第6章 桥式起重机的电气控制,6.1 绕线转子异步电动机控制电路 6.1.1 转子绕组串电阻起动控制电路 6.1.2 凸轮控制器 6.1.3 凸轮控制器控制电路 6.2 桥式起重机的电气控制电路 6.2.1 桥式起重机的主要结构及运动方式 6.2.2 桥式起重机的主要技术参数 6.2.3 桥式起重机电气控制的要求和特点 6.2.4 15/3t中级桥式起重机电气控制 6.3 交流桥式起重机电气部分工作情况现场参观,6.1 绕线转子异步电动机控制电路,前面介绍的减压起动控制电路，虽然达到了减小起动电流的目的，但使得起动转矩大为减小。实际应用中希望起动转矩大且能较平稳调速的场合，常常采用三相绕线转子异步电动机。与笼型异步电动机不同，三相绕线转子异步电动机的转子回路可以通过滑环与外接电阻相串联，用来减小起动电流，提高转子电路的功率因数，增加起动转矩，并通过改变所串电阻的大小，改变电动机的机械特性，以达到平滑调速的目的。,6.1.1 转子绕组串电阻起动控制电路,(1)时间原则短接电阻起动控制电路 图6-1所示为转子串入三级电阻按时间原则控制的起动控制电路。 (2)电流原则短接电阻起动控制电路 图6-2所示为按电流原则短接电阻起动的控制电路，它是按照电动机在起动过程中转子电流变化来控制电动机起动电阻的切除的。,(1)时间原则短接电阻起动控制电路,图6-1 时间原则短接电阻起动电路,(1)时间原则短接电阻起动控制电路,图6-2 电流原则短接电阻起动电路,(2)电流原则短接电阻起动控制电路,图6-3 短接转子电阻起动电流与 转速过度过程曲线,6.1.2 凸轮控制器,图6-4 凸轮控制器的结构原理图,6.1.2 凸轮控制器,图6-5 凸轮控制器的图形文字符号,6.1.2 凸轮控制器,6-1.TIF,6.1.2 凸轮控制器,表6-1 KT14系列凸轮控制器主要技术数据,6.1.3 凸轮控制器控制电路,(1)电动机定子电路的控制 合上三相电源开关QS1，三相交流电经接触器KM的主触点、电流继电器KA、其中一相V2直接与电动机M的V1相连，另外二相U2和W2分别通过凸轮控制器的四对触点与电动机M的U1、W1相连。 (2)电动机转子电路的控制 凸轮控制器有五对触点(59)控制电动机转子电阻接入或切除，以达到调节电动机转速的目的。 (3)凸轮控制器的安全联锁触点 在图6-6中凸轮控制器的触点12用来作零位起动保护，零位触点12只有控制器手柄置于“0”位时处于闭合状态，按下起动按钮SB，接触器KM才能通电并自锁，M才能进行起动，其他位置均处于断开状态。,6.1.3 凸轮控制器控制电路,(4)控制电路分析 在图6-6中，合上三相电源开关QS1，凸轮控制器手柄置于“0”位，触点1012均闭合，合上紧急开关SA1。,6.1.3 凸轮控制器控制电路,图6-6 KT1425J/1凸轮控制器控制电路图,图6-7 凸轮控制器转子电阻切除情况,图6-8 用KT1425J/1凸轮控制器 控制电动机的机械特性,6.2 桥式起重机的电气控制电路,起重机是具有起重吊钩或其他取物装置(如抓斗、电磁吸铁、集装箱吊具等)，在空间作垂直升降和水平运移重物的起重设备。它广泛应用于工矿企业、车站、港口、仓库及建筑工地等场所，用于提升或下放重物，在短距离内将重物作水平移动，完成各种繁重的搬迁任务，减轻人们的体力劳动，是现代化生产中不可缺少的重要设备。起重机工作的特点是：工作频繁，具有周期性和间歇性，要求工作可靠并确保安全。 起重机俗称天车、行车、吊车等。根据使用场所不同。起重机的结构、形式也不同，有桥式起重机、塔式起重机、门式起重机、旋转起重机及绳索起重机等。其中桥式起重机的应用具有一定的典型性和广泛性。本章着重介绍桥式起重机，并对其电气控制进行分析。,6.2.1 桥式起重机的主要结构及运动方式,(1)大车(桥架) 桥架由主梁、端梁、走台等部分组成，主梁跨架在跨间上空，有箱形结构、桁架结构、腹板结构及圆管结构等结构形式。 (2)大车行移机构 大车行移机构由大车拖动电动机、传动轴、联轴器、减速器、车轮及制动器等部件构成。 (3)小车 小车安放在桥架轨道上，可沿车间宽度方向水平移动。 (4)提升机构 提升机构由提升电动机、减速器、卷筒、制动器等组成。 (5)驾驶室 驾驶室是控制起重机的吊舱。,6.2.1 桥式起重机的主要结构及运动方式,图6-9 桥式起重机的结构示意图,图6-10 大车行移机构简图,图6-11 小车机构与提升机构示意图,6.2.2 桥式起重机的主要技术参数,(1)起重量 指被提升重物的重量，有为额定起重量和最大起重量两个参数。 (2)工作类型 分为轻级、中级、重级和特重级几种。 (3)跨度 跨度是指起重机主梁两端车轮中心线间的距离，即大车轨道中心线间的距离。 (4)提升高度 吊具或抓取装置上极限与下极限位置之间的距离，常用起重机的提升高度有12m、16m、12/14m、12/18m、16/18m、19/21m、20/22m、21/23m、22/26m、24/26m等，其中分子为主钩提升高度，分母为副钩提升高度。 (5)工作速度 桥式起重机的工作速度包括提升速度和大、小车运行速度。,6.2.2 桥式起重机的主要技术参数,(6)工作级别 起重机的工作级别是按起重机利用等级和载荷状态划分的，它反映了起重机的工作特性。,6.2.3 桥式起重机电气控制的要求和特点,1)起重机的工作条件十分恶劣，经常处于多粉尘、高湿、高温及工作负载经常变化的短时重复工作制。 2)提升机构的电力拖动与控制要求。 3)大车、小车的移动机构，只要求具有一定的调速范围和分几挡控制。 4)制动器是保证起重机能否安全工作的重要部件。 5)起重机的供电方式。,6.2.4 15/3t中级桥式起重机电气控制,(1)主电路 M1为主钩拖动电动机，由1SA(用KT1460J/1型)凸轮控制器操纵。 (2)控制保护电路 起重机要安全可靠地工作，要求电气控制电路具有完善的保护和联锁环节。 (3)主接触器KM的控制 在起重机投入运行前应当将所有凸轮控制器的手柄置于“零位”，零位联锁触点1SA-7，2SA-7、3SA-7、4SA-7处于闭合状态，合上紧急开关Q3，关好驾驶室上方舱门及横梁栏杆门，使开关SQ7、SQ8和SQ9也处于闭合状态。 (4)凸轮控制器的控制 从主电路已知，桥式起重机的大车、小车和主钩、副钩拖动电动机，均采用凸轮控制器控制。 (5)起重机构电路的工作过程 分析主卷扬机构提升重物时起重机电路的工作过程。,图6-12 15/3t(中级)桥式起重机电气控制电路,表6-2 主卷扬凸轮控制器1SA触点表,表6-3 副卷扬、小车凸轮控制器2SA、3SA触点闭合表,表6-4 大车凸轮控制器4SA触点闭合表,6.3 交流桥式起重机电气部分工作情况现场参观,1.现场参观目的要求 2.参观内容及要求 3.注意事项 4.参观报告要求,1.现场参观目的要求,1)了解交流桥式起重机的基本结构、运行方式和电气系统的构成。 2)观摩桥式起重机的运行过程，以加深对其电气控制原理的理解。 3)观摩有关电气设备的外观和结构，加深对其工作原理的理解。,2.参观内容及要求,(1) 现场参观桥式起重机运行过程及要求 1)在现场观察桥式起重机的外形，了解桥式起重机的类型和主要技术参数(如属于轻型、中型还是重型，吊钩的数量、起重量、跨度、提升速度等)，了解桥式起重机的用途。 2)观察桥式起重机的运行，注意观察吊钩、小车、大车的运行情况，吊钩起吊和下放重物的过程及速度变化情况。 3)观察起重机供电的滑线、电刷等装置。 4)如有条件，在现场技术人员的带领指导下，在桥式起重机的上方观察起重机的运行情况，观察桥架上小车、提升机构和电气设备的安装位置、结构等。 5)遵守纪律，听从指挥，不准随意乱动乱摸，对观察的装置、了解的参数及时做好记录。,2.参观内容及要求,(2)参观驾驶室及要求 1)在现场技术人员的带领下，分批进入驾驶室，听取讲解，观察起重机驾驶室的环境、控制和保护电器设备的布置，观察驾驶员操作凸轮控制器(或其他控制电器)使起重机运行的过程。 2)观察保护配电箱(柜)，认识箱(柜)内的各类电器，了解电器的型号、规格和用途。,3.注意事项,1) 参观时一定要注意安全。 2)由于参观现场条件限制，应分批分组进行参观，各组人数视实际情况确定。 3) 在观察配电箱(柜)内的电器时，应在断电的情况下进行。,4.参观报告要求,1)所参观的桥式起重机是什么类型的？有多少个吊钩？由多少台电动机拖动？大车是采用集中驱动还是分别驱动？如有可能，请列出起重电动机、驱动电动机、凸轮控制器的型号和主要参数。 2)根据观察，说明桥式起重机的大车、小车是如何运行的？吊钩在起吊和下放重物时的速度是如何变化的？ 3)根据在驾驶室的观察，说明驾驶员是如何操作凸轮控制器操纵起重机的？ 4)书写现场参观的收获和体会。,第7章 电气控制线路的设计,7.1 设计的基本原则和内容 7.1.1 设计的基本原则 7.1.2 设计的内容 7.2 电力拖动方案确定和电动机选择 7.2.1 电力拖动方案确定 7.2.2 电动机的选择 7.3 继电接触器控制系统设计的一般要求 7.4 电气控制电路设计举例,7.1 设计的基本原则和内容,7.1.1 设计的基本原则,(1)应最大限度地满足机械设备对电气控制线路的控制要求和保护要求。 (2)在满足生产工艺要求的前提下，力争使控制线路力求简单、经济及合理。 (3)保证控制的安全性和可靠性。 (4)操作与维修方便。,7.1.2 设计的内容,1.任务书 设计前要深入现场收集资料，对生产机械的工作情况作全面了解，并对已有的同类或相近的生产机械所用的电气控制线路进行调查、分析，综合制定出具体、详细的工艺要求，在征求机械设计人员和现场人员的意见，制定出电气控制线路设计的依据。 2.电力拖动方案确定 根据任务书的要求，从电力拖动方式、调速方式的选择、电力拖动与负载特性的匹配三个方面，确定经济、可行的电力拖动方案。 3.电动机的容量(功率) 电动机的容量的大小，关系到电气系统的安全性和经济性。若电动机的容量过小，电动机将过载运行，缩短电动机寿命或烧毁电动机；若电动机的容量过大，电动机将在轻载下运行，造成电力浪费。根据电动机的工作方式，确定电动机的容量。 4.控制电路原理图 根据生产工艺要求，首先确定主电路触点的接法。其次，确定接触器的动作要求。最后，设计控制电路。若有许多基本控制电路供选择，则设计过程相对简单。 5.元件选择及清单 根据控制电路原理图及相关参数，确定合适的元件，列出清单。,7.2 电力拖动方案确定和电动机选择,根据设计要求，一般从电力拖动方式、调速方式的选择、电力拖动与负载特性的匹配三个方面，确定经济、可行的电力拖动方案。,7.2.1 电力拖动方案确定,1.电力拖动方式 2.调速方式的选择 3.电力拖动与负载特性的匹配,1.电力拖动方式,若运动部件少，可以考虑一台电动机拖动(即单电动机拖动)，既简化了中间传动机构，提高了效率，又可充分利用电动机的调速性能；若运动部件很多，可以考虑一台电动机拖动一个运动部件(即多电动机拖动)，既简化了中间传动机构，提高了传动效率，又容易实现自动控制，提高劳动生产率。在实际中，多电动机拖动方式应用广泛。,2.调速方式的选择,常用调速有：机械调速和电气调速。机械调速是人为改变机械装置的传动比来达到调速的目的，适用调速不频繁的场合；电气调速是通过改变电动机的机械特性达到调速的目的，适用对调速要求高的场合。直流调速适宜大范围内平滑调速或需要大起动转矩的场合。随着技术的发展，交流电动机变频技术逐步成熟，调速性能可以与直流调速相媲美，应用范围扩大到工业生产的各个领域。,3.电力拖动与负载特性的匹配,电动机的机械特性应与负载特性相匹配。在满足生产机械的要求时，首先考虑三相交流电动机。在三相交流电动机中，异步电动机优于同步电动机，异步电动机中笼型异步电动机优于绕线转子异步电动机。在多速异步电动机中，-双速异步电动机适合恒功率负载；