天车工培训-电气部分(昆明工职院).ppt

通用的桥式起重机是机械制造工业中最广泛使用的起重机械，又称“天车”或“行车”，它是一种横架在固定跨间上空用来吊运各种物件的设备。桥式起重机按起吊装置不同，可分为吊钩桥式起重机、电磁盘桥式起重机和抓斗桥式起重机。其中尤以吊钩桥式起重机应用最广。,桥式起重机概述,一、桥式起重机的主要结构,图1150/50T双梁桥式起重机外形图,图210/5T桥式起重机结构示意图,普通桥式起重机一般由起重小车、桥架（又称大车）运行机构、桥架金属结构、司机室组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构、小车架和小车导电滑线等组成。小车上的提升机构有20吨的主钩与5吨的副钩。起重小车是经常移动的，提升机构、小车上的电动机，电磁抱闸的电源通常采用滑触线和电刷供电，由加高在大车上的辅助滑触线来供给的。转子电阻也是通过辅助滑触线与电动机连接。,桥式起重机挂着物体在厂房内可作上、下、左、右、前、后六个方向的运动来完成物体的移动。桥式起重机的运动形式有三种（以坐在司机室内操纵的方向为参考方向）：1、起重机由大车电动机驱动大车运动机械沿车间基础上的大车轨道作左右运动。2、小车与提升机构由小车电动机驱动小车运动机构沿桥架上的轨道作前后运动。3、起重电动机驱动提升机构带动重物作上下运动。,二、桥式起重机的运动形式,三、桥式起重机对电力拖动的要求,（一）对起重电动机的要求,1.起重电动机为重复短时工作制。所谓“重复短时工作制”，即FC介于25%40。电动机较频繁地通、断电，经常处于起动、制动和反转状态，而且负载不规律，时轻时重，因此受过载和机械冲击较大；同时，由于工作时间较短，其温升要比长期工作制的电动机低(在同样的功率下)，允许过载运行。因此，要求电动机有较强的过载能力。,S3工作制是断续周期工作制，是按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间，每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。40%是指负载持续率，即负载持续时间和整个周期时间的比值的百分数。,2.有较大的起动转矩。起重电动机往往是带负载起动，因此要求有较好的起动性能，即起动转矩大，起动电流小。3.能进行电气调速。由于起重机对重物停放的准确性要求较高，在起吊和下降重物时要进行调速，且调速大多数是在运行过程中进行，而且变换次数较多，所以不宜采用机械调速，而应采用电气调速。因此，起重电动机多采用绕线转子异步电动机，且采用转子电路串电阻的方法起动和调速。,4.为适应较恶劣的工作环境和机械冲击，电动机采用封闭式，要求有坚固的机械结构，采用较高的耐热绝缘等级。,起重用的交流异步电动机：YZR(绕线型)和YZ(笼型)系列起重电动机。在铭牌上标出的功率均为FC25时的输出功率,（二）电力拖动系统的构成及电气控制要求,（二）电力拖动系统的构成及电气控制要求,第七章天车的电气设备,第一节：电动机,电动机是一种将电能转换成机械能，并输出机械转矩的动力设备。电机有交直流之分，交流电机有异步、同步两种，交流异步电机又分为笼型和绕线型两种。绕线转子异步电动机是天车上使用最广泛的一种电动机，故本节内容也主要以绕线型电动机为重点。中型起重机主要使用交流电动机，我国生产的交流起重用电动机有YZR（绕线转子型）与YZ（笼型）系列。大型起重机则主要使用直流电动机，有ZZK和ZZ系列。,1、电动机的分类,电动机,交流电动机,直流电动机,同步电动机,异步电动机,三相电动机,单相电动机,异步电机：转子转速n与磁场同步转速n0间存在一定差异,2、三相式异步电动机的结构,异步电动机的结构,三相笼式异步电动机的部件图,1.定子,转子电路的特点：自行闭合，不外接电力负载。,2.转子,鼠笼转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(2)绕线式绕组,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,一、定子部分：,1.定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分。,2.定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。,3.机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。,二、转子部分：,1.转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。,2.转子绕组：1）笼型转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。,三、气隙：异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。,绕线型异步电动机,鼠笼型异步电动机,按转子绕组的结构分为：,鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图,三相绕线型转子结构图,返回,鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：,鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。,绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。,3、工作原理,1.旋转磁场,旋转磁场由三相电流通过三相对称绕组产生。,（1）旋转磁场的产生,二极旋转磁场,以Y型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串联组成。共6个线圈,按下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。即p=2,三相绕组,四极旋转磁场,三相异步电动机的同步转速,f=50Hz时，不同极对数时的同步转速如下:,同步转速,p为任意值时：,旋转方向：取决于三相电流的相序,改变电机的旋转方向：换接其中两相,（3）旋转磁场的旋转方向,方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转,（4）转差（率）S：,异步电动机运行中:,转差：旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。转差率：转差与n0的比值。即：,或,三相异步电动机的工作原理,定子（三相对称电流I通入三相对称绕组）,圆形旋转磁场(n1=60f1/P),以n1切割转子绕组,转子导体受电磁力,电磁转距,转动（n）,（右手定则）,(左手定则),四、三相异步电动机的铭牌数据,三相异步电动机型号Y132S6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B,1.型号Y132S6,Y系列异步机,机座中心高度,机座长度代号,2p=6,n0=1000r/min,2.额定功率PNPN=3kW,转子轴上输出的机械功率,3.额定电压UNUN=380V,定子三相绕组应施加的线电压,磁极数,4.额定电流ININ=7.2A,三相异步电动机型号Y132S6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B,定子三相绕组的额定线电流,6.额定转速nN,电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。,5.联结方式,通常三相异步电动机3kW以下者，联结成星形，4kW以上者，联结成三角形。,三相异步电动机型号Y132S6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B,8.绝缘等级,指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105C)，H级最高(180C)。,7.额定功率因数cosN,额定负载时一般为0.7-0.9，空载时功率因数很低约为0.2-0.3。额定负载时，功率因数最大。实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。,异步电动机产品名称代号,YR系列电机适用于起动重负荷,YR系列,YZ系列为鼠笼转子电动机,5、电动机特性（1）机械特性机械特性曲线固有特性人为特性（2）工作机械的负载特性工作机械工作机械的负载特性起升机构的负载特性曲线运行机构的负载特性曲线,5、机械特性曲线在电压、频率及绕组参数一定的条件下，电磁转矩T与转差率s之间的关系曲线,(1)固有机械特性异步电动机的固有机械特性是指U1=U1N，1=1N，定子三相绕组按规定方式连接，定子和转子电路中不外接任何元件时测得的机械特性n=（T）或T=（s）曲线。对于同一台异步电动机有正转（曲线1）和反转（曲线2）两条固有机械特性。,(2)人为机械特性异步电动机的人为机械特性是指人为改变电动机的电气参数而得到的机械特性。由参数表达式可知，改变定子电压U1、定子频率f1、极对数p、定子回路电阻r1和电抗x1、转子回路电阻r2和电抗x2，都可得到不同的人为机械特性。,转子回路串入对称电阻的人为机械特性,6.天车上用电动机的基本要求,天车的工作特点是：周期性断续运行；频繁起动和改变运转方向；频繁的电气和机械控制；超负荷；下放重物时，还经常出现超速；显著的机械振动和冲击；工作环境多灰尘；有的还含有金属粉尘；环境温度范围大等。为满足天车以上的工作特点，要求天车用电动机有它独特的特性：1）天车电动机起动转矩倍数和最大转矩倍数大，以适应频繁地重载下起动、制动和改变运转方向，满足减少起动时间和经常过载的要求。2）电动机转子转动惯量小，转子的长度与直径之比较大，以得到较小的加速时间和较小的起动损耗。3）允许的最大安全转速超过额定转速的倍数较高，定子与转子均具有较高的机械强度。4）天车用电动机的防护等级不低于IP44。,鼠笼式三相异步电动机和绕线式三相异步电机区别和应用1、结构的区别：1）鼠笼绕组:转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成.若去掉转子铁心,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组.中小型转子一般采用铸铝方式。对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成.2）绕线绕组，有滑环；绕线式转子的绕组和定子绕组相似,中型电动机多采用双层绕组,三相绕组连接成星形,三根端线连接到装在转轴上的三个铜(或钢)滑环上,通过电刷与外电路相连接,2、启动性能：1）启动电流大，转矩小；2）启动转矩大，可以达到最大转矩，启动电流小；,3、起动原理：1）减压启动；2）改变转差率调速起动；,7、天车电动机的各种运转状态,b,a,c,正向电动,反接制动,d,回馈制动,反向电动,倒拉反接制动慢速下放重物,a,c,制动运行状态,低速提升重物,天车用电动机常处的工作状态有电动机状态，再生制动状态，反接制动状态和单相制动状态几种。(1)电动机状态由电动机带动负载运行的情况，称为电动机状态，电动机状态的机械特性如图2-2所示。在电动机状态时，电动机的电能借助于旋转磁场传递给转子而产生电磁转矩，再带动工作机构运转。当天车的起升机构起升，或大小车运行机构运行时，负载对电动机来说起阻力矩作用，这时电动机把电能转换为机械能。在电动机状态，电动机的转速低于同步转速，转差S在00.1之间，机械特性只出现在第一象限（正转）和第三象限（反转）。,图2-2电动状态的机械特性,(2)再生制动状态从操作实践中可知，天车起升机构吊有负载，在电动机不通电时松开制动器，则负载只要克服摩擦阻力就会飞快地自由坠落，电动机转速n超过同步转速n0是很危险的。如果松开制动器，电动机按负载下降方向通电，则负载的速度就不会坠落得那么快了，说明这时电动机有制动作用。(3)反接制动状态起升机构电动机的反接制动状态额定起重量为15t的天车吊起13t的重物起升到半空后，再漫漫地把控制器受柄扳向零位，这时可以看到负载上升的速度逐渐降低，当控制器手柄扳到上升的第一档位置时，负载不但不上升反而下降。此时，电动机转矩方向与其转速方向相反，转差率大于1.0，电动机处于反接制动状态，其转速低于同步转速。,(4)单相制动状态所谓，单相，就是三相绕线转子异步电动机定子绕组的一相断开，只有其余两相定子绕组接通电源的情况。三相异步电动机发生单相状态与电动机原来的状态、转子回路总电阻及负载性质有很大关系。天车主令控制器控制的起升机构控制屏采用的是单相制动工作档位，用于轻载短距离低速下降，与反接制动状态相比，不会发生轻载上升的弊端。而在重载时会发生吊物迅猛下降的重物坠落事故。,一、提升物品时电动机的工作状态提升物品时，电动机负载转矩TL由重力转矩TW及提升机构摩擦阻转矩Tf两部分组成，当电动机电磁转矩T克服TL时，重物被提升；当T=TL时，重物以恒定速度提升。,二、下降物品时电动机工作状态1.反转电动状态2再生制动状态3倒拉反接制动状态,第二节：凸轮控制器,凸轮控制器主要用于电力拖动控制设备中，用以变换主电路和控制电路的接法以及转子路中的电阻值，以控制电动机的起动、停止、反向、制动、调速和安全保护等目的。凸轮控制器由于控制线路简单、维护方便，线路已标准化、系列化和规范化，因而广泛应用于中、小型起重机的平移机构和小型提升机构。,一、凸轮控制器的结构,(1)凸轮控制器的结构凸轮控制器是由机械、电器、防护三部分组成的，,二、凸轮控制器作用,控制电动机起动、制动、换向、调速；控制电阻器并通过电阻器来控制电动机起动电流过大，并获得适当的起动转矩；凸轮控制器与限位开关联合工作，可以限制电动机的运转位置，防止电动机带动的机械运转越位而发生事故；保护零位起动，防止控制器手柄不在零位时，切断电源以后重新送电，使电动机运转而发生事故。,三、凸轮控制器的型号与主要技术参数,国产凸轮控制器有KT10、KT12、KT14、KT16等系列，以及KTJ1-50/1、KTJ1-50/5、KTJ1-80/1等型号,KT14系列凸轮控制器的主要技术参数,四、凸轮控制器工作原理,凸轮控制器的控制方法很多，下面以直接控制方法为例来分析凸轮控制器的工作过程。所谓直接控制法就是电动机的起动、制动、正反转以及调节电动机转速都是通过凸轮控制器本身触头的闭合与分断来直接控制的。每个触头的作用是不同的，如图2-4所示，其中X代表触头闭合。,正转、零位、反转栏内的数字表示控制器的不同位置。例如正转一侧的“5”，即表示在正转方向的第五档，并且在这档位时有八对触头闭合，即1、3、5、6、7、8、9和11。根据凸轮控制器各种触头在电路中的作用，可分为定子回路触头、转子回路触头、控制回路触头三种。其中：1、2、3、4触头为定子回路触头，用于控制电动机正转、反转、起动、制动；5、6、7、8、9触头为转子回路触头，用于切换电阻，调节电动机的转速；10、11、12触头为控制回路触头，用做零位保护。,四、凸轮控制器电路,线路的特点：（1）线路已标准化、系列化；（2）操作可逆对称；（3）控制绕线式异步电动机时，每相电阻不相等，并采用不对称切除法，以减少控制器触点数量（中小型容量电动机均采用该法）。,小车驱动电动机,转子回路串入不对称电阻,制动电磁铁,过流继电器,小车驱动电动机,转子回路串入不对称电阻,制动电磁铁,过流继电器,（一）电动机定子电路,零位：起动位置,零位时抱闸制动,零位时，M2不通电,按下起动按钮SB2,手柄向右旋，触点2、4接通，电磁抱闸松开,M2正转,手柄向左旋，触点1、3接通，电磁抱闸松开,M2反转,（二）电动机转子电路,触点59用以控制M2转子外接电阻器R2，以实现对M2起动和转速的调节,（二）电动机转子电路,用于控制起重机吊钩的升降,1.提升重物,第一档是作为预备级，在二至五档提升速度逐渐提高。最后运行于第五档,（二）电动机转子电路,用于控制起重机吊钩的升降,2轻载下放重物,运行于第三象限。不同的档位可获得不同的下降速度,（二）电动机转子电路,用于控制起重机吊钩的升降,3重载下放重物,可采用点动操作的方式，即将控制器的手轮在下降（反转）第一档与零位之间来回扳动以点动起重电动机，并配合制动器便能实现较准确的定位。,（三）保护电路,电路有欠压、零压、零位、过流、行程终端限位保护和安全保护共六种保护功能,1欠压保护接触器KM本身具有欠电压保护的功能，当电源电压不足时（低于额定电压的85%），KM因电磁吸力不足而复位，其动合主触点和自锁触点都断开，从而切断电源。,2零压保护与零位保护采用按钮SB起动，SB动合触点与KM的自锁动合触点相并联的电路，都具有零压（失压）保护功能，在操作中一旦断电，必须再次按下SB才能重新接通电源。采用凸轮控制器控制的电路在每次重新起动时，还必须将凸轮控制器旋回中间的零位，这一保护作用称为“零位保护”,（三）保护电路p195,电路有欠压、零压、零位、过流、行程终端限位保护和安全保护共六种保护功能,3过流保护如上所述，起重机的控制电路往往采用过流继电器作过流（包括短路、过载）保护，过流继电器KA0、KA2的动断触点串联在KM线圈支路中，一旦出现过电流便切断KM，从而切断电源。此外，KM的线圈支路采用熔断器FU作短路保护。,4行程终端限位保护行程开关SQ1、SQ2分别提供M2正、反转（如M2驱动小车，则分别为小车的右行和左行）的行程终端限位保护，其动断触点分别串联在KM的自锁支路中。,5安全保护在KM的线圈支路中，还串入了舱口安全开关SQ6和事故紧急开关SA1。在平时，应关好驾驶舱门，使SQ6被压下（保证桥架上无人），才能操纵起重机运行；一旦发生事故或出现紧急情况，可断开SA1紧急停车。,主令控制器,凸轮控制器控制线路简单、经济实用且维护方便；与保护配电箱配合，广泛用于桥式起重机的电气控制。但在下列情况下，却难以胜任。（1）动机容量大（例如22KW以上），凸轮控制器容量就无法满足；（2）操作频率高，每小时通断次数600；（3）起重机工作繁重，要求电气设备有较长的寿命；（4）起重机的操作手柄多，要求减轻司机的劳动强度；（5）要求起重机工作时，有较好的调速和点动性能。综上所述，需要采用主令控制器与交流磁力控制盘相配合来完成，即通过主令控制器的触点变换，来控制交流磁力控制盘上的接触器动作，以达到控制电动机的起动、调速、换向和制动等目的。,主令控制器是用来频繁地按顺序操纵多个控制回路，用它在控制系统中发布命令，通过接触器来实现电动机的起动、制动、调速和反转等控制。,主令控制器的结构、动作原理与凸轮控制器类似，亦利用凸轮块来控制触点系统的通断。当转动手柄时，方轴带动凸轮块，凸轮块的突出部分压动小轮，使动触点离开静触点，断开操作回路；当凸轮快的突出部分离开小轮时，在复位弹簧的作用下，触点闭合，接通操作回路。如在不同层次，不同位置安装许多套凸轮块，即可按一定程序接通和断开多个回路。由于主令控制器的触点小巧灵珑，触点采用银或银合金，所以操作轻便、灵活，提高了每小时的通电率。,主令控制器型号意义,第三节：接触器,1、作用：用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。接触器具有遥控功能，同时还具有欠压、失压保护的功能，接触器的主要控制对象是电动机。,(1)电磁系统,2、交流接触器的组成及符号,铁芯、衔铁,通电线圈,(2)触头系统,三对主触头用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）,常开触点,常闭触点,(3)灭弧装置,辅助触点用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）,铁芯,通电线圈,衔铁及其固定在衔铁上的动触头,支撑弹簧,静触点,辅助常闭触点,辅助常开触点,三对常开主触头,3、工作原理：利用电磁吸力的作用而动作的.,220,第四节：继电器,电流继电器则是利用电流的电磁效应原理来工作，当流过电流继电器线圈的电流达到额定值时而电流继电器衔铁动作。电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两类，大于线圈额定值而动作的称为过电流继电器，低于线圈额定值而动作的称为欠电流电器。电流继电器外形如图53、54所示。,电流继电器,图53JL系列电流继电器外形图图54JT4系列电流继电器结构图,电流继电器型号意义：,电流继电器文字与图形符号：,常开触点常闭触点过电流继电器线圈欠电流继电器线圈图55电流继电器的图形符号与文字符号,电压继电器用于电力拖动系统的电压保护和控制。其线圈并联接入主电路，感测主电路的线路电压；触点接于控制电路，为执行元件。按吸合电压的大小，电压继电器可分为过电压继电器和欠电压继电器。电压继电器的结构与电流继电器相似，不同的是电压继电器线圈为电压线圈，线圈匝数多、导线细、阻抗大，直接与被测电路并联。机床电气控制系统中，常用的电压继电器有JT3、JT4型。电压继电器的图形符号与文字符号如图56所示。,电压继电器,电压继电器文字与图形符号：,常开触点常闭触点过电流继电器线圈欠电流继电器线圈图56电压继电器的图形符号与文字符号,中间继电器,中间继电器实质上一个电压线圈继电器，是用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电器。其输入信号是线圈的通电和断电，输出信号是触点的动作。中间继电器的结构及工作原理与接触器基本相同，但中间继电器的触点对数多，且没有主辅之分，各对触点允许通过的电流大小相同，多数为5A。对于工作电流小于5A的电气控制线路，可用中间继电器代替接触器实施控制。JZ7系列为交流中间继电器，其结构如图57a所示，在电路图中的符号如图57b所示。,（a）结构（b）符号图57JZ7系列中间继电器,中间继电器在电路中的型号意义：,时间继电器,第五节电阻器,第六节：保护箱,保护箱又称为保护盘、控制箱、配电盘。它是用来配电、保护和发出信号的电气装置，而且也是一种较为复杂的成套电器。它的箱体是用型钢和薄钢板焊接而成的。它由短路器、过电流继电器、熔断器、变压器等组成。过电流继电器保护电动机过载；熔断器起短路保护作用；变压器一次侧是380V，二次侧分为220V和36V，分别供给照明灯和信号灯用。保护箱与凸轮控制器或主令控制器配合使用，实现电动机的过载保护和短路保护，以及失压、零位、安全、限位等保护。电动机的过载保护、零压保护、限流保护、行程保护、照明及讯号装置的控制。,1.保护箱中各元器件的作用刀开关起隔离电源的作用，空载时可将供电电源断开，以便有紧急情况和检修时。主接触器在正常时用以接通或断开电源；非正常情况下与紧急开关配合，可切断各机构的电源，同时兼作失电压、欠电压保护。只有在所有过电流继电器和终点开关未动作（触头闭合），舱口门关好，紧急开关合上，控制器在零位，且电源电压正常的情况下，天车工按下启动按纽，主接触器才能吸合。每台电动机的两相分别由两个过电流继电器保护，所有电动机的第三相则由另一个共用过电流继电器保护。熔断器作为控制电路以及照明信号电路的短路保护用。,(1)保护箱中的主电路图3-4为保护箱中的主电路，图中的QS为中电源开关总电源开关不工作时用来切断电源，检修时作为隔离开关。KM为线路接触器，用于接通和断开电源，同时它还能起到失电压、欠电压保护的作用。KOC为总过电流继电器；KOC1、KOC4为各支路的过电流继电器；KOC2、KOC3为分别驱动的大车运行机构电动机用的过电流继电器。U、W两个端头接天车大车走行凸轮控制器，再将大车走行凸轮控制器的电源接到主回路U、V端。如果大车运行机构集中驱动，则KOC2、KOC3的接线方式要改成为与KOC1、KOC4一样的接线方式。,(2)保户箱中的控制电路在图3-5中，HL为信号灯，只要一接通电源，信号灯就亮。SA为紧急开关，供在出事故时紧急停电和正常情况下分析电源用。按钮SB在正常情况下接通电源用。Q1-Q3分别为小车、起升、大车机构用凸轮控制器的零位（常闭）触头。SQ1、SQ2、SQ3分别为舱口盖、横粱门的安全开关。KOC、KOC1、KOC2、KOC3、KOC4分别是过电流继电器及各机构电动机过电流继电器的常闭触头。KM为线路接触器，在正常工作时用来接通及分析电路，非正常情况下用来紧急切断电源兼做失压保护。SQUP、SQFW、SQBW、SQL、SQR分别是起升、大车、小车的限位开关。,第七节：制动电磁铁,制动电磁铁与制动器联合使用，目的在于使电动机带动的运行机构能准确的停车和能控制起升机构在空中按生产实际的需要随时停在空中任意地方。一般制动电磁铁吸引线圈的引入线是从电动机的定子接线中引出的，所以，电磁铁的供电或停电是随电动机停电而停电，随电动机供电而工作的。,当机构向某方向运行时，则与此方向相应的限位开关和控制器辅助触头接入电路，而向相反的方向运行的控制器辅助触头断开。当机构运行至某个方向的极限位置时，相应的限位开关断开而使线路接触器分断，整个天车停止工作。此后，必须将全部控制器置于零位重新送电，机构才可向另一方向运行。为了安全可靠，有的天车起升机构安装两个限位开关，如不安装限位开关（或限位开关失灵），起升机构在失灵的情况下吊钩上升不停，就容易发生吊钩“上天”的事故。,一、电气控制器件,电磁抱闸器,三相异步电动机切除电源后依靠惯性还要转动一段时间（或距离）才能停下来，而生产中起重机的吊钩要求准确定位；升降机在突然停电后需要安全保护和准确定位控制等。这些都需要对拖动的电动机进行制动所谓制动，就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转（或限制其转速）。制动的方法一般有两类：机械制动和电气制动。,（一）机械制动利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。常用的方法：电磁抱闸制动。1、电磁抱闸的结构：主要由两部分组成：制动电磁铁和闸瓦制动器。制动电磁铁由铁心、衔铁和线圈三部分组成。闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦和弹簧等，闸轮与电动机装在同一根转轴上。,一、电气控制器件,短行程电磁瓦块式制动器,l电磙铁；2顶杆；3锁紧螺母；4主弹簧；5框形拉板6副弹簧；7调整螺母；8、13制动臂；10被制动动的轮；11调整螺钉；9、12制动瓦块,一、电气控制器件,长行程电磁瓦块式制动器,当机构要求有较大的制动力矩时，可采用长行程制动器。,工作原理：电动机接通电源，同时电磁抱闸线圈也得电，衔铁吸合，克服弹簧的拉力使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转。断开开关或接触器，电动机失电，同时电磁抱闸线圈也失电，衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被制动而停转。,1、电磁抱闸的线圈与电机并联；2、电机有电，电磁抱闸的线圈也就有电；3、电机没电，电磁抱闸的线圈也就没电,第八章天车的电气线路及原理,第一节:照明信号电路,天车的照明电路是天车电气线路的一部分，它是由照明、桥下照明和驾驶室照明等几部分组成的。,一、照明信号电路的作用（1）桥上照明供操作者和维修人员检查和检修设备用。（2）桥下照明供操作者观察桥下工作情况和下面工作者捆绑物件时用。（3）驾驶室照明包括电铃和信号灯等，供操作者与地面工作人员联系或发出危险信号用。,二、天车照明电路的工作原理图4-6是天车的照明电路图。由图3-6可见，它的电源是由变压器供给的，变压器一次侧经刀开关SA和熔断器FU1接在保护箱内的电源刀开关下端，二次侧两组绕组，分别为36V和220V。36V供声响指示器HA和信号灯HL等用；220V供照明灯EL1、EL2、EL3用。开关S1、S2、S3分别为控制声响指示器、信号灯、照明灯的手动开关，使用时合上开关即可。XS1、XS2、XS3为插座。在变压器二次侧安装有熔断器FU2，作短路保护作用。,第二节:主电路,主电路（动力电路）是用来驱动电动机工作的电路，它包括电动机绕组和电动机外接电路两部分。外接电路有外接定子和外接转子电路，简称定子电路和转子电路。定、转子电路根据控制电动机功率的不同，又分为接触器控制和凸轮控制器控制。定子电路由接触器控制，转子电路由凸轮控制器控制。,1.定子电路定子电路是由三相交流电源、隔离开关QS、过电流继电器的线圈KOC1、KOC2，正反向接触器的主触头KMF、KMR及电动机定子绕组等组成。转子电路是由转子绕组、外接电阻器及凸轮控制器的主触头等组成，如图3-1所示。,图3-1主电路电路图,隔离开关QS是主电路与电源接通和断开的总开光；过流继电器KOC1、KOC2作电动机过流保护用；正反向接触器的主触头、KMF、KMR均为动合（常开）触头，两者之间具有电器互琐。当正转接触器的主触头KMF闭合时，电动机正转；当反转接触器主触头KMR闭合时，则电动机反转。转子电路用凸轮控制器主触头控制转子电路的外接电阻，来实现限制起动电流和调节转速的目的。,2.转子电路转子电路是指通过凸轮控制器主触头的分合来改变转子电路外接电阻的大小而实现限制起动电流及调速的电路。如图3-2所示，转子电路的外接电阻是由三相电阻器组成的，三相电阻的出线U2、V2、W2连接在一起，另外三个出线端U1、V1、W1用三根导线经电刷一集电环分别与转子绕组u、v、w相连接。,(1)转子电路的接线方式转子电路的外接电阻有不平衡（不对称）和平衡（对称）两种接线方式。不平衡接线方式用凸轮控制器控制，电动机的功率较小。平衡接线方式用接触器控制，电动机的功率较大。平衡接线方式的三相电流是平衡（对称）的，采用这种方式，接触器的主触头可接成开口三角形和闭口三角形两种电路，如图3-2所示。,(2)转子电路串接不对称电阻的调速过程及调速原理转子电路串接不对称电阻起动，能以较少数量的换接元件来得到较多的加速级。而当电动机功率较大时，由于转子绕组电阻较小，起动级数也随之增加。不然起动时的电流和转矩将过大，影响起动的平稳性，还会引起机械特性的变化，在半速时转矩下降，致使不能顺利地起动。,第三节:控制电路,天车电路中控制电路（也叫做联锁保护电路）的作用：(1)过电流保护当电路短路或电动机严重过载，主电路自动脱离电源。实现过电流保护作用的电器有熔断器、过电流继电器和热电器等。(2)零压保护在停电（电压为零）或电压过低的情况下，主电路自动脱离电源。零电压继电器（或接触器）起零压保护作用。(3)零位保护防止控制器不在零位，电动机定子电路接通，使转子电路在电阻较小的情况下送电。(4)行程保护限制大、小车或起升机构在所规定的行程范围内工作，行程开关（或终端开关）起行程保护作用。(5)舱口开关和安全栏开关当舱口盖（或栏杆）打开时，主电路不能送电；已送电的主电路当舱口盖（或栏杆）打开时，能自动切断电源，防止天车工或检修人员上车触电。紧急开关供在紧急情况下迅速切断电源用。,图3-350KN天车的控制电路原理图,控制电路由保护电路（包括零位触头、串联回路）、大车电路、小车电路、升降电路等四部分组成。其中保护电路有起动按钮SB，大车用凸轮控制器零位触头（动断）Q3，小车用凸轮控制器零位触头（动断）Q1，起升机构用凸轮控制器零位触头（动断）Q2，紧急开关SA，舱口盖（或栏杆）开关SQ1、SQ2、SQ3，各过流继电器触头（动断）KOC、KOC2、KOC3、KOC1接触器KM线圈。大车电路有两个Q3联锁触头及SQL、SQR两个限位开关触头。小车电路有两个Q2联锁触头及SQFW、SQBW两个限位开关触头。升降电路有两个Q1联锁触头及一个上升SQUP限位开关触头。,合上隔离开关QS，控制电路与电源接通，当大、小车及升降用凸轮控制器的手柄置于零位，紧急开关SA及舱口盖（或栏杆）的行程开关SQ1、SQ2、SQ3处于闭合状态时，按下启动按钮SB，电源L1熔断器FU1启动按钮SB各凸轮控制器零位触头Q1Q3紧急开关SA舱口盖（或栏杆）行程开关SQ1、SQ2、SQ3各过流继电器触头（动断）KOC、KOC2、KOC3、KOC1接触器KM线圈熔断器FU2电源L2。接触器线圈KM得电吸合。主触头KM闭合接通电源，辅助触头KM闭合实现自锁，启动按钮SB及Q1Q2零位触头不再起作用，大车电路、小车电路、升降电路等串接入接触器KM线圈电路。这时各机构并不动作。,当大、小车凸轮控制器的手柄处于零位，将升降机构凸轮控制器的手柄置于上升位置时，控制电路由公用线（V1）经SQUP、Q1Q2、SQFW（或SQBW）SQL（或SQR）、Q3KM触头SASQ1、SQ2、SQ3KOC、KOC2、KOC3、KOC1接触器KM线圈形成闭合回路，KM仍保持吸合状态（由于升降电路中控制“降”操作的Q1已断开，KM触头闭合，KM不从L1供电）。由升降机构用凸轮控制器Q2控制电动机以某一速度往上升方向转动，吊钩上升。,当大车凸轮控制器手柄置于向左、小车凸轮控制器手柄置于向前、升降机构凸轮控制器手柄置于上升位置时，由公用线V1经SQUPQ1Q2、SQFWSQL、Q3SASQ1、SQ2、SQ3KOC、KOC2、KOC3、KOC1接触器KM线圈，形成闭合回路，控制相应机构的电动机，以保证大车、小车、吊钩按手柄操纵方向运行。当大车向右、小车向后、吊钩下降时，工作原理与上述过程相似，由KMQ1Q2、SQBWSQR、Q3等电器元件形成闭合回路，控制相应机构的电动机，以保证大车、小车、吊钩按手柄所操纵的方向运行。,从图3-3从控制电路原理图可以看出，当机构向某方向运动时，其相应的行程开关即接入控制电路，当机构运动至行程终点时，行程开关即断开，接触器KM断电释放，也就实现了行程保护的目的。这时应将各控制器扳回零位，按动启动按钮SB，使主电路重新送电，将机构向相反方向开车，天车方可继续工作。天车的整机电路是由以上介绍的照明回路、主电路、控制回路三部分组成的。,10t桥式起重机电路,第四节:PQY、PQS、PQZ主令控制回路,利用主令控制器发出动作指令，使磁力控制屏中各相应接触器动作，来换接电路，控制起升机构电动机按与之相应的运行状态来完成各种起重吊运工作，,由于主令控制器与磁力控制屏组成的控制电路较复杂，使用元件多，成本高，故一般在下列情况下才采用：,拖动电动机容量大，凸轮控制器容量不够。操作频率高，每小时通断次数接近或超过600次。起重机工作繁重，操作频繁，要求减轻司机劳动强度要求电气设备具有较高寿命。起重机要求有较好的调速、点动等运行性能。,与电阻器、主令控制器相配合，用于控制和保护绕线式异步电动机的起动、调整、换向和制动。,提升机构PQRl0B主令控制电路,零电压继电器，实现零压保护，并为起动作准备,一、提升重物的控制,二、下降重物的控制,二、下降重物的控制,PQR10B型主令控制器控制电动机机械特性,三、电路的联锁与保护,由强力下降过渡到倒拉反接制动下降，避免重载时高速的保护。对于轻型载荷，允许将控制器手柄置于下降“4”、“5”、“6”档位进行强力下降。若此时重物并不是轻型载荷，由于司机估计失误，将控制器手柄扳在下降“6”档位，此时电动机在重力转矩与电磁转矩共同作用下，运行在再生制动状态。为此，应将控制器手柄从下降“6”位扳回至下降“3”，位，在这过程中，工作点将由a-b-c-d-e-f-B，最终在B点以低速稳定下降。,为避免中间的高速，在控制器手柄由下降“6”扳回至下降“3”时，应躲开下“5”、下“4”两条特性。为此，在控制电路中将触点KM2(16-24)、KM9(24-23)串联后接在控制器触点SA8与接触器KM9线圈之间，当控制器手柄由下降“6”扳回至下降“3”或下降“2”档时，接触器KM9仍保持通电吸合状态，转子中始终串入常串电阻R7，电动机仍运行在特性6/上，由a点经b点平稳过渡到B点，不致产生高速下降。,三、电路的联锁与保护,确保反接制动电阻串入情况下进行制动下降的环节。当控制器手柄由下降“4”扳到下降“3”时，触点SA5断开，SA6闭合，接触器KM2断电释放，而KMl通电吸合，电动机处于反接制动状态，为避免反接时过大的冲击电流，应使接触器KM9断电释放，以便接入反接电阻，且只有在KM9断电后才使KMl吸合。,为此，一方面在控制器触点闭合顺序上保证在SA8断开后，SA6才闭合；另一方面增设了KMl（1112）与KM9（11-12）常闭触点相并联的联锁触点。这就保证在KM9断电释放后KMl才能通电并自锁工作。此环节还可防止由于KM9主触点因电流过大而发生熔焊使触点分不开、将转子电阻R1R6短接，只剩下常串电阻R7，此时若将控制器手柄扳于提升档位将造成转子只串R7发生直接起动事故。,三、电路的联锁与保护,在制动下降档位与强力下降档位相互转换时断开机械制动的环节。在控制器下降“3”档位与下降“4”档位转换时，接触器KM1、KM2之间设有电气互锁，在这换接过程中，必有一瞬间其两个接触器均处于断电状态，将使制动接触器KM3断电释放，造成电动机在高速下进行机械制动。为此，在KM3线圈电路中设有KMl、KM2、KM3三对触点构成的并联电路。这样，由KM3实现自锁，确保在KMl、KM2换接过程中，KM3始终通电，避免了发生换接时的机械制动。,三、电路的联锁与保护,顺序联锁保护环节。在加速接触器KM6、KM7、KM8、KM9线圈电路中串接了前一级加速接触器的常开辅助触点，确保转子电阻R3R6按顺序依次短接，实现特性平滑过渡，电动机转速逐级提高。完善的保护。由过电流继电器KA1、KA2实现过电流保护；零电压继电器KA3与主令控制器SA实现零电压保护与零位保护；行程开关SQ实现上升的限位保护等。,第五节：抓斗电路,第六节：起重电磁吸盘控制电路,补充:天车的PLC控制,一、PLC控制比普通控制优越性1、针对天车电气控制技术落后的问题，采用变频器对多功能天车拖动系统进行改进，大车、小车调速采用变频调速，满足了天车作业的需要，也满足对位准确和作业安全的需要。变频调速具有调速范围宽、调速精度高、动态相应快等突出特点，且具有明显的节能功能。同时还具有保证在零速时提供满转矩，转矩记忆及故障自诊断的功能。,2、电气制动与电磁抱闸配合使用消除了以前无电气制动而全靠机械制动造成的危害，采用机械抱闸快速停车时逆变器产生的直流过电压，会损伤变频器中的功率开关元件，同时急停车的惯性负载对多功能天车大梁和端梁冲击较大。电气制动与电磁抱闸配合使用，减小了对机械的磨损和冲击，能有效保护系统的正常运行。,3、付钩提升、驾驶室采用软启动器实现软启动、软停车，减小了电机全压启动对提升机构的刚性冲击。4、电气控制采用PLC控制技术，使硬件结构接线简单，便于施工。该系统保护功能及档位逻辑控制由PLC来精确实现，提高了整套系统的稳定性，真正实现了可靠性高的特点。,通过PLC的输入端输入控制信号从而使PLC发出控制信号去控制变频器使变频器启动工作，同时断电电磁制动器得电松开，同时相关指示灯亮。当PLC控制变频器频率端子输入信号时或正反信号，控制变频器的端子对变频器发出改变频率的信号正反转的信号，从而使被控电动机的转速发生改变或者转速方向发生改变。当起重机运动到期限位置或主电路发生短路、过流、断相、过载、突然停电等时，会使行程开关动作或变频器发出短路、过流等信号输入到PLC输入端，使PLC发出变频器停止、电磁制动器制动等信号。从而达到控制的要求和目的,二、控制方案,三、电气控制原理图,桥式起重机控制系统的主电路,由三台变频器、四台电动机、三个电磁制动器、三个指示灯组成。大车变频器连接有两个电动机，小车和起升机构各连接一台变频器。三台电磁制动器YB1、YB2、YB3都是断电制动，通电松开。每个变频器都接有6个信号输入触点，分别控制变频器的正转、反转、变频器停止输出信号、控制高速的频率的电压信号、控制中速的频率的电压信号、控制低速的频率的电压信号。变频器的接线端子A是变频器异常信号输出端，三个变频器的该接线分别用A1、A2、A3来表示。变频器的指示灯HL1、HL2、HL3是用来指示变频器运行状况的，当变频器正在停止或正在直流制动时，该灯就会点亮。图中的L1、L2、L3分别是三台变频器的交流电抗器，它的主要作用是限制冲击电流，改善功率因数，滤除高次谐波从而减少不良影响。R1、S1是变频器控制系统电源输入端。,大车电气控制原理图,桥式起重机大车电气控制原理图，SB1、SB2按钮开关是用控制大车正反转点动的。电动机的正转、反转高速中速低速都由凸轮控制器QM1来控制的。凸轮控制器QM1向右旋转式正转，大车向右运动，转到第1档为低速，第2档为中速，第3档高速。向左旋转为反转，以下为1、2、3等速度档。继电器KA1为零位保护继电器，即防止电源断电后再得电，使电动机自行启动。继电器KM11是控制变频器正转的信号，当其得电时，给变频器输入正转信号。继电器KM12是控制变频器反转的信号，当其得电时，给变频器输入反转信号。继电器KM13是控制变频器低速的信号，当其得电时，给变频器输入低速档频率的电压控制信号。继电器KM14是控制变频器中速的信号，当其得电时，给变频器输入中速档频率的电压控制信号。继电器KM15是控制变频器高速的信号，当其得电时，给变频器输入高速档频率的电压控制信号。继电器KM10是控制电磁制动器是否制动的信号，当其得电时，电磁制动器松开，当其失电时，电磁制动器制动。继电器KM16是控制变频器停止输出的信号，当其得电时，变频器停止对电动机输送电能。常闭触点A1是变频器故障输出端控制的控制的触点，当变频器运行发生异常时，该触点断开。SQ1、SQ2是限位保护行程开关。SB3是大车滑行控制按钮。,小车电气控制原理图,桥式起重机小车电气控制原理图，SB4、SB5按钮开关是用控制小车正反转点动的。电动机的正转、反转高速中速低速都由凸轮控制器QM2来控制的。凸轮控制器QM2向右旋转式正转，小车向前运动，转到第1档为低速，第2档为中速，第3档高速。向左旋转为