起重機(jī)的電氣控制系統(tǒng)

起重機(jī)的電氣控制系統(tǒng)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)載荷支承；起重機(jī)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動(dòng)作運(yùn)轉(zhuǎn)；起重機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、換向和停止等均由電氣或液壓控制系統(tǒng)來完成，為了起重機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作能平穩(wěn)、準(zhǔn)確、安全可靠是離不開電氣有效的傳動(dòng)、控制與保護(hù)。1.起重機(jī)電氣傳動(dòng)起重機(jī)對(duì)電氣傳動(dòng)的要求有：調(diào)速、平穩(wěn)或快速起制動(dòng)、糾偏、保持同步、機(jī)構(gòu)間的動(dòng)作協(xié)調(diào)、吊重止擺等。其中調(diào)速常作為重要要求。一般起重機(jī)的調(diào)速性能是較差的，當(dāng)需要準(zhǔn)確停車時(shí)，司機(jī)只能采取“點(diǎn)車”的操縱方法，如果“點(diǎn)車”次數(shù)很多，不但增加了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且由于電器接電次數(shù)和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)增加，而使電器、電動(dòng)機(jī)工作年限大為縮短，事故增多，維修量增大。有的起重機(jī)對(duì)準(zhǔn)確停車要求較高，必須實(shí)行調(diào)速才能滿足停準(zhǔn)要求。有的起重機(jī)要采用程序控制、數(shù)控、遙控等，這些技術(shù)的應(yīng)用，往往必須在實(shí)現(xiàn)了調(diào)速要求后，才有可能。由于起重機(jī)調(diào)速絕大多數(shù)需在運(yùn)行過程中進(jìn)行，而且變化次數(shù)較多，故機(jī)械變速一般不太合適，大多數(shù)需采用電氣調(diào)速。電氣調(diào)速分為二大類：直流調(diào)速和交流調(diào)速。直流調(diào)速有以下三種方案：固定電壓供電的直流串激電動(dòng)機(jī)，改變外串電阻和接法的直流調(diào)速；可控電壓供電的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)的直流調(diào)速；可控電壓供電的晶閘管供電直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的直流調(diào)速。直流調(diào)速具有過載能力大、調(diào)速比大、起制動(dòng)性能好、適合頻繁的起制動(dòng)、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、需要直流電源等。交流調(diào)速分為三大類：變頻、變極、變轉(zhuǎn)差率。調(diào)頻調(diào)速技術(shù)目前已大量地應(yīng)用到起重機(jī)的無級(jí)調(diào)速作業(yè)當(dāng)中，電子變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的主體變頻器已有系列產(chǎn)品供貨。變極調(diào)速目前主要應(yīng)用在葫蘆式起重機(jī)的鼠籠型雙繞組變極電動(dòng)機(jī)上，采用改變電機(jī)極對(duì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方式較多，如改變繞線異步電動(dòng)機(jī)外串電阻法、轉(zhuǎn)子晶閘管脈沖調(diào)速法等。除了上述調(diào)速以外還有雙電機(jī)調(diào)速、液力推動(dòng)器調(diào)速、動(dòng)力制動(dòng)調(diào)速、轉(zhuǎn)子脈沖調(diào)速、蝸流制動(dòng)器調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速等等。2.起重機(jī)的自動(dòng)控制可編程序控制器程序控制裝置一般由電子數(shù)字控制系統(tǒng)組成，其程序自動(dòng)控制功能主要由可編程序控制器來實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)定位裝置起重機(jī)的自動(dòng)定位一般是根據(jù)被控對(duì)象的使用環(huán)境、精度要求來確定裝置的結(jié)構(gòu)形式。自動(dòng)定位裝置通常使用各種檢測(cè)元件與繼電接觸器或可編程序控制器，相互配合達(dá)到自動(dòng)定位的目的。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的糾偏和電氣同步糾偏分為人為糾偏和自動(dòng)糾偏。人為糾偏是當(dāng)偏斜超過一定值后，偏斜信號(hào)發(fā)生器發(fā)出信號(hào)，司機(jī)斷開超前支腿側(cè)的電機(jī)，接通滯后支腿側(cè)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。自動(dòng)糾偏是當(dāng)偏斜超過一定值時(shí)，糾偏指令發(fā)生器發(fā)出指令，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)糾偏。電氣同步是在交流傳動(dòng)中，常采用帶有均衡電機(jī)的電軸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電氣同步。地面操縱、有線與無線遙控地面操縱多為葫蘆式起重機(jī)采用，其關(guān)鍵部件是手動(dòng)按鈕開關(guān)，即通常所稱的手電門。有線遙控是通過專用的電纜或動(dòng)力線作為載波體，對(duì)信號(hào)用調(diào)制解調(diào)傳輸方式，達(dá)到只用少通道即可實(shí)現(xiàn)控制的方法。無線遙控是利用當(dāng)代電子技術(shù)，將信息以電波或光波為通道形式傳輸達(dá)到控制的目的。起重電磁鐵及其控制起重電磁鐵的電路，主要是提供電磁鐵的直流電源及完成控制（吸料、放料）要求。其工作方式分為：定電壓控制方式和可調(diào)電壓控制方式。3.起重機(jī)的電源引入裝置起重機(jī)的電源引入裝置分為三類：硬滑線供電、軟電纜供電和滑環(huán)集電器。硬滑線電源引入裝置有裸角鋼平面集電器、圓鋼（或銅）滑輪集電器和內(nèi)藏式滑觸線集電器進(jìn)行電源引入。軟電纜供電的電源引入裝置是采用帶有絕緣護(hù)套的多芯軟電線制成的，軟電纜有圓電纜和扁電纜二種形式，它們通過吊掛的供電跑車進(jìn)行引入電源。4.起重機(jī)的電氣設(shè)備與電氣回路不同類型的起重機(jī)的電氣設(shè)備是多種多樣的，其電氣回也不一樣，但電氣回路基本上還是由主回路、控制回路、保護(hù)回路等組成。在這里不必一一介紹，只簡(jiǎn)要地介紹一下電動(dòng)起重機(jī)的典型產(chǎn)品通用橋式起重機(jī)的主要電氣設(shè)備和基本電氣回路。1).通用橋式起重機(jī)的電氣設(shè)備通用橋式起重機(jī)的電氣設(shè)備主要有各機(jī)構(gòu)用的電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)電磁鐵、控制電器和保護(hù)電器。電動(dòng)機(jī) 橋式起重機(jī)各機(jī)構(gòu)應(yīng)采用起重專用電動(dòng)機(jī)，它要求具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較大的過載能力。應(yīng)用最廣泛的是繞線式異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子外接電阻逐級(jí)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，既能限制起動(dòng)電流確保起動(dòng)平穩(wěn)，又可提供足夠的起動(dòng)力矩，并能適應(yīng)頻繁起動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、停止等工作的需要。要求較高容量大的場(chǎng)合可采用直流電動(dòng)機(jī)，小起重量起重機(jī)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)中有時(shí)采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)。繞線式電動(dòng)機(jī)型號(hào)為JZR;JZR2和JZRH和YZR系列電動(dòng)機(jī)。鼠籠式電動(dòng)機(jī)型號(hào)為JZ;JZ2和YZ系列電動(dòng)機(jī)。制動(dòng)電磁鐵 制動(dòng)電磁鐵是各機(jī)構(gòu)常閉式制動(dòng)器的打開裝置。起重機(jī)常用的打開裝置有如下四種：?jiǎn)蜗嚯姶盆F（MZD1系列）、三相電磁鐵（MZS1系列）、液壓推動(dòng)器（TY1系列）和液壓電磁鐵（MY1系列）。操作電器 又稱為控制電器，它包括控制器、接觸器、控制屏和電阻器等。主令控制器主要用于大容量電動(dòng)機(jī)或工作繁重、頻繁起動(dòng)的場(chǎng)合（如抓斗操作）。它通常與控制屏中相應(yīng)的接觸器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)停止與調(diào)速工作。其常用型號(hào)為L(zhǎng)K4系列和LKI4系列。凸輪控制器主要用于小起重量起重機(jī)的各機(jī)構(gòu)的控制中，直接控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)和停止。要求控制器具有足夠的容量和開閉能力、熄弧性能好、觸頭接觸良好、操作應(yīng)靈活、輕便、檔位清楚、零位手感明確、工作可靠、便于安裝、檢修和維護(hù)。常用型號(hào)為KT10和KT12系列。電阻器在起重機(jī)各機(jī)構(gòu)中用于限制起動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和調(diào)速之用。要求應(yīng)有足夠的導(dǎo)電能力，各部分連接必須可靠。保護(hù)電器橋式起重機(jī)的保護(hù)電器有保護(hù)柜、控制屏、過電流繼電器、各機(jī)構(gòu)的行程限位、緊急開關(guān)、各種安全聯(lián)鎖開關(guān)及熔斷器等。對(duì)于保護(hù)電器要求保證動(dòng)作靈敏、工作安全可靠、確保起重機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。2).電氣回路橋式起重機(jī)電氣回路主要有主回路、控制回路及照明信號(hào)回路等。（1）主回路 直接驅(qū)使各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的那部分回路稱為主回路，如圖2-18所示。它是由起重機(jī)主滑觸線開始，經(jīng)保護(hù)柜刀開關(guān)1QS保護(hù)柜接觸器主觸頭，再經(jīng)過各機(jī)構(gòu)控制器定子觸頭至各相應(yīng)電動(dòng)機(jī)，即由電動(dòng)機(jī)外接定子回路和外接轉(zhuǎn)子回路組成。（2）控制回路 橋式起重機(jī)的控制回路又稱為聯(lián)鎖保護(hù)回路，它控制起重機(jī)總電源的接通與分?jǐn)?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)的各種安全保護(hù)。由控制回路控制起重機(jī)總電源的通斷，原理如圖2-19所示。左邊部分為起重機(jī)的主回路，即直接為各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)供電并使其運(yùn)轉(zhuǎn)的那部分電路。右邊部分則為起重機(jī)的控制回路。從圖2-19中可知，在主回路刀開關(guān)1DK推合后，控制回路于A;B處獲得接電，而主回路因接觸器KM主觸頭分?jǐn)辔茨芙与?，故整個(gè)起重機(jī)各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)均未接通電源而無法工作。因此，起重機(jī)總電源的接通與分?jǐn)?，就取決于主接觸器主觸頭KM的接通與否，而控制回路就是控制主接觸器KM主觸頭的接通與分?jǐn)?，也就是控制起重機(jī)總電源的接通與分?jǐn)?，故把這部分控制主回路通斷的電路稱之為控制回路。控制回路的組成 如圖2-19所示，控制回路由三部分組成：號(hào)電路零位起動(dòng)部分電路、號(hào)電路限位保護(hù)部分電路和號(hào)電路聯(lián)鎖保護(hù)部分電路。在號(hào)電路內(nèi)包括起升、小車、大車控制器的零位觸頭（它們分別用SCHO、SCSO、SCLO表示）和起動(dòng)按鈕SB；在號(hào)電路內(nèi)包括起升、小車和大車限位器的常閉觸頭（它們分別用SQH、SQS1、SQS2、SQL1、SQL2表示）；在電路中包括主接觸器KM的線圈、緊急開關(guān)SE、端梁門開關(guān)SQ1、SQ2及各過電流繼電器FA0、FA1、FA2、FA3、FA4的常閉觸頭。號(hào)電路與號(hào)電路通過主接觸器KM之常開聯(lián)鎖觸頭KM1、KM2并接后與號(hào)電路中串聯(lián)接入電源而組成一個(gè)完整的控制回路?？刂苹芈返墓ぷ髟韆.起重機(jī)零位起動(dòng) 由圖2-19所示，當(dāng)保護(hù)柜刀開關(guān)1DK推合后，在控制回路中，由于KM1和KM2未閉合而只有號(hào)電路和號(hào)電路串聯(lián)并通過熔電器FU1和FU2接于電源之A、B兩點(diǎn)。只要各機(jī)構(gòu)控制器手柄置于零位，即非工作位置，此時(shí)SCHO、SCSO、和SCLO各控制器零位觸頭閉合，各安全開關(guān)SE、CQ1、CQ2和FA1FA4之觸頭都處于正常閉合狀態(tài)，此時(shí)按下起動(dòng)按鈕SB，則主接觸器KM之線圈構(gòu)成閉合回路接電而將其主觸頭吸合，遂將起重機(jī)總電源接通。b.起重機(jī)電源接通的自鎖原理 在按下起動(dòng)按鈕SB接觸器吸合接通總電源同時(shí)，接觸器KM的常開聯(lián)鎖觸頭KM1和KM2將隨之閉合，遂將包括各機(jī)構(gòu)限位器常閉觸頭在內(nèi)的號(hào)電路與號(hào)電路并接于控制回路中，故當(dāng)起動(dòng)按鈕SB脫開使號(hào)電路分?jǐn)嗪螅蛴刑?hào)電路取代號(hào)電路并與號(hào)電路串聯(lián)而使接觸器KM線圈持續(xù)通電吸合，故其主、副觸頭保持閉合狀態(tài)，使起重機(jī)總電源保持接通狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)供電聯(lián)鎖作用。這時(shí)，扳動(dòng)起重機(jī)各機(jī)構(gòu)控制器手柄置于工作位置，則起重機(jī)即可產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作。由于各機(jī)構(gòu)限位觸頭接在號(hào)電路中，故可起到相應(yīng)的限位保護(hù)作用。c.零壓保護(hù) 起重機(jī)總電源為保護(hù)柜中主接觸器的通斷所控制，當(dāng)電源供電電壓較低時(shí)（低于額定電壓的85%），因電磁拉力小，主接觸器KM的靜鐵芯不能吸合動(dòng)鐵芯，其主、副觸頭就不能閉合，即不能合閘（或工作時(shí)掉閘），從而可實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)。d.零位保護(hù) 從圖2-19所示,號(hào)電路中各控制器零位觸頭SCHO、SCSO、SCLO任一個(gè)不閉合（即其控制器手柄置于工作位置時(shí)），按下起動(dòng)按鈕SB，控制回路因此在此處分?jǐn)喽荒苄纬砷]合回路，無法使接觸器通電吸合，故起重機(jī)不能起動(dòng)。這就避免了在控制器手柄置于工作位置時(shí)接通電源而發(fā)生危險(xiǎn)動(dòng)作所造成的危害。故對(duì)起重機(jī)起到零位保護(hù)作用。e.各電動(dòng)機(jī)的過載和短路保護(hù)在控制回路的號(hào)電路中，串有總過電流繼電器和保護(hù)各電動(dòng)機(jī)的過電流繼電器常閉觸頭，當(dāng)起重機(jī)因過載、某電動(dòng)機(jī)過載、發(fā)生相間或?qū)Φ囟搪窌r(shí)，強(qiáng)大的電流將使其相應(yīng)的過電流繼電器動(dòng)作而頂開它的常閉觸頭，使接觸器KM的線圈失電，導(dǎo)致起重機(jī)掉閘（接觸器釋放），從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的過載和短路保護(hù)作用。f.各機(jī)構(gòu)的限位保護(hù) 起重機(jī)起動(dòng)且按鈕SB脫開后的控制回路原理圖如圖2-20所示。此時(shí)號(hào)電路取代號(hào)電路而接入控制回路中，保護(hù)主接觸器持續(xù)通電吸合。當(dāng)某機(jī)構(gòu)控制器手柄置于工作位置時(shí)，如起升機(jī)構(gòu)吊鉤上升，此時(shí)之控制回路原理圖如2-21所示。這時(shí)起升控制器上升方向聯(lián)鎖觸頭SCH1閉合（下降方向聯(lián)鎖觸頭SCH2斷開），只串有上升限位器SQH常閉觸頭的這一分支電路與L2（V2）相接而使主接觸器通電閉合，當(dāng)?shù)蹉^升至上極限位置而將上升限位器SQH常閉觸頭撞開時(shí)，則控制回路斷開而使主接觸器KM線圈失電釋放，導(dǎo)致主回路斷電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，吊鉤停止上升，起到上升方向的限位保護(hù)作用。如欲使吊鉤下降，重新工作，則必須將各機(jī)構(gòu)控制器手柄復(fù)位回零，重新起動(dòng)。起升控制器手柄扳向下降方向，吊鉤下降，上升限位器釋放而使其觸頭恢復(fù)常閉狀態(tài)，以備吊鉤再次升時(shí)限位保護(hù)之用。同理可實(shí)現(xiàn)下降、大車、小車相應(yīng)各方向的行程端限位保護(hù)。g.緊急斷電保護(hù)從圖2-19中可知，緊急開關(guān)SE的常閉觸頭串于號(hào)電路中，當(dāng)遇有緊急情況而需要立即斷電時(shí)，則司機(jī)可順手將置于其操作下方的緊急開關(guān)扳動(dòng)即可打開其常閉觸頭，使號(hào)電路斷開而導(dǎo)致主接觸器失電釋放，切斷起重機(jī)總電源，實(shí)現(xiàn)緊急斷電保護(hù)。i.各種安全門開關(guān)聯(lián)鎖保護(hù) 在控制回路的號(hào)電路中，串有司機(jī)門聯(lián)鎖開關(guān)SQ1、艙口門開關(guān)SQ2、端梁門開關(guān)SQ3和SQ4的常閉觸頭，這些門任何一個(gè)打開，均會(huì)使控制回路分?jǐn)喽鵁o法合閘（或掉閘），從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)橋上工作的司機(jī)、檢修人員的保護(hù)，免受起重機(jī)意外的突然起動(dòng)所造成的危害。j.起重機(jī)的超載保護(hù) 在控制回路中，串入超載限制器的常閉觸頭，當(dāng)起吊載荷超過額定負(fù)荷時(shí)，則控制回路