huán)境；同時，還經(jīng)常處于頻繁的啟動、制動、反轉(zhuǎn)狀態(tài)，要承受較大的過載和機械沖擊。因此，對橋式起重機的電力拖動和電氣控制有以下特殊的要求：1．對起重電動機的要求（1）起重電動機為重復短時工作制所謂“重復短時工作制”，即FC介于25％~40％。重復短時工作制的特點是電動機較頻繁地通、斷電，經(jīng)常處于啟動、制動和反轉(zhuǎn)狀態(tài)，而且負載不規(guī)律，時輕時重，因此受過載和機械沖擊較大；同時，由于工作時間較短，其溫升要比長期工作制的電動機低（在同樣的功率下），允許過載運行。因此，要求電動機有較強的過載能力。（2）有較大的啟動轉(zhuǎn)矩起重電動機往往是帶負載啟動，因此要求有較好的啟動性能，即啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小。（3）能進行電氣調(diào)速由于起重機對重物停放的準確性要求較高，在起吊和下降重物時要進行調(diào)速，但是起重機的調(diào)速大多數(shù)是在運行過程中進行，而且變換次數(shù)較多，所以不宜采用機械調(diào)速，而應(yīng)采用電氣調(diào)速。因此，起重電動機多采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，且采用轉(zhuǎn)子電路串電阻的方法啟動和調(diào)速。（4）能適應(yīng)較惡劣的工作環(huán)境和機械沖擊電動機應(yīng)采用封閉式，要求有堅固的機械結(jié)構(gòu)，采用較高的耐熱絕緣等級。根據(jù)以上要求，專門設(shè)計了起重用的交流異步電動機，型號為YZR（繞線型）和YZ（籠型）系列，這類電動機具有過載能力強、啟動性能好、機械強度大和機械特性較軟的特點，能夠適應(yīng)起重機工作的要求。起重電動機在銘牌上標出的功率均為FC=25％時的輸出功率。2．電力拖動系統(tǒng)的構(gòu)成及電氣控制要求橋式起重機的電力拖動系統(tǒng)由3~5臺電動機所組成：1）小車驅(qū)動電動機1臺。2）大車驅(qū)動電動機1~2臺：大車如果采用集中驅(qū)動，則只有1臺大車電動機；如果采用分別驅(qū)動，則由2臺相同的電動機分別驅(qū)動左、右兩邊的主動輪。3）起重電動機1~2臺：單鉤的小型起重機只有1臺起重電動機；對于15t以上的中型和重型起重機，則有2臺（主鉤和副鉤）起重電動機。橋式起重機電力拖動及其控制的主要要求是：1）主鉤能夠快速升降，以減少輔助工時。輕載時的提升速度應(yīng)大于額定負載時的提升速度。2）有一定的調(diào)速范圍。普通的起重機調(diào)速范圍（高低速之比）一般為3：1，要求較高的則要達到（5~10）：1。3）有適當?shù)牡退賲^(qū)。在剛開始提升重物或重物下降至接近預(yù)定位置時，都應(yīng)低速運行。因此要求在30％額定速度內(nèi)分成若干低速擋以供選擇。同時要求由高速向低速過渡時應(yīng)逐級減速以保持穩(wěn)定運行。4）提升的第一擋為預(yù)備擋，用以消除傳動系統(tǒng)中的齒輪間隙，并將鋼絲繩張緊，以避免過大的機械沖擊。預(yù)備級的啟動轉(zhuǎn)矩一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的50％以下。5）起重電動機負載的特點是位能性反抗力矩（即負載轉(zhuǎn)矩的方向并不隨電動機的轉(zhuǎn)向而改變），因此要求在下放重物時起重電動機可工作在電動機狀態(tài)、反接制動或再生發(fā)電制動狀態(tài)，以滿足對不同下降速度的要求（詳見后面對起重機控制電路的分析）。6）為確保安全，要求采用電氣和機械雙重制動，既可減輕機械抱閘的負擔，又可防止因突然斷電而使重物自由下落造成事故。7）要求有完備的電氣保護與聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。例如：要有短時過載的保護措施，由于熱繼電器的熱慣性較大，因此起重機電路多采用過流繼電器作過載保護；要有零壓保護；行程終端限位保護等等。以上要求都集中反映在對提升機構(gòu)的拖動及其控制上，橋式起重機對大車、小車驅(qū)動電動機一般沒有特殊的要求，只是要求有一定的調(diào)速范圍、采用制動停車，并有適當?shù)谋Ｗo。橋式起重機的控制設(shè)備已經(jīng)系列化和標準化，已有定型產(chǎn)品。下面將介紹橋式起重機的控制設(shè)備和控制電路原理。8.2凸輪控制器及其控制電路8.2.1凸輪控制器的結(jié)構(gòu)凸輪控制器是一種大型手動控制電器，是起重機上重要的電氣操作設(shè)備之一，用以直接操作與控制電動機的正反轉(zhuǎn)、調(diào)速、啟動與停止。應(yīng)用凸輪控制器控制電動機，其控制電路簡單，維修方便，廣泛用于中小型起重機的平移機構(gòu)和小型起重機提升機構(gòu)的控制中。凸輪控制器從外部看，由機械結(jié)構(gòu)、電氣結(jié)構(gòu)、防護結(jié)構(gòu)等三部分組成。其中手輪、轉(zhuǎn)軸、凸輪、杠桿、彈簧、定位棘輪為機械結(jié)構(gòu)。觸點、接線柱和接線板等為電氣結(jié)構(gòu)。而上下蓋板、外罩及滅弧罩等為防護結(jié)構(gòu)。當轉(zhuǎn)軸在手輪扳動下轉(zhuǎn)動時，固定在軸上的凸輪同軸一起轉(zhuǎn)動，當凸輪的凸起部位頂住滾子時，便將動觸點與靜觸點分開；當轉(zhuǎn)軸帶動凸輪轉(zhuǎn)動到凸輪凹處與滾子相對時，動觸點在彈簧作用下，使動靜觸點緊密接觸，從而實現(xiàn)觸點接通與斷開的目的。在方軸上可以疊裝不同形狀的凸輪塊，以使一系列動觸點按預(yù)先安排的順序接通與斷開。將這些觸點接到電動機電路中，便可實現(xiàn)控制電動機的目的。8.2.2凸輪控制器的型號與主要技術(shù)參數(shù)常用的國產(chǎn)凸輪控制器有KTl0、KTl2、KTl4、KTl6等系列，以及KTJ1-50/1、KTJl-50/5、KTJl-80/1等型號。凸輪控制器的型號及意義為：凸輪控制器按重復短時工作制設(shè)計，其FC=25％。KTl4系列凸輪控制器的主要技術(shù)參數(shù)見表8-1，其中KT14-25J/1、KTl4-60J/1型可用于同時控制兩臺繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機，并帶有控制定子電路的觸點；KTl4-25J/3型可用于控制一臺籠型三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)；KTl4-60J/4型可用于同時控制兩臺繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機，定子電路由接觸器控制。表8-1KTl4系列凸輪控制器的主要技術(shù)參數(shù)型號額定電壓/V額定電流/A工作位置FC=25%時所控制的電動機最大功率/KW額定操作頻率/（次/h）最大工作周期/min左旋右旋KT14-25J/1380255511.560010KT14-25J/2552×6.3KT14-25J/3118KT14-60J/1605532KT14-60J/2552×16KT14-60J/4552×258.2.3凸輪控制器控制的電路圖8-2為采用凸輪控制器控制的10t橋式起重機小車控制電路。圖8-2凸輪控制器控制的線路圖凸輪控制器控制電路的特點是原理圖以其圓柱表面的展開圖來表示。由圖8-2可見，凸輪控制器有編號為1~12的12對觸點，以豎畫的細實線表示；而凸輪控制器的操作手輪右旋（控制電動機正轉(zhuǎn)）和左旋（控制電動機反轉(zhuǎn)）各有5個擋位，加上一個中間位置（稱為“零位”）共有11個擋位，用橫畫的細虛線表示；每對觸點在各擋位是否接通，則以在橫豎線交點處的黑圓點表示。有黑點的表示接通，無黑點的則表示斷開。圖中M2為小車驅(qū)動電動機，采用繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機，在轉(zhuǎn)子電路中串入三相不對稱電阻R2，用作啟動及調(diào)速控制。YB2為制動電磁鐵，其三相電磁線圈與M2（定子繞組）并聯(lián)。QS為電源引入開關(guān)，KM為控制電路電源的接觸器。KA0和KA2為過流繼電器，其線圈（KA0為單線圈，KA2為雙線圈）串聯(lián)在M2的三相定子電路中，而其常閉觸點則串聯(lián)在KM的線圈支路中。1．電動機定子電路在每次操作之前，應(yīng)先將凸輪控制器QM2置于零位，由圖8-2可見QM2的觸點10、11、12在零位接通；然后合上電源開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB，接觸器KM線圈通過QM2的觸點12通電，KM的三對主觸點閉合，接通電動機M2的電源，然后可以用QM2操縱M2的運行。QM2的觸點10、11與KM的常開觸點一起構(gòu)成正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時的自鎖電路。凸輪控制器QM2的觸點1~4控制M2的正反轉(zhuǎn)，由圖可見觸點2、4在QM2右旋的五擋均接通，M2正轉(zhuǎn)；而左旋五擋則是觸點1、3接通，按電源的相序M2為反轉(zhuǎn)；在零位時4對觸點均斷開。4對觸點均裝有滅弧裝置，以便在觸點通斷時，能更好地熄滅電弧。2．電動機轉(zhuǎn)子電路圖8-3凸輪控制器控制提升電動機機械特性凸輪控制器QM2的觸點5~9用以控制M2轉(zhuǎn)子外接電阻R2。由圖可見這五對觸點在中間零位均斷開，而在左、右旋各五擋的通斷情況是完全對稱的。在（左、右旋）第一擋觸點5~9均斷開，三相不對稱電阻R2全部串入M2的轉(zhuǎn)子電路，此時M2的機械特性最軟（圖8-3中的曲線1）；置于第二、三、四擋時觸點5、6、7依次接通，將R2逐級不對稱地切除，對應(yīng)的機械特性曲線為圖8-3中的曲線2、3、4，可見電動機的轉(zhuǎn)速逐漸升高；當置第五擋時觸點5~9全部接通，R2全部被切除，M2運行在自然特性曲線圖8-3凸輪控制器控制提升電動機機械特性由以上分析可見，用凸輪控制器控制小車及大車的移行，凸輪控制器是用觸點1~9控制電動機的正反轉(zhuǎn)啟動及在啟動過程中逐段切斷轉(zhuǎn)子電阻，以調(diào)節(jié)電動機的啟動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。從第一擋到第五擋電阻逐漸減小至全部切除，轉(zhuǎn)速逐漸升高。該電路如果用于控制起重機吊鉤的升降，則升、降的控制操作不同。（1）提升重物此時起重電動機為正轉(zhuǎn)（凸輪控制器右旋），對應(yīng)為圖8-3中第Ⅰ限的五條曲線。第一擋（曲線1）的啟動轉(zhuǎn)矩很小，是作為預(yù)備級，用于消除傳動齒輪的間隙并張緊鋼絲繩；在二至五擋提升速度逐漸提高（見圖8-3第Ⅰ象限中的垂直虛線）。（2）輕載下放重物此時起重電動機為反轉(zhuǎn)（凸輪控制器左旋），對應(yīng)為圖8-3中第Ⅲ象限的五條曲線。因為下放的重物較輕，其重力矩TW不足以克服摩擦轉(zhuǎn)矩Tf，則電動機工作在反轉(zhuǎn)電動機狀態(tài)，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T與Tw方向一致迫使重物下降（Tw+T>Tf），在不同的擋位可獲得不同的下降速度（見圖中第Ⅲ象限中的垂直虛線b）。（3）重載下放重物此時起重電動機仍然反轉(zhuǎn)，但由于負載較重，其重力矩Tw與電動機電磁轉(zhuǎn)矩T，方向一致而使電動機加速，當電動機的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速n0時，電動機進入再生發(fā)電制動工作狀態(tài)，其機械特性曲線為圖8-3第Ⅲ象限第5條曲線在第Ⅳ象限的延伸，T與Tw方向相反而成為制動轉(zhuǎn)矩。由圖可見在第Ⅳ象限的曲線l、2、3比較陡直，因此在操作時應(yīng)將凸輪控制器的手輪從零位迅速扳至第五擋，中間不允許停留，在往回操作時也一樣，應(yīng)從第五擋快速扳回零位，以免引起重物高速下降而造成事故（見圖中第Ⅳ象限中的垂直虛線c）。由此可見，在下放重物時，不論是重載還是輕載，該電路都難以控制低速下降。因此在下降操作中如需要較準確的定位時，可采用點動操作的方式，即將控制器的手輪在下降（反轉(zhuǎn)）第一擋與零位之間來回扳動以點動控制起重電動機，再配合制動器便能實現(xiàn)較準確的定位。3．保護電路圖8-2電路有欠電壓、零電壓、零位、過電流、行程終端限位保護和安全保護共六種保護功能。1）欠壓保護。接觸器KM本身具有欠電壓保護的功能，當電源電壓不足時（低于額定電壓的85％），KM因電磁吸力不足而復位，其主觸點和自鎖觸點都斷開，從而切斷電源。2）零電壓保護與零位保護。采用按鈕SB啟動，SB常開觸點與KM的自鎖常開觸點相并聯(lián)的電路，都具有零電壓（失電壓）保護功能，在操作中一旦斷電，必須再次按下SB才能重新接通電源。在此基礎(chǔ)上，由圖8-2可見，采用凸輪控制器控制的電路在每次重新啟動時，還必須將凸輪控制器旋回中間的零位，使觸點12接通，才能夠按下SB接通電源，這就防止在控制器還置于左右旋的某一擋位、電動機轉(zhuǎn)子電路串入的電阻較小的情況下啟動電動機，造成較大的啟動轉(zhuǎn)矩和電流沖擊，甚至造成事故。這一保護作用稱為“零位保護”。觸點12只有在零位才接通，而其他十個擋位均斷開，稱為零位保護觸點。3）過流保護。如上所述，起重機的控制電路往往采用過流繼電器作過流（包括短路、過載）保護。過流繼電器KA0、KA2的常閉觸點串聯(lián)在KM線圈支路中，一旦出現(xiàn)過電流便切斷KM，從而切斷電源。此外，KM的線圈支路采用熔斷器FU作短路保護。4）行程終端限位保護。行程開關(guān)SQl、SQ2分別提供M2正、反轉(zhuǎn)（如M2驅(qū)動小車，則分別為小車的右行和左行）的行程終端限位保護，其常閉觸點分別串聯(lián)在KM的自鎖支路中。5）安全保護。在KM的線圈支路中，還串入了艙口安全開關(guān)SQ6和事故緊急開關(guān)SA1。在平時，應(yīng)關(guān)好駕駛艙門，使SQ6被壓下（保證橋架上無人），才能操縱起重機運行；一旦發(fā)生事故或出現(xiàn)緊急情況，可斷開SA1緊急停車。8.3主令控制器的控制電路主令控制器的控制電路是利用主令控制器發(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，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，故一般在下列情況下才采用：拖動電動機容量大，凸輪控制器容量不夠。操作頻率高，每小時通斷次數(shù)接近或超過600次。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。起重機要求有較好的調(diào)速、點動等運行性能。圖8-4為提升機構(gòu)PQR10B主令控制電路圖。該電路采用LK1-12/90型主令控制器操作。該控制器有12對觸點，在提升與下降時各有6個工作位置，通過控制器操作手柄置于不同工作位置，使12對觸點相應(yīng)閉合或斷開，進而控制電動機定子電路與轉(zhuǎn)子電路接觸器，實現(xiàn)電動機工作狀態(tài)的改變，使物品獲得上升與下降的不同速度。由于主令控制器為手動操作，所以電動機工作狀態(tài)的變換由操作者掌握。圖8-4中正反向接觸器KMl、KM2用以換接電動機定子電源相序，實現(xiàn)電動機正、反轉(zhuǎn)。制動接觸器KM3控制電動機三相電磁鐵YB。在電動機轉(zhuǎn)子電路中設(shè)有7段對稱連接的轉(zhuǎn)子電阻，其中前兩段R1，R2為反接制動電阻，分別由反接制動接觸器KM4、KM5控制；后4段R3~R6為啟動加速電阻，由加速接觸器KM6~KM9控制；最后一段R7為固定接入的軟化特性用的電阻。當主令控制器手柄處于不同控制擋位時，獲得相應(yīng)的機械特性，如圖8-5所示。主令控制器SA手柄置于“0”位，合上開關(guān)QSl、QS2，此時零電壓繼電器KHV線圈通電并自鎖，實現(xiàn)零電壓保護，并為啟動做準備。8.3.1提升重物的控制控制器提升控制共有6個擋位，在提升各擋位上，觸點SA3、SA4、SA6與SA7都閉合，于是將上升行程開關(guān)SQ接入，實現(xiàn)上升限位保護；接觸器KM3、KMl、KM4始終通電吸合，于是電磁抱閘松開，短接R1電阻，電動機按提升相序接通電源，產(chǎn)生提升方向電磁轉(zhuǎn)矩，在上升“1”位啟動轉(zhuǎn)矩小，作為消除齒輪間隙的預(yù)備啟動級。當主令控制器手柄依次扳到上升“2”位至上升“6”位時，控制器觸點SA8-SAl2依次相繼閉合，接觸器KM5~KM9依次通電吸合，將各段轉(zhuǎn)子電阻逐級短接，于是獲得圖8-5中第Ⅰ象限中的第1至第6條機械特性。可根據(jù)各類負載進行起升操作。8.3.2下降重物的控制主令控制器在下降控制時也有6個擋位，但在前3個擋位，正轉(zhuǎn)接觸器KMl通電吸合，PAGE10PAGE11圖圖8-4提升機構(gòu)PQRl0B主令控制電路圖PAGE12PAGE11電動機仍以提升相序接線，產(chǎn)生向上的電磁轉(zhuǎn)矩。只有在下降后3個擋位，反轉(zhuǎn)接觸器KM2才通電吸合，電動機產(chǎn)生向下的電磁轉(zhuǎn)矩。所以，前3個擋位為倒拉反接制動下降，而后3個擋位為強力下降。圖8-5PQRl0B型主令控制器控制電動機機械特性下降“1”為預(yù)備擋，此時控制器觸點SA4斷開，KM3斷電釋放，制動器未松開；觸點SA6、SA7、SA8閉合，接觸器KM4、KM5、KMl通電吸合，電動機轉(zhuǎn)子短接兩段電阻R1、R2，定子按提升相序接通電源，但此時由于制動器未打開，故電動機并不啟動旋轉(zhuǎn)。該擋位是為適應(yīng)提升機構(gòu)由上升變換到下降工作，消除因機械傳動間隙對機構(gòu)的沖擊而設(shè)的。所以此擋不能停頓，必須迅速通過該擋，以防由于電動機在制動狀態(tài)下時間過長而燒毀電動機。下降“2”擋是為重載低速下放而設(shè)的。此時控制器觸點SA6、SA4、SA7閉合，接觸器KM1、KM3、KM4通電吸合，制動器打開，電動機轉(zhuǎn)于串入電阻R2~R7，定子按起升相序接線，在重載時獲得倒拉反接制動低速下放。如圖8-5中，在TL*=1時，電動機啟動轉(zhuǎn)矩標幺值為0.67，所以控制器手柄置于下降“2”擋位時，將穩(wěn)定運行在A點上，低速下放重物。下降“3”擋是為中型載荷低速下放而設(shè)的。在該擋位時，控制器觸點SA6、SA4閉合，接觸器KMl、KM3通電吸合，此時電動機轉(zhuǎn)子串入全部電阻，制動器松開，電動機定子按提升相序接線，但由于電動機此時啟動轉(zhuǎn)矩標幺值為0.33，當TL*=0.6時，在中型載荷作用下電動機按下降方向運轉(zhuǎn)，獲得倒拉反接制動下降，如圖8-5中，電動機穩(wěn)定工作在B點。在以上制動下降的3個擋位，控制器觸點SA3始終閉合，將上升行程開關(guān)SQ接入，其目的在于對吊物重量估計不準，如將中型載荷誤認為重型載荷而將控制器手柄置于下降“2”擋位時，將發(fā)生重物不但不下降反而上升而運行在圖8-5中的C＇點，按nc＇速度上升，起上升限位作用。另外，在下降“2”與“3”擋位時還應(yīng)注意，對于TL*<0.33時，不應(yīng)將控制器手柄在此停留。因為此時電動機啟動轉(zhuǎn)矩都大于TL*，將出現(xiàn)不但不下降反而上升的現(xiàn)象?？刂破魇直谙陆怠?”、“5”、“6”擋位時為強力下降。此時，控制器觸點SA2、SA5、SA4、SA7與SA8始終閉合。接觸器KM2、KM3、KM4、KM5通電吸合，制動器打開，電動機定子按下降相序接線，轉(zhuǎn)子短接兩段電阻R1、R2啟動旋轉(zhuǎn)，電動機工作在反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)。此時重力負載轉(zhuǎn)矩小于摩擦轉(zhuǎn)矩，不能下降，必須強使它下放。當控制器手柄扳至下降“5”擋位時，觸點SA9閉合，接觸器KM6通電吸合，短接電阻R3，電動機轉(zhuǎn)速升高；當控制器手柄扳至下降“6”擋位時，觸點SA10、SA11、SA12都閉合，接觸器KM7、KM8、KM9通電吸合，電動機轉(zhuǎn)子只串入一段常串電阻R7運行，獲得如圖8-5低于同步轉(zhuǎn)速的下放速度。8.4橋式起重機電氣設(shè)備的維護與修理8.4.1起重機的供電特點交流起重機電源由公共的交流電網(wǎng)供電，由于起重機的工作是經(jīng)常移動的，因此其與電源之間不能采用固定連接方式，對于小型起重機供電方式采用軟電纜供電，隨著大車或小車的移動，供電電纜隨之伸展和疊卷。對于一般橋式起重機常用滑線和電刷供電。三相交流電源接到沿車間長度方向架設(shè)的三根主滑線上，再通過電刷引到起重機的電氣設(shè)備上，首先進入駕駛室中的保護盤上的總電源開關(guān)，然后再向起重機各電氣設(shè)備供電。對于小車及車上的提升機構(gòu)等電氣設(shè)備，則經(jīng)橋梁另一側(cè)的輔助滑線來供電。8.4.2電路的構(gòu)成10t交流橋式起重機控制電路原理圖如圖8-6所示。10t交流橋式起重機只有一個吊鉤，但大車采用分別驅(qū)動，所以共有四臺繞線式異步電動機拖動。起重電動機M1、小車驅(qū)動電動機M2、大車驅(qū)動電動機M3和M4；分別由三只凸輪控制器控制；QM1控制M1、QM2控制M2、QM3同步控制M3與M4；R1~R4分別為四臺繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子電路串入的調(diào)速電阻器；YB1~YB4則分別為四臺繞線式異步電動機的制動電磁鐵。三相電源由QS1引入，并由KM控制。過流繼電器KA0~KA4提供過流保護，其中KA1~KA4為雙線圈，分別保護M1、M2、M3、M4；KA0為單線圈，作總電源的過流保護。工作原理與前面控制器相同，下面重點介紹其保護電路。圖8圖8-610噸交流橋式起重機控制電路原理圖PAGE18PAGE178.4.3保護電路保護電路主要是KM的線圈支路，該電路具有欠電壓、零電壓、零位、過流、行程終端限位保護和安全保護共六種保護功能。所不同的是圖8-8電路需保護四臺電動機，因此在KM的線圈支路中串聯(lián)的觸點較多一些。KA0~KA4為五只過電流繼電器的常閉觸點；SA1仍是事故緊急開關(guān)；SQ6是艙口安全開關(guān)，SQ7和SQ8是橫梁欄桿門的安全開關(guān)，平時駕駛艙門和橫粱欄桿門都應(yīng)關(guān)好，將SQ6、SQ7、SQ8都壓合；若有人進入橋架進行檢修時，這些門開關(guān)就被打開，即使按下SB也不能使KM線圈支路通電；與啟動按鈕SB相串聯(lián)的是三只凸輪控制器的零位保護觸點：QM1、QM2的觸點12和QM3觸點17。因為三只凸輪控制器分別控制吊鉤、小車和大車作垂直、橫向和縱向共六個方向的運動，除吊鉤下降不需要提供限位保護之外，其余五個方向都需要提供行程終端限位保護，相應(yīng)的行程開關(guān)和凸輪控制器的常閉觸點均串入KM的自鎖觸點支路之中，各電器（觸點）的保護作用見表8-2。表8-2行程終端限位保護電器及觸點一覽表運行方向驅(qū)動電動機凸輪控制器及保護觸點限位保護行程開關(guān)吊鉤向上M1QM111SQ5小車右行M2QM210SQ1左行11SQ2大車前行M3、M4QM315SQ3后行16SQ48.4.4交流橋式起重機電器設(shè)備的維護和修理1．電源交流橋式起重機一般由主鉤、副鉤、大車和小車四部分組成。大車的軌道敷在車間兩側(cè)柱子上，可以沿車間縱向移動；小車在大車上的軌道作橫向移動，主鉤和副鉤都裝在小車上。交流起重機的電源為380伏，用滑觸線和電刷供電。電源有三根主滑觸線通過電刷引進起重機駕駛室內(nèi)的保護控制屏上。三根主滑觸線沿平行大車軌道方向敷設(shè)在廠房的一側(cè)。提升機構(gòu)、小車上的電動機、電磁抱閘的電源是由架設(shè)在大車軌道的輔助滑觸線供給的。轉(zhuǎn)子電阻也是通過輔助滑觸線與電動機連接的?；|線通常是用圓鋼、角鋼、V形鋼或工字鋼制成。2．維護保養(yǎng)內(nèi)容電氣設(shè)備的維護和保養(yǎng)一般采取下述形式：每天巡視，在電工幫助和指導下，由司機在工作時間內(nèi)進行。每旬巡視，在司機參加下由電工進行。每月檢查，由維修電工進行。每次檢查的順序都按同一順序進行。維護工作必須在起重機停止運行并斷開總電源的條件下進行。1）電動機部分。檢查電動機前后軸承及機身有無過熱現(xiàn)象；定期清掃電動機的電刷部分；轉(zhuǎn)子與電刷間有無卡阻及發(fā)熱后卡阻現(xiàn)象；電刷的銅接線間在震動時有無相碰；各電源線的接線螺栓有無松動現(xiàn)象；電動機運行時有無不正常的聲音。2）電磁制動器。電動機運行時電動機有無卡阻現(xiàn)象；電磁線圈是否過熱（不超過105℃）及有無異味；抱閘剎車片有無太松及太緊現(xiàn)象；彈簧撐板螺栓及各調(diào)整螺栓是否松動；電磁線圈的接線螺栓是否松動。3）控制器。用砂紙磨去各靜、動觸頭上的電弧痕跡；調(diào)整各彈簧螺栓，使各個觸頭之間有良好的接觸；用清潔的干布擦凈開關(guān)內(nèi)部的積塵與銅屑；在導線連接處、固定觸頭處涂上適量的凡士林油；檢查各導線的接頭是否松動，固定螺栓是否擰緊；在操作手柄活動處加適當?shù)臐櫥汀?）限位開關(guān)。試驗各限位開關(guān)是否起保護作用；檢視開關(guān)進線孔是否堵塞（防止金屬屑飛入）；在操作機構(gòu)內(nèi)加少量潤滑油；必要時打開罩蓋消除內(nèi)部積塵。5）滑觸線。用壓縮空氣吹去滑觸線及絕緣子上的灰塵；檢查各絕緣子上有無裂紋和破碎現(xiàn)象；各接頭處的螺栓是否松動，導線是否磨損；集電器在移動時有無碰撞現(xiàn)象；集電器在移動時是否跳動。6）保護盤及磁力控制屏。檢查閘刀開關(guān)的刀片是否發(fā)熱，是否緊密，接觸器線圈是否發(fā)熱；用砂紙打光接觸器觸頭上的電弧痕跡；檢查各接線螺栓及接線頭有無松動；用干布擦去屏面的灰塵；調(diào)整和平整輔助觸頭的接觸面。7）電阻器。檢視電阻器各片有無過熱現(xiàn)象；檢查各電阻片接線頭的螺栓是否松動；擦凈四周絕緣子，并檢查有無裂紋；用壓縮空氣吹去電阻片上的灰塵；檢視各電阻片是否斷裂和相碰。3．小修修理工藝小修除應(yīng)完成保養(yǎng)項目外，還必須細致地完成下述工作，且在檢修過程中應(yīng)逐條對照作出檢修記錄。1）電動機修理工藝。測量電動機轉(zhuǎn)子、定子的繞組對地的絕緣電阻（定子大于0.5MΩ，轉(zhuǎn)子大于0.25MΩ）；測量電動機定子繞組的相間絕緣電阻；檢查集電環(huán)有無凹凸不平痕跡及過熱現(xiàn)象；檢查電刷是否磨損，與集電環(huán)接觸是否吻合；電刷接線是否相碰，電刷壓力是否適當；前后軸承有無漏油及過熱現(xiàn)象；用塞尺測量電動機的電磁氣隙，上下左右不超過10％；用扳手擰緊電動機各部分的螺栓及地腳螺栓；用汽油拭凈電動機內(nèi)的油污。2）電磁制動器的修理工藝。測量線圈對地的絕緣電阻應(yīng)大于0.5MΩ；檢查制動電磁鐵上下活動時與線圈內(nèi)部芯子是否發(fā)生摩擦；檢查制動電磁鐵上下部鉚釘是否裂開；檢查緩沖器是否松動；檢查制動器剎車片襯料是否磨損太多，超過50％時應(yīng)更換；檢查并更換制動器各開口銷子與螺栓等；檢查制動器閘輪表面是否光滑，并用汽油清洗表面，除去污物；制動系統(tǒng)各聯(lián)桿動作是否準確靈活，并在各部分加潤滑油；檢查各制動器閘瓦張開時與閘輪兩側(cè)空隙是否相等；重新校準制動器各部位的螺栓和彈簧。3）凸輪控制器和主令控制器的修理。測量各導電觸頭部分對地絕緣電阻應(yīng)大于0.5MΩ；更換磨損嚴重的動觸頭和靜觸頭；刮凈消弧罩內(nèi)的電弧銅屑及黑灰；調(diào)整各靜動觸頭的接觸面使其在一直線上，各觸頭的壓力相等；手柄轉(zhuǎn)動靈活，不得過松和卡??；檢查棘輪機構(gòu)和拉簧部分；檢查各凸輪片是否磨損嚴重，并調(diào)換；用砂布擦去動、靜觸頭的弧痕；調(diào)整或更換主令控制器動觸頭的壓簧；給各傳動部分加一些潤滑油。4）保護屏和控制屏的修理工藝。檢查并更換弧坑很深的觸頭；刮凈滅弧罩內(nèi)的電弧痕和黑灰；測量電磁線圈與鐵心的絕緣電阻；用汽油擦凈接觸器底板上的污垢；測量接觸器三觸頭及觸頭對地間的絕緣電阻；檢查進線熔斷器及熔體；用砂紙擦靜刀口的電弧痕，并在刀口各處涂上工業(yè)凡士林；在電磁鐵口上稍涂點工業(yè)凡士林；往各傳動部分稍加潤滑機油；檢查并擰緊大小螺栓。5）行程開關(guān)和安全開關(guān)修理工藝。測量接線板（接線柱）對地的絕緣電阻；檢查開關(guān)內(nèi)的動、靜觸頭，并且用砂紙打光；調(diào)整開關(guān)平衡錘及傳動臂的角度；給各傳動機構(gòu)上加適當潤滑油。6）滑觸線修理工藝。測量各滑觸線對地的絕緣電阻；拭凈并檢查絕緣子的表面情況；用鋼絲刷及粗砂紙磨去滑觸線的弧坑及不平處；檢查或更換集電器架上的集電極與導線間的連接線；檢查或更換集電極壓板上的開口銷子；檢查并擰緊各絕緣穿心螺栓及導線接頭螺栓。7）電阻器的修理工藝。擰緊電阻器四周的壓緊螺栓，并檢查四周的絕緣子；測定電阻對地的絕緣電阻；用長柄刷除去電阻片的金屬氧化物及鐵銹；向各間距較大的鑄鐵電阻片中添入薄石棉布；擰緊各接線螺栓及四周的地腳螺栓。4.保養(yǎng)及檢修實訓（1）參觀橋式電力起重機。（2）在司機的配合下按保養(yǎng)內(nèi)容對交流橋式起重機進行保養(yǎng)檢查。（3）在教師的指導下按小修項目內(nèi)容對交流橋式起重機進行檢修。5．注意事項（1）實訓前要備好保養(yǎng)和修理工具。如旋鑿、扳手、鋼絲鉗、鋼絲刷、長毛刷、砂紙、細齒銼刀和搖表等。（2）保養(yǎng)和檢修要按項目內(nèi)容認真進行。（3）要作好小修記錄。（4）保養(yǎng)和檢修必須在起重機停止工作，且在切斷總電源時進行，不準帶電操作。（5）操作時要注意安全。8.5習題1.橋式起重機的結(jié)構(gòu)主要由哪幾部分組成？答：橋式起重機的主要結(jié)構(gòu)的主要由操縱室、輔助滑線架、交流磁力控制盤、電阻箱、起重小車、大車拖動電動機、端梁、主梁等組成。2.橋式起重機電力拖動系統(tǒng)由哪幾臺電動機組成？答：橋式起重機的電力拖動系統(tǒng)由3~5臺電動機所組成：1）小車驅(qū)動電動機1臺。