凸轮控制器在桥式起重机中的应用培训

凸轮控制器在桥式起重机中的应用培训CONTENTS目录01桥式起重机与凸轮控制器概述02凸轮控制器的结构与工作原理03凸轮控制器的型号与技术参数04凸轮控制器控制线路特点CONTENTS目录05凸轮控制器控制电路分析06凸轮控制器的保护电路07凸轮控制器操作规范与安全注意事项08凸轮控制器的维护与故障排除01桥式起重机与凸轮控制器概述桥式起重机的定义与结构组成

桥式起重机的定义桥式起重机是一种横架于车间、仓库和料场上空进行物料搬运的起重设备，通过大车运行机构沿轨道纵向移动，小车在桥架上横向移动，实现三维空间内的物料搬运。

主要结构组成主要由桥架结构（含主梁和端梁，多为箱形焊接结构）、大车运行机构、小车（含小车运行机构和起升机构）、电气设备（如凸轮控制器、电动机、制动装置等）等部分组成。

工作原理及操作方式通过大车运行机构实现纵向移动，小车实现横向移动，配合起升机构完成物料升降。一般采用地面有线/无线遥控或司机室操作，广泛应用于工业生产中的重物搬运场景。桥式起重机的工作原理及操作方式桥式起重机的基本定义与结构组成桥式起重机是一种横架于车间、仓库和料场上空进行物料搬运的起重设备，主要由桥架结构（主梁和端梁）、大车运行机构、小车、电器设备等部分组成，桥架多为箱形结构，由钢板焊接而成。桥式起重机的工作原理桥式起重机通过大车运行机构在车间或仓库内沿轨道纵向移动，同时利用小车在桥架上横向移动，实现三维空间内的物料搬运。其驱动核心为电动机，通过电气控制系统（如凸轮控制器）实现电动机的启动、调速、正反转及制动等功能。桥式起重机的操作方式一般采用地面有线或无线遥控操作，也可采用司机室操作。操作人员通过控制凸轮控制器等设备，操控大车、小车的移动以及吊钩的升降，以完成物料的装卸、搬运和堆放等作业。凸轮控制器的定义与在起重机中的作用

凸轮控制器的定义凸轮控制器是一种通过旋转凸轮改变电路接通与断开状态的电气控制器件，通过操作手柄带动凸轮轴转动，使触点组按预定程序接通或断开，实现对电路的控制。

凸轮控制器的核心功能主要用于控制电动机的启动、调速、停止及正反运行，通过凸轮的转动带动触点闭合与打开，实现电源接通或短接电阻，是起重机械上重要的电气操作设备。

在桥式起重机中的关键作用在桥式起重机中，凸轮控制器用于控制小车移行、大车运行及吊钩升降等机构的电动机，实现各机构的速度调节、方向切换和精准停车，保障起重机的安全稳定运行。凸轮控制器的发展历程与现状

发展历程：从简单到复杂的演进凸轮控制器自问世以来，经历了从简单到复杂、从单一到多样化的发展历程。早期结构相对简单，功能单一，主要实现基本的通断控制；随着工业需求的提升，逐步发展出多触点、多档位、可实现正反转及调速等复杂控制功能的产品。

技术进步：性能与功能的不断提升随着电子技术和计算机技术的发展，凸轮控制器的性能和功能得到了不断提升和完善。例如，触点材料从普通金属发展为银钨合金等高性能材料，提高了耐电弧烧蚀能力和使用寿命；控制逻辑也更加精细化，满足了更复杂的工业控制需求。

应用现状：广泛覆盖工业领域目前，凸轮控制器已广泛应用于各种起重机械、电梯、自动扶梯、矿山机械、冶金机械等领域。在桥式起重机中，它作为重要的电气操作设备，用于控制电动机的启动、调速、停止、正反运行等。

未来趋势：向数字化与智能化发展随着工业4.0和智能制造的推进，凸轮控制器正朝着数字化、智能化和网络化方向发展。未来可能集成更多传感器和智能控制算法，实现远程监控、故障诊断和预测性维护等功能，进一步提升其在自动化生产中的作用。02凸轮控制器的结构与工作原理凸轮控制器的机械结构组成

机械传动部分由手轮、转轴、凸轮、杠杆、弹簧和定位棘轮组成，通过手柄旋转带动凸轮轴转动，实现触点的有序通断控制。

电气触点部分包含静触点、动触点、接线柱和联板，触点采用银钨合金材质，具有低接触电阻和高抗电弧烧蚀性能，额定电流通常为20A-100A。

防护结构部分由上下盖板、外罩及灭弧罩构成，防止灰尘、水汽等外界因素损害内部部件，同时避免误操作，保障设备安全运行。凸轮控制器的电气结构与防护结构

电气结构组成凸轮控制器的电气结构主要由触头、接线柱和联板等组成。其中，触头是实现电路通断的关键部件，通常采用银及其合金材料制成，具有良好的导电和耐电弧性能。接线柱用于连接外部电路，联板则起到固定和连接各电气元件的作用。

触点系统设计触点系统包括动触点和静触点，通过凸轮的转动控制其闭合与断开。以KT14-25J/1型凸轮控制器为例，共有九对动合主触点和三对动断触点，采用对称接法。四对动合主触点接于电动机定子电路实现正反转控制，五对主触点接于转子电路实现电阻的接入和切除。

防护结构组成防护结构主要由上下盖板、外罩及灭弧罩等构成。上下盖板和外罩能有效防止灰尘、水汽等外界因素对内部部件的损害，灭弧罩则可减少触点分合时产生的电弧对触点的烧蚀，提高设备的安全性和使用寿命。

防护功能特点防护结构具有良好的密封性能，能适应工业环境中的粉尘、油污等恶劣条件。同时，外罩还能防止人员误触内部带电部件，起到安全防护作用。灭弧罩采用耐高温、耐电弧材料，可快速熄灭电弧，避免电弧对设备造成损坏。凸轮控制器的工作原理：触点通断控制凸轮与触点的机械联动机制

凸轮控制器通过手柄旋转带动凸轮轴转动，凸轮的凸起或凹槽部分作用于滚子，使动触点与静触点闭合或断开。当凸轮凸起顶住滚子时触点断开，凹处与滚子相对时触点在弹簧作用下闭合，实现电路通断的精准控制。触点组的分合逻辑设计

控制器通常包含多组触点，如KT14-25J/1型有九对动合主触点和三对动断触点。这些触点按预定程序分合，例如四对主触点控制电动机定子电路换相实现正反转，五对主触点控制转子电阻的接入与切除以调节转速。档位与触点状态的对应关系

手柄具有零位及左右各五个工作位置，共11个档位。以零位为基准，右旋或左旋时对应触点按特定规律接通：如第一档转子接入全部电阻，第五档电阻完全切除；正转时触点W与V3、V与W3接通，反转时V与V3、W与W3接通，实现对称控制。凸轮控制器的操作档位设置

档位分布特征凸轮控制器操作手柄左右各设5个工作位置，中间为零位停车位置，共11个档位，通过横画细虚线表示档位划分。

正反转档位控制手柄向右转动对应电动机正转运行，触点W与V3、V与W3接通；向左转动对应反转运行，触点V与V3、W与W3接通，实现电源相序切换。

调速档位电阻切换1档时转子外接全部电阻，电动机最低速运行；2-4档逐级短接部分电阻，转速逐步升高；5档时电阻全部切除，电动机运行在固有机械特性曲线。

档位操作安全规范必须从零位开始逐级操作，禁止跨档切换；下降重载时需迅速从0位扳至5档，避免停留1-4档导致超速，轻载下降可使用1-5档反向电动控制。03凸轮控制器的型号与技术参数常用凸轮控制器型号及意义

国内主流凸轮控制器系列国内常用凸轮控制器有KT10、KT12、KT14、KT16等系列，以及KTJ1-50/1、KTJ1-50/5、KTJ1-80/1等型号，广泛应用于起重机械等电力拖动场合。

型号构成与含义解析以KT14系列为例，型号通常包含额定电流、控制对象等信息，如KT14-25J/1型可同时控制两台绕线转子三相异步电动机，并带有控制定子电路的触点。

KT14系列主要技术参数KT14系列按重复短时工作制设计，JC=25%。例如KT14-25J/1额定电压380V、额定电流25A，左右各5个工作位置，JC=25%时控制电动机最大功率11.5kW，额定操作频率600次/h，最大工作周期10min。

不同型号的功能差异KT14-25J/3型用于控制一台笼型三相异步电动机的正反转；KT14-60J/4型可同时控制两台绕线转子三相异步电动机，定子电路由接触器控制，适应不同控制需求。KT14系列凸轮控制器主要技术参数基本电气参数额定电压为380V，额定电流有25A和60A等规格，按重复短时工作制设计，工作周期25%。工作位置与控制功率左右各5个工作位置，如KT14-25J/1型在JC=25%时所控制的电动机最大功率为11.5kW，KT14-60J/1型为32kW。操作频率与周期额定操作频率为600次/h，最大工作周期为10min，满足起重机频繁操作需求。型号分类及功能包括KT14-25J/1、KT14-25J/3、KT14-60J/1等型号，可控制绕线转子或笼型三相异步电动机，实现正反转、调速等功能。不同型号凸轮控制器的应用场景01KT14系列：中小型起重机移行机构KT14-25J/1型凸轮控制器额定电压380V，额定电流25A，适用于控制11.5kW以下绕线转子异步电动机，广泛应用于桥式起重机小车、大车等移行机构的正反转及调速控制。02KT10/KT12系列：通用起重设备控制KT10、KT12系列凸轮控制器结构紧凑，操作灵活，适用于钢铁、冶金等行业的中小型起重机械，可实现电动机的启动、制动、换向等控制，满足重复短时工作制（JC=25%）要求。03KTJ1系列：多电机协同控制KTJ1-50/1、KTJ1-80/1等型号凸轮控制器可同时控制多台绕线转子异步电动机，定子电路由接触器控制，适用于需要多机构协同工作的起重设备，如具有主副钩的桥式起重机。04KT16系列：重载与频繁操作场景KT16系列凸轮控制器额定操作频率可达600次/小时，最大工作周期10分钟，适用于矿山、港口等重载、频繁操作的起重机械，能可靠实现电动机的调速和换向控制。04凸轮控制器控制线路特点可逆对称电路的特点与实现

可逆对称电路的核心特点通过凸轮控制器触点换接电动机定子电源相序，实现正反转控制；手柄在正转和反转对应位置时，电动机工作情况完全相同，确保操作的对称性和一致性。

正反转控制的实现方式以KTl4-25J/1型凸轮控制器为例，其四对动合主触点接于电动机定子电路，通过触点闭合状态的切换改变电源相序。当手柄向右转动时，对应触点W与V3、V与W3接通，电动机正转；向左转动时，触点V与V3、W与W3接通，电源相序对调，实现反转。

转子电阻的不对称接入设计因凸轮控制器触点数量有限，为获得多调速等级，电动机转子串接不对称电阻。在凸轮控制器正转或反转的五个位置，通过五对主触点逐级切除转子电阻，实现从最低速到最高速的平滑调节，第五档时电阻全部切除，电动机运行在固有机械特性曲线上。电动机转子串接不对称电阻的原因凸轮控制器触点数量的限制凸轮控制器的触点数量有限，采用不对称电阻接法可在不增加触点数量的情况下，实现尽可能多的调速等级，满足起重机对不同运行速度的需求。获得多调速等级的需求通过转子串接不对称电阻，在凸轮控制器提升或下放的五个位置，可逐级切除转子电阻，从而得到不同的运行速度，适应不同工况下的速度控制要求。优化电动机启动与运行性能不对称电阻的接入和切除方式，能使电动机在不同档位下获得合适的起动转矩和转速，保证起重机平稳启动和运行，减少电流冲击和机械磨损。凸轮控制器触点的对称接法

01主触点的对称配置凸轮控制器通常有九对动合主触点，采用对称接法。其中四对用于电动机定子电路换相，实现正反转控制；另外五对用于转子电路，控制电阻的接入与切除，左右各五个工作位置对应状态完全一致。

02正反转控制的对称实现手柄向右转动时，触点W与V3、V与W3接通，电动机正转；向左转动时，触点V与V3、W与W3接通，定子电源相序对调实现反转，正反转对应档位的电动机工作情况完全相同。

03转子电阻切除的对称逻辑转子电路五对触点在左右旋各档位通断对称：1档全部断开（接入全部电阻），2-4档依次接通切除部分电阻，5档全部接通（切除全部电阻），确保正反转调速特性一致。

04动断触点的对称保护设计三对动断触点中，一对实现零位保护，另两对与限位开关SQ1、SQ2配合实现正反向限位保护，左右运动方向的保护逻辑对称，保障设备双向运行安全。05凸轮控制器控制电路分析主电路：定子电路与正反转控制定子电路组成与功能凸轮控制器控制的小车移行机构主电路中，定子电路主要由电源引入开关、接触器主触点、凸轮控制器定子控制触点及电动机定子绕组构成，其核心功能是通过换相实现电动机的正反转控制。正反转控制原理当凸轮控制器手柄向右转动时，对应触点使电动机定子绕组W与V3接通、V与W3接通，电源相序为正，电动机正转；手柄向左转动时，触点使V与V3接通、W与W3接通，定子电源相序对调，电动机反转，实现小车左右方向运动切换。凸轮控制器触点配置以KT14-25J/1型凸轮控制器为例，其定子电路采用四对动合主触点进行换相控制，左右各五个工作位置对称分布，确保正反转对应档位电动机工作情况完全一致。主电路：转子电路与电阻切除调速

转子电路构成与作用桥式起重机小车驱动电动机采用绕线转子三相异步电动机，其转子电路中串入三相不对称电阻器，用于实现电动机的起动及调速控制。凸轮控制器的五对动合主触点接于电动机转子电路，负责转子电阻的接入和切除。

电阻切除调速原理凸轮控制器手柄在左、右旋各五个工作位置时，转子电路的电阻切除方式对称。手柄置于“1”位置，转子外接全部电阻，电动机最低速运行；置于“2”“3”“4”位置时，逐级不对称切除部分电阻，转速逐步升高；置于“5”位置时，转子外接电阻全部切除，电动机运行在固有机械特性曲线上。

调速档位与转速关系从第一档到第五档，随着转子电阻的逐渐减小至全部切除，电动机的转速逐渐升高。这种分级切除电阻的方式，可使电动机获得不同的运行速度，满足小车在不同工况下的运行需求。控制电路：启动准备与自锁启动前的零位要求凸轮控制器手柄必须置于"0"位置，此时控制器的零位保护触点（如KTl4-25J/1型的触点1-2）闭合，为控制电路接通做好准备。电源开关与启动按钮操作合上电源开关QS，按下启动按钮SB后，接触器KM线圈得电并吸合，其主触点闭合接通电动机电源，同时KM辅助触点实现自锁，保持控制电路持续通电。自锁电路的构成自锁电路由KM的动合辅助触点与启动按钮SB并联构成，确保松开SB后KM仍能维持吸合状态，为电动机后续运行提供稳定电源。启动准备状态验证完成上述操作后，控制电路进入就绪状态，此时凸轮控制器手柄可扳动至所需运行档位（正转或反转），电动机即可根据手柄位置实现相应控制。各档位下电动机运行状态分析

第1档位：最低速运行凸轮控制器手柄置于“1”位置时，转子外接全部电阻，电动机处于最低速运行状态，此时电动机的机械特性最软，起动转矩较小。

第2-4档位：逐级增速运行手柄置于“2”“3”“4”位置时，凸轮控制器触点依次闭合，逐级不对称切除转子电阻，电动机转速逐渐升高，机械特性曲线逐步上移。

第5档位：全速运行手柄置于“5”位置时，转子电路的外接电阻全部切除，电动机运行在固有机械特性曲线上，达到最高转速。

正反转档位对称性凸轮控制器左右各有五个工作位置，手柄在正转和反转对应位置时，电动机的工作情况完全相同，仅电源相序相反。06凸轮控制器的保护电路零位保护的实现与作用

零位保护的实现方式凸轮控制器内置一对动断触点，仅在手柄置于“0”位时接通。控制电路中，该触点与接触器线圈串联，确保只有手柄在零位时，按下启动按钮才能使接触器吸合，为电动机送电。

防止意外启动的核心作用当起重机突然断电后恢复供电时，若凸轮控制器手柄未在零位，零位触点断开，接触器无法吸合，电动机不会自行启动，避免转子电阻切除状态下启动产生的大冲击电流和设备意外动作。

操作规范性的强制保障零位保护要求操作人员每次启动前必须将手柄复位至零位，建立“零位启动”的规范操作流程，从电气控制层面杜绝误操作导致的安全隐患，如手柄非零位时直接送电引发的机构突然运动。限位保护与行程开关的配合

限位保护的作用与实现方式限位保护是防止桥式起重机小车、大车等移行机构超出设定运行范围，避免越位事故的重要安全措施。在凸轮控制器控制电路中，通常通过行程开关与控制器内部动断触点的配合实现。行程开关的安装与工作原理行程开关（如SQ1、SQ2）安装在起重机轨道的终端极限位置。当移行机构运行至极限位置时，机械挡板碰撞行程开关，使其常闭触点断开，从而切断控制电路。与凸轮控制器触点的联锁机制凸轮控制器的两对动断触点分别与上升限位开关SQ1和下降限位开关SQ2串联。当行程开关被触发断开时，会切断接触器KM的控制电路，使电动机失电，同时电磁抱闸YB动作实现制动停车。保护动作后的恢复流程限位保护动作后，需将凸轮控制器手柄扳回零位，使行程开关复位，重新按下启动按钮SB，接触器KM方可再次吸合，且只能向相反方向操作手柄，使机构退出极限位置。过电流保护与紧急停车控制

01过电流继电器的保护功能电路中KI1～KI3为过电流继电器，串联在电动机主回路中，当出现过载或短路导致电流超过设定值时，其常闭触点断开，切断接触器KM控制电路，实现对电动机的过流保护。

02紧急开关的安全控制QS1为紧急开关，在发生突发事故或紧急情况时，断开QS1可立即切断起重机总电源，使所有电动机停止运行，防止事故扩大，保障设备和人员安全。

03保护电路的协同作用过电流继电器与紧急开关共同构成起重机的安全防护体系。过电流继电器实时监测电路电流，紧急开关提供手动紧急停车手段，两者配合确保在异常情况下迅速切断电源，实现多重安全保障。欠压与零压保护功能

欠压保护的定义与作用欠压保护是指当电源电压低于额定电压的85%时，接触器KM因电磁吸力不足而复位，其动合主触点和自锁触点断开，切断电源，防止电动机在低电压下异常运行。

零压保护的工作原理采用按钮SB起动，SB动合触点与KM的自锁动合触点相并联的电路具有零压（失压）保护功能。操作中一旦断电，必须再次按下SB才能重新接通电源，避免突然来电时电动机自行启动。

零位保护的实现方式凸轮控制器的零位保护触点（如QM2的触点12）仅在手柄置于零位时接通。重新起动时，必须将手柄旋回零位，使该触点闭合，才能按下SB接通电源，防止在非零位起动导致电流冲击。07凸轮控制器操作规范与安全注意事项启动前检查与准备工作

控制器状态检查将凸轮控制器手柄置于零位，确认零位触点（如KT14-25J/1型控制器触点1-2）接通，确保操作起点安全。

电源与开关检查合上电源开关QS，检查紧急开关QS1、舱口门安全开关SQ3等保护装置是否处于正常闭合状态，确保供电回路完整。

保护系统确认检查过电流继电器KI1～KI3、限位开关SQ1/SQ2等保护元件，确保其常闭触点可靠闭合，无异常动作信号。

制动装置检查确认电磁抱闸线圈YB处于断电状态，制动轮被可靠抱住；通电前手动检查制动间隙，避免卡滞或过松。正常操作步骤与档位切换原则启动前准备与检查操作前需将凸轮控制器手柄置于零位，检查电源线路、控制器连接及钢丝绳、吊钩、制动器等关键部件完好，关好驾驶室门及横梁栏杆门，确保各安全开关（如舱口门安全开关SQ3）闭合。启动操作流程合上电源开关QS，按下启动按钮SB，接触器KM接通并自锁，此时方可操作凸轮控制器手柄。手柄从零位开始，根据运行方向（正转/反转）逐级转动至所需档位，实现电动机的平稳启动。档位切换基本规则必须逐级切换档位，禁止跨档操作。从低速档（1档）到高速档（5档）逐步提升，转子电阻逐级切除，确保电动机转速平稳升高；从高速档切换至低速档或零位时，同样需逐级操作，避免电流冲击。运行中的档位控制要点根据负载情况选择合适档位：轻载时可使用较高档位提高效率，重载时宜从低档位起步；运行中需观察电动机运行状态及限位情况，接近极限位置时提前减速，避免碰撞限位开关。停止操作规范将手柄缓慢扳回零位，接触器KM失电，电动机电源切除，电磁抱闸YB断电制动，实现准确停车。作业结束后切断总电源，清理控制器表面灰尘油污，记录运行异常情况。紧急情况处理与应急操作紧急停止操作流程当遇突发故障或异常情况，应立即按下紧急停止按钮（如QS1），切断总电源，同时观察电磁抱闸YB是否可靠制动，确保设备和人员安全。负载失控应急处置若负载出现下滑或摆动，立即触发急停并疏散危险区域人员，利用辅助制动系统逐步稳定负载，禁止强行操作凸轮控制器手柄。电气故障应急响应出现冒烟、焦糊味等电气异常时，迅速切断总电源，使用绝缘工具隔离故障部件，严禁带电检修，待专业人员排查后再恢复运行。机械卡滞处理措施发现手柄无法正常切换档位时，立即关闭电源，检查凸轮槽是否有异物阻塞或传动部件变形，禁止强行扳动，必要时联系维修人员处理。突发断电应对方案运行中突遇断电，启用制动装置固定负载，手动复位所有档位至零位，待电力恢复后重新自检，确认无异常方可再次启动操作。操作中的安全防护要点

零位保护操作规范启动前必须将凸轮控制器手柄置于零位，确保零位触点闭合。重新供电时，需返回零位并按下启动按钮SB，防止电动机带载自启动产生冲击电流。

限位保护装置使用运行中严禁触碰行程开关SQ1、SQ2，若