桥式起重机电气控制系统设计.docx

桥式起重机电气控制系统设计作者姓名：专业名称：电气工程及其自动化指导教师：摘要随着工厂供电技术、电气控制技术以及电机技术的迅速开展，装备制造业水平及需要的不断提高，桥式起重机在工厂制造车间发挥的作用越来越大，对桥式起重机的电气控制设计和稳定性的要求也越来越局。本文研究桥式起重机的电气控制的设计与实现，并采用传动的凸轮控制器控制大小车的移行以及副钩的升降，考虑到主钩升降机构的电动机容量较大，因此采用主令控制器和控制屏组成的磁力控制器来控制主钩的升降；另外由于近年来变频器技术的成熟，从小车的控制线路使用的耐久度考虑，也采用变频器设计了小车的移行控制。论文首先简要介绍桥式起重机的主要技术参数，对电力拖动的要求以及电动机的工作状态；然后详细介绍了大小移行和主副钩升降的分析和设计，并给出了制动器和制动电磁铁的说明细节，包括结构、种类、如何选择等。凸轮控制器和主令控制器实现了大小车移行和主副钩的升降。桥式起重机在车间码头等工程现场施工方面具有诸多优势，它的电气控制设计值得进一步学习和研究。关键词：桥式起重机凸轮控制器变频器AbstractWiththepowerplanttechnology,electricmotorcontroltechnologyandtherapiddevelopmentoftechnology,equipmentmanufacturinglevelandtheneedforcontinuousimprovement,bridgecraneinafactorytocreatetheroleofplantgrowingonthebridgecraneelectricalcontroldesignandstabilityoftherequirementsofincreasinglyhigh.Inthispaper,theelectricbridgecranedesignandimplementationofcontrolandtheuseofthecamdrivecontrollertocontrolthesizeofcars,aswellastransitionalvicehookthetake-offandlanding,takingoffandlandingtothemainhookofthemotorcapacityofthelargerinstitutions,sotheuseofControllerandcontrolthecompositionofthemagneticscreencontrollertocontroltheriseandfallofthemainhook.Paperbridgecranefirstbrieflythemaintechnicalparametersoftheelectricdrivemotoroftherequirements,aswellastheworkofstate;andthendescribedindetailthesizeofmigrationmovementsandthemainandhooktheanalysisanddesign,andgivesthebrakeandthebrakesolenoiddescriptionofdetails,includingthestructure,species,suchashowtochoose.Camcontrollerandthemaincontrollerofthesizeofthetransitionalandthecartakingoffandlandingofthemainvicehook.Bridgecraneintheworkshop,suchasterminalconstructionprojectsitehasmanyadvantages,anditselectricalcontroldesignisworthyoffurtherstudyandresearch.Keywords:bridgecrane,camcontrollerJnverters目录摘要1AbstractII目录III前言11桥式起重机的概述11.1 桥式起重机的工作特点及分类11.2 桥式起重机的主要参数21.3 桥式起重机电力拖动的要求32桥式起重机电动机的工作状态42.1 移行机构电动机的工作状态42.2 提升机构电动机的工作状态5提升时电动机的工作状态5下降时电动机的工作状态53小车移行机构控制设计63.1 传统控制设计6凸轮控制器的结构型号及主要性能7凸轮控制器的控制线路73.1.3控制线路分析83.2 变频器控制设计83.2.1 变频器的简介83.2.2 变频器控制小车移行的优点103.2.3 控制设计103.2.4 I/O端口设置113.3 变频器控制系统与传统电器控制系统的区别114大车移行机构和副钩控制设计125平安保护设备的选用136制动装置的选择和设计146.1 制动器按结构和励磁电流分类146.2 制动电磁铁156.3 选择制动电磁铁167主钩升降机构的控制线路分析177.1 线路工作情况18提升重物线路工作情况18下降重物时线路工作情况197.2 电路的保护与连锁21总结23致谢23参考文献24附件一电器元件表24附件二凸轮控制器的触点闭合表26刖百桥式起重机是用来在短距离内提升和移动的机械，俗称天车。广泛应用与工矿企业，港口，建筑工地等，对减轻工人体力劳动，提升劳动生产率起着重要作用，它的类型很多，常用的可分为两大类，即多用与厂房内移行的桥式起重机和主要用于户外的旋转式起重机。起重机虽然种类很多，但从结构上看，都具有提升机构和移行机构。其中，桥式起重机具有一定的典型和广泛性。尤其在冶金和机械制造企业中，各种桥式起重机获得广泛的应用。桥式起重机的控制方式充分考虑了其工作环境的影响，工作频繁程度以及其耐久度，在不同的机构采用了不同的控制方式或不同的设备，使桥式起重机的工作效率大大提高。1桥式起重机的概述1.1桥式起重机的工作特点及分类桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成，如图I.Io起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三局部组成，如图1.2。提升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。图1.1桥式起重机示意图I-提升电动机2-提升机构减速器3-卷筒4-小车电动机5-小车走轮6-小车车轮轴7-小车制动轮8-钢丝绳9-提升机构制动轮图1.2小车机构传动系统图根据不同的要求，有些起重机大车上安装两台小车，也有的在小车上安装两个提升机构，分为主提升(主钩)和辅助提升(副钩)，小车机构传动系统如图1.1所示1. 2桥式起重机的主要参数(1)额定起重量额定起重机重量是指起重机实际允许起吊的最大负荷量，以(t)为单位。我国生产的桥式起重机起重量有5t>IOt>153t>20/53305t>5010t>7520t>10020t>12520t>15030t>20030t>250/3Ot等。其中，分之为主钩起重量，分母为副钩起重量。(2)跨度跨度是指大车轨道中心线间的距离，以米(m)为单位，一般常用的跨度为10.5ma13.5m>16.5m、19.5m22.5m、25.5m、28.5m、31.5In等规格。(3)提升高度提升高度是指吊具的上极限位置与下极限位置之间的距离以米(m)为单位。一般常见的提升高度为12m>16m>1214m>1218m>1618m.1921m>20222123m.22/26m、2426m等。其中，分子为主钩提升高度，分母为副钩提升高度。(4)移行速度移行速度是指移行机构在拖动电动机额定转速下运行的速度，以米/分(mmin)为单位。小车移行速度一般为4060mmin,大车移行速度一般为100135mmin0(5)提升速度提升速度是指提升机构在电动机额定转速时，取物装置上升的速度，以米/分(mmin)为单位。一般提升最大速度不超过30mmin,依货物性质，重量来决定。(6)工作类型1)起重机按其载重量可分为三级：小型510t,中型1015t,重型50t以上。2)按负载率和工作繁忙程度可分为：轻级，工作速度较低，使用次数也不多，满载时机也较少，负载持续率约为15%。如主电室，修理车间用的起重机。 作，使用不太频繁, 车间起重机。重级， 持续约为40%以上。 于额定负载下工作，中级，经常在不同负载条件下，以中等速度工负载持续约为25%。如一般机械加工车间和装备经常处在额定负载下工作，使用较频繁，负载率如冶金和铸造车间的起重机。特重级，根本上处使用更为频繁，环境温度高。保证冶金车间工艺进行的起重机，属于特重级。1.3桥式起重机电力拖动的要求(1)起重机电动机的特点起重机的工作环境比拟恶劣，尤其是炼钢，铸造，热轧等车间的起重机，由于它处于车间上部，经常工作在高温多尘，烟雾大的场合下。起重机的工作频繁，时开时停，没小时接电次数多，其负载性为重复短时工作制。因此，所用电动机经常处于起动，调速，制动和正反工作状态，负载很不规律，时轻时重，经常要承受较大的过载和机械冲击。起重机要求有一定的调速范围，所以，要求电动机能够变速，对调速的平滑性一般要求不高。(2)提升机构和移行机构对电力拖动的要求1)应具有空钩能快速升降，以减小辅助工时，轻载时的提升速度应大于额定负载的提升速度；一定的调速范围，普通起重机调速范围一般为3：1,要求较高的起重机，其调速范围可达(510)：1；具有适当的低速区。当提升重物开始或下降重物到预定位置附近时，都要求低速。为此，往往在30%额定速度内分为假设干档，以便灵活选择，所以，由低速向高速过渡或从高速向低速过渡，应逐渐变速，以保持稳定运行；提升的第一挡应作为预备挡，用以消除传动间隙，将钢绳张紧，防止过大的机械冲击。预备档的起动转矩不能大，一般限制在额定转矩的一半一下。下降时，根据负载的大小，电动机可以是电动状态，也可以是倒拉反接制动或再生发电制动状态，以满足同下降速度的要求；为保证平安可靠地工作，应采用电气制动与机械抱闸制动同时应用，以减少抱闸的磨损，但无论有无电气制动，都要有机械抱闸，以免在电源故障时造成在物制动力矩作用下，重物自由下落。2)大车移行机构和小车移行机构对电力拖动的要求比拟简单，只要求有一定的调速范围，分几档控制即可。起动的第一挡也作为预备挡，以消除起动时的机械冲击，所以，起动转矩也限制在额定转矩的一半以下。为现实准确停车，增加电气制动，同样可以减轻机械抱闸的负担，减少机械抱闸的磨损，提高制动的可靠性。2桥式起重机电动机的工作状态2.1 移行机构电动机的工作状态移行机构电动机的负载转矩为飞轮滚动摩擦力矩与轮轴上的摩擦力矩之和，这种负载力矩始终是阻碍运动的，所以是阻力转矩，当大车或小车需要来回移行时，电动机工作与正反两种状态。2.2 提升机构电动机的工作状态提升机构电动机的负载除一小局部由于摩擦力产生的力矩外，主要是由重物和吊钩产生的重力矩，这种负载提升时都是阻力负载，下降时多是动力负载，而在轻载或空钩下降时，是阻力负载或是动力负载，要视具体情况而定，所以，提升机构电动机工作时，由于负载情况不同，工作状态也不同。提升时电动机的工作状态图2.1提升时电动机工作状态提升重物时，电动机承受两个阻力转矩，一个是重物的自重产生的重力转矩Tg;另一个是在提升过程中传动系统存在的摩擦转矩Tf,当电动机产生的电磁矩克服阻力转矩时，重物被提升，电动机处于电动状态，以提升方向为正向旋转方向，那么电动机处于正转电动状态，如图2.1所示，工作在第一象限，当Te=Tg+Tf时，电动机稳定运行在n额定转速下。电动机起动时，为获得较大的起动转矩并减小起动电流，采用直流电动机拖动的，那么在电枢上串联转子电阻，然后依次切除，使电动机转速逐渐升高，到达要求的提升速度为止。下降时电动机的工作状态(1)重物下降。当下放重物时，假设负载较重，TgTf时，为获得较低的下降速度，需要将电动机按正转提升方向接线，那么电动机的电磁转矩Te与重力转矩Tg方向相反，电磁转矩成为阻碍下降的制动转矩，但Te=Tg+Tf时，电动机稳定运行在-na转速下，电动机处于倒拉反接制动状态，如图2.2所示，工作在第四象限。此时直流电动机电枢或交流绕线转子感应电动机的转子应串联较大的电阻。(2)轻载下降。轻载下降时，可能有两种情况，一种情况是Tg<Tf;另一种情况是Tg很小，但仍大于Tf。当Tg<Tf时，由于负载的重力转矩小于摩擦转矩，所以依靠负载自身重量不能下降，电动机产生的电磁转矩必须与重力转矩方向相同，以克服摩擦转矩，强迫负载（或空钩）下降，电动机处于反转电动状态，在Te+Tg=时，电动机稳定运行在nb转速下，如图3.3所示，工作于第三象限，也称强力（或加力）下降。当Tg>Tf时，虽然负载很小，但重力转矩仍大于摩擦转矩，当电动机按反转接线时，那么电动机的电磁转矩与重力方向相同，在Te与Tg的共同作用下，使电动机加速，当n=n时，电磁转矩为零，但在重力转矩作用下，电动机仍加速，使n>n,电动机处于反向再生发电制动状态，在Te+Tf=Tg时，电动机稳定在-nc下运行，如图3.4所示，工作在第四象限，nc>n,此时，要求电动机的机械特性硬些，以免下降速度过高。因此，再生发电制动状态时，直流电动机电枢回路或交流绕线转子感应电动机转子回路不允许串电阻。图2.2倒拉反接状态图2.3反转电动状态图2.4再生发电制动状态3小车移行机构控制设计3.1传统控制设计凸轮控制器是用来改变电动机起动，调速及换向的电器。与其他手动控制设备相比，其优点是轻便地转动控制器的手柄，便可以得到电动机的各种连接线路，以使各项操作按规定的程序进行。凸轮控制器的内部构造由固定局部和转动局部组成。固定局部装有一排对接的滚动触点，借助转动局部绝缘轴上的凸轮使它们接通或断开。转动局部的绝缘轴上的靠手轮带动旋转，它一局部触点接在电动机的主电路中，一局部接在控制线路中。凸轮控制器的结构型号及主要性能如图3.1是凸轮控制器触点元件的动作原理图，触点元件由不动局部和可动局部组成。静触点为不动局部，可动局部是曲折的杠杆，杠杆的一端装有动触点，另一端装有小轮。当转轴转动时，凸轮随绝缘方轴转动，当凸轮的凸轮局部压下小轮时，动触点与静触点分开，分断电路，而转轴带动凸轮转动到接近凹部时，小轮重新嵌入凸轮凹部，在复位到接通位置。在方轴上叠装不同形状的凸轮和定位棘轮，可使一系列的动静触点按预先规定的顺序接通或分断电路，到达控制电动机进行起动，运转，反转，制动，调速等目的。当凸轮控制器切断电动机定子电路时，在动触点和静触点间要产生电弧，为了防止电弧从一个触点跳到另一个触点，在个接触元件间装有用耐火绝缘材料制成的灭弧罩，灭弧罩所形成的空间叫灭弧室，但控制电动机转子局部的触点元件没有灭弧罩。凸轮控制器在每一个转动方向上，一般有四带八个确定位置，手轮的每一个威势对应于一定的连接线路。手轮附近装有指示控制器位置的针盘，各个位置有棘轮定位机构拉固定。定位机构不仅保证触点能正确地停留在需要的工作位置，而且在触点分断时能帮助触点加速离开Oo图3.1凸轮控制器触点元件动作原理图凸轮控制器的控制线路图3.2为KTlO-25J1,KT1425J/1型凸轮控制器控制的小车移行机构控制线路原理图。(1)可逆对称线路。凸轮控制器左右各有5个位置。采用对称法，即凸轮控制器的手柄处在正转个反转对应位置时，电动机的工作情况完全相同。(2)采用凸轮控制器绕线转子感应电动机转子电路电阻切换，为了减小控制转子电阻触点的数量，转子电路串联不对称电阻。3.1.3控制线路分析在运行中假设将限位开关SQl或SQ2撞开，将切断线路接触器KM的控制电路，KM失电，电动机电源切除，同时电磁抱闸YB断电，控制器将电动机制动轮抱住，到达准确停车，防止越位而发生事故，从而起到限位保护的作用。图3.2凸轮控制器控制原理图在正常工作时，假设发生停电事故，接触器KM断电，电动机停止转动。一旦重新恢复供电，电动机不会自行起动，而必须将凸轮控制器手柄返回到“0”位，再次按下起动按钮SB,再将手柄转动至所需位置，电动机才能再次起开工作。从而防止了电动机在转子电路外接电阻切除情况下自行起动，产生很大的冲击电流或发生事故，这就是零位触点(12)的零位保护作用。图3.3凸轮控制器转子电阻切换情况图3.4凸轮控制控制的电动机机械特性3.2变频器控制设计桥式起重机是厂矿、仓库等部门常用的起重设备，在工业生产过程中起着举足轻重的作用。传统的桥式起重机主要是由交流凸轮控制器进行控制，采用绕线式电动机串电阻调速，交流控制器由于频繁的动作和高压的影响，经常会出现触点烧毁的现象，电阻箱受工作环境的影响容易腐蚀、老化。频繁的生产事故势必会影生产。随着工业自动化的开展，PLC、变频器工厂设备中的应用越来越广泛。由于变频器的工作可靠性高，因此用变频器来代替传统的交流控制器已成为一种必然趋势。变频器的简介(1)变频器的根本结构变频器是把工频电源(50HZ或60HZ)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。(2)变频器的分类变频器的分类方法有多种，按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。(3)变频器中常用的控制方式1)非智能控制方式在交流变频器中使用的非智能控制方式有V/f协调控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等。2)智能控制方式智能控制方式主要有神经网络控制、模糊控制、专家系统、学习控制等。在变频器的控制中采用智能控制方式在具体应用中有一些成功的范例。(4)变频器控制的展望随着电力电子技术、微电子技术、计算机网络等高新技术的开展，变频器的控制方式今后将向以下几个方面开展：数字控制变频器的实现；多种控制方式的结合；远程控制的实现；绿色变频器。变频器的控制方式是一个值得研究的问题，依靠致力于这项工作的有识之士的共同努力，使国产变频器早日走向世界市场并且成为一流的产品。3.2.2 变频器控制小车移行的优点小车是桥式起重机中工作量最大的机构，所以必须以最稳定的控制方式加以控制。假设仍采用绕线式电动机进行控制，那么可以只选用PLC进行设计，但车间工作环境一般比拟恶劣，如腐蚀性粉尘，容易对电阻箱及电动机碳刷等设备部件造成危害，使之过早老化，所以我们这里采用鼠笼式电动机进行控制，并使用变频器作为调速工具。第一种方案优点是改造过程简单，可以节约局部设备费用。缺点是：电动机转子所串电阻易烧毁和断裂；转子串电阻调速，机械特性比拟软，负载变化时转速变化，调速效果不是很好；串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。而采用鼠笼式电动机价格廉价、经久耐用，并加用变频器进行控制，其调速效果更加稳定，电能可以充分利用。3.2.3 控制设计方案结构不意图：图3.5方案结构示意图如图3.6,选用三菱变频器(FR-A240E-18.5kW)组成交流调速系统，实现小车的无级调速，运行平稳。采用可编程控制器PLC(S7-200)进行控制，可靠性高。取原车主电源，接人变频输入接触器KM1；变频输出通过接触器KM2接入电动机D,转子绕组由接触器KM3实现短接。控制变压器提供220VAC电源，通过原车正反转接触器的常闭触点与本装置互锁。A为变频器，JXl、JX2>JX3为小车定位及同步控制继电器触点，3J、4J分别为正转、反转继电器触点，RH、RL分别为高速、低速输入端，SD为公共输入端，STR,STF分别为正转、反转输入端，AM、5为模拟信号输出端(O-IOVDC),10、2、5为外部频率设定输入端。通过比例设定箱P上的电位器Rp来调节电动机转速。图3.6小车电机与变频器控制接线图3.2.4 DO端口设置表3.1I/O端口配置表I/O点用途I/O点用途10.0启动11.1减速10.1停止Q0.0电源输出10.2零位Q0.110.3前限位Q0.2电机正转10.4后限位Q0.3电机反转10.5过载输入Q0.4Q0.6速度输出10.6急停Q0.7复位输出10.7复位Ql.I过载输出3.3变频器控制系统与传统电器控制系统的区别(1)从控制方法上看，电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器触点有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大的限制。而变频器采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在储存器中，要改变控制器只需要调整变频器，因而很容易改变或增加系统功能。(2)从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器手到某种条件限制而不能戏合，这种方式称为并行工作方式。而变频器和PLC是按一定的逻辑控制执行的，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接同通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序。(3)从控制速度上看，电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。而变频器控制系统是一半导体电路来实现控制的，速度快，且不会出现触点抖动的现象。(4)从可靠性和可维护性上看，由于电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧毁等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和维护性较差。而变频器控制的大量开关动作由无触点的电子电路来完成，起寿命长、可靠性高，且能查出自身的故障，为现场调试和维护提供了方便。4大车移行机构和副钩控制设计应用在大车上的凸轮控制器，其工作情况与小车情况根本相似，但被控制的电动机容量和电阻器的规格有所区别。此外，控制大车的一个凸轮控制器要同时控制两台电动机，因此选择比小车凸轮控制器多五对触点的凸轮控制器，如KT14-62/2,以切除第二台电动机的转子电阻。应用在副钩上的凸轮控制器，其工作情况与小车根本相似，但提升与下放重物，电动机处于不同的工作状态。提升重物时，控制器手柄的第“1”位置为预备级，用于张紧钢丝绳，在第“2”“3”“4”“5”位置时，提升速度逐步升高。下放重物，由于负载较重，电动机工作在发电制动状态，为此操作重物下降时应该控制器手柄从零位迅速扳到第“5”位置，中间不允许停留。往返时也应从下降第“5”挡快速扳到零位，以免引起重物的高速下落而造成事故。对于轻载提升，手柄第“1”位置变为起动级，第“2”“3”“4”“5”位置提升速度逐渐升高，但提升速度变化不大。下降时吊物太轻而缺乏以克服摩擦转矩时，电动机工作在强力下降状态，即电磁转矩与重物方向一致帮助下降。由以上分析可知，凸轮控制器控制电路不能获得重物或轻载时的低速下降。为了获得下降时的准确定位，采用点动操作，即将控制器手柄在下降到第“1”位置时与零位之间来回操作，并配合电磁抱闸制动来实现。在操作凸轮控制器时还应注意：当将控制器手柄从左向右扳，或从右向左扳时，中间经过零位时，应略停一下，以减小反向制动时的电流冲击，同时使转动机构得到教平稳的反向过程。5平安保护设备的选用采用凸轮控制器，凸轮或主令控制器的交流桥式起重机，广泛使用保护箱来实现过载、短路、失压、零位、终端、紧急、舱口栏杆平安等保护。该保护是为凸轮控制器操作的控制系统进行保护而设置的。保护箱由刀开关、接触器、过流继电器和熔断器等组成。(1)行程限位开关行程限位开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在桥式起重机工作制动中,将行程限位开关安装在预先安排的大小车轨道末端位置，当运动部件上的模块撞击行程开关时，行程限位开关的触点动作,实现电路的切换。因此，行程限位开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器,它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械,用以控制其行程、进行终端限位保护。行程限位开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。(2)过电流继电器由于过电流继电器是一种自动控制电器，即电流动作之后能自动恢复到原来的工作状态；而熔断器烧毁之后必须更换熔体，所以对工作频繁的起重机各机构多采用过电流继电器作为短路保护电器。在起重机上常用的过电流继电器有瞬时动作和反时限动作(延时动作)两种类型。瞬时动作的过电流继电器有JL5,JL15系列，作为起重机电动机的短路保护，反时限动作的过电流继电器有JL2系列，可作为起重机电动机的过载和短路保护。(3)行程开关在起重机上，行程开关按其用途不同可分为限位开关1终点开关)和平安开关(保护开关)两钟。限位开关用来限制工作机构在一定允许范围内运行，安装在工作机构行程的终点，如大车，小车，主钩，副钩所用的行程开关。平安开关用来保护人身平安，如桥式起重机在操作室通往上部大车走台舱口处安装的舱口开关，横梁门开关等。6制动装置的选择和设计桥式起重机是一种间歇工作的设备，经常处于起动和制动状态；另外，为了提高生产率，缩短非生产的停车时间，以及准确停车和保证平安，常用电磁抱闸。电磁抱闸是由制动器和制动电磁铁组成，它既是工作装置又是平安装置，是桥式起重机的重要部件之一。平时制动器抱紧制动轮，当起重机工作电动机通电时才松开，因此在任何时候停电都会使制动闸抱紧制动轮，实现机械制动。6.1 制动器按结构和励磁电流分类(1)按结构分为：块式制动器，带式制动器。(2)按励磁电流分：1)交流制动电磁铁单相有MZDI系列；三相有MZSl系列，可以接成星行或三角形与电动机并联。从结构上看，可分为长行程和短行程两种，交流电磁铁的接通次数于它的行程长短有关，当电磁铁开始通电时，气隙大，冲击电流可到达额定电流的1020倍，因而要增加接电次数，就必须调小最大行程，以降低线圈的冲击电流。2)直流制动电磁铁按励磁方式分为：串励电磁铁，于电动机串联，线圈电感小，动作快，但它的吸力受电动机负载电流的影响，很不稳定，所以，在选择电磁铁时，其吸力应有足够的余量，以便在小负载时，仍有足够的吸引力。例如，在提升机构中，应保持在40%In时仍能吸合，移行机构为60%LN其中，IN为额定电流)。因此，串联电磁铁多用于负载变换比拟小的大车和小车移行机构中。由于与电动机串联，在电动机断电时，电磁铁也断电，能立即刹车。所以，串励电磁铁可靠性高。并励电磁铁，于电动机并联，线圈匝数多，电感大，因而动作缓慢，但它的吸力部受负载变化的影响。所以，可靠性没有串励电磁铁高。6.2 制动电磁铁I-线圈2-铁心3-衔铁4-T行杠杆5-固定轴6.三角形杠杆7-杠杆较链轴8-固定轴9-主弹簧10-枢杆Il-上下闸钱链12-弹簧1. .1MZZlA系列电磁铁(1)交流MZSl制动电磁铁本系列电磁铁，衔铁的运动方式为抽吸式直线运动，E铁心上绕有三相励磁线圈，这类电磁铁的特点吸力大，行程长，动作时间长，接电瞬间电流较大，可达15IN,故接电次数不能多，多与重物式制动器配合使用，用于要求制动力矩大的提升机构上。(2)直流短行程MZZlA系列电磁铁本系列制动电磁铁在冶金行业得到广泛的应用，它与带式制动器配合使用，其动作原理如图6.1所示，线圈2装在磁胡内的铁心2上，衔铁3的右端与T形杠杆4饿左端固定在一起，并套在固定轴5上，T形杠杆4的右端与上闸带的左端钱链，下端那么与三角形杠杆6在轴7处相较链。三角形杠杆6的另外两角分别于固定轴8和下闸带的左端较链。T形杠杆，三角形杠杆和主弹簧9套在枢杆10上，上下闸带的右端那么在轴11处相较链。轴H在弹簧12的作用下推向右方。图中所示为衔铁未吸上时制动轮闸位状态。如线圈通电，那么衔铁闭合，轴心7将向右移，T形杠杆4以轴5为心，逆时针转动少许，上闸带上行，而三角形杠杆那么以轴8为心，使得整个闸带离开制动轮，因而松闸，当线圈再断电时，衔铁3释放，在主弹簧9的作用下，使得T形杠杆和三角形杠杆的右端向一起靠拢。因此，上下闸带紧压在制动轮上进行刹车，转动枢杆10上的螺帽可以调整制动力矩的大小。6. 3选择制动电磁铁根据用途和要求(如可靠性，制动时间，接电次数，制动转矩)，可以确定电磁铁的种类，另外还要确定电磁铁的等级，线圈电压和负载持续率，最后才能选出电磁铁的型号和规格。选择方法和步骤如下：11)确定制动转矩。制动器主要事根据制动转矩来选择的，而制动转矩的大小决定与所需的制动时间，允许最大减速，允许制动行程和平安等。(2)根据制动转矩在制动器产品目录中选取制动器，并查处制动器的制动直径D,宽度B和闸瓦行程等，再根据这些数据，求出制动器在制动时所做的功，然后选择与之相应的电磁铁。(3)求制动器在抱闸时所做的功。有的制动器目录中给出闸瓦对制动轮的压力F,如果缺乏数据，可以用下述方法概略求出：Tb=FfD=uFnD(Nm)(6-1)那么尸二，(N)式中，Tb为制动器的制动转矩(Nm),D为ND制动轮直径（m）,Ff为闸瓦与制动轮间的摩擦力（N）,Fn为闸瓦对制动轮的压力（N）,U为闸瓦与制动轮间的摩擦系数，与闸瓦和制动的材料有关，一般系数在0.150.9之间。因此抱闸所做的功为2Fn如考虑杠杆机构的损耗，那么所需的功应为P="竺。14）选出制动电磁铁。抱闸时制动器所做的功，显然等于松闸时电磁铁所做的功。7主钩升降机构的控制线路分析由于拖动主钩升降机构的电动机容量较大，不适用于转子三相电阻不对称调速，因此采用主令控制器LK-12/90型和PQRlOA系列控制屏组成的磁力控制器来控制主钩升降，并将尺寸较小的主令控制器安装在驾驶室，控制品安装在大车顶部。采用磁力控制器控制后，由于是用主令控制器的触点来控制接触器，再由接触器的触点控制电动机，要比用凸轮控制器直接接通主电路更为可靠，维护方便，减轻了操作强度。同时，由于用了接触器触点来控制绕线转子感应电动机转子电阻的切换，不受控制器触点数量和容量的限制。转子可以串入对称电阻，对性切换，可获得教好的调速性能，更好地满足起重机的要求，因此适用于频繁的工作状态。但磁力控制器控制系统的电气设备比凸轮控制器投资大，且复杂得多，因此，多用于主钩升降机构上。图7.1为LK-12/90型主令控制器与PQRlOA系列控制屏组成的磁力控制器控制原理图。图中，主令控制器SA有12对触点，提升与下降各有6个位置。通过主令控制器这12对触点的闭合与分断来控制电动机定子电路和转子电路的接触器，并通过这些接触器来控制电动机的各种状态，拖动主钩按不同的速度提升和下降，由于主令控制器为手动操作，所以电动机工作状态变化由操作者掌握。图7.1磁力控制器控制原理图图7.1中KM1、KM2为控制电动机正转和反转运行的接触器;KM3为控制三相制动电磁铁YB的接触器，称为制动接触器；KM4、KM5为反接制动接触器，控制反接制动电阻IR和2R；KM6-KM9为起动加速接触器，用来控制电动机转子外加电阻的切除和串入，电动机转子电路串有7段三相对称电阻，其两段1R、2R为反接制动限流电阻，3R6R为起动加速电阻，7R为常接电阻，用来软化机械特性。SQ1>SQ2为上升和下降的极限限位开关。7.1线路工作情况当合上电源开关QSl和QS2,主令控制器手柄置于“0”位时，零压继电器KV线圈通电并自锁，为电动机起动做好准备。提升重物线路工作情况提升时主令控制器的手柄有6个位置。当主令控制器SA的手柄扳到“上1”位置时，触点SA3、SA4、SA7闭合。SA3闭合，将提升限位开关SQl串联于提升控制电路中，实现提升限位保护。SA4闭合，制动接触器KM3通电吸合，接触制动电磁铁YB,松开电磁抱闸。SA6闭合，正转接触器KMl通电吸合，电动机定子接上正向电源，正转提升，线路串入KM2动断触点为互锁触点，与自锁触点KMl并联的动断连锁触点KM9用来防止接触器KMl在转子中完全切除起动电阻时通电。KM9动断辅助触点的作用是互锁，防止当KM9通电，转子中起动电阻全部切除时，KMl通电，电动机直接起动。SA7闭合，反接制动接触器KM4通电吸合，切除转子电阻IR0此时，电动机运行在图7.2机械特性曲线1上，由于这条特性对应的起动转矩较小，一般吊不起重物，只作为张紧钢丝绳，消除吊钩传动系统齿轮间隙的预备起动机。当主令控制器手柄扳倒“上2”位置时，除“1”位置已闭合的触点仍然闭合外，SA8闭合，反接制动器KM5通电吸合，切除转子电阻2R,转矩略有增加，电动机加速，运行在图14机械特性曲线2上。同样，将主令控制器手柄从提升“2”位依次扳到3、4、5、6位置时，接触器KM6>KM7、KM8>KM9依次通电吸合，逐级短接转子电阻，其通电顺序由上述接触器线圈电路的动合触点KM6、KM7、KM8得以保证，相对应的机械特性曲线为图7.2中的3、4、5、6。由此可知，提升时电动机均工作电动状态，得到5种提升速度。下降重物时线路工作情况下降重物时，主令控制器也有6个位置，但根据重物的重量，可使电动机工作在不同的状态。假设重物下降，要求低速，电动机定子为正转提升方向接电，同时在转子电路串接大电阻，构成电动机倒拉反接制动状态。这一过程可用图7.2中“J”、“1”、“2”位置来实现，称为制动下降位置。假设为空钩或轻载下降，当重力矩缺乏以克服传动机构的摩擦力矩时，可以使用电动机定子反向接电，运行在反向电动状态，使用电磁转矩和重力矩共同作用克服摩擦力矩，强迫下降。这一过程可用“3”、“4”、“5”位置来实现，称为强迫下降位置，具体线路工作情况如下：图7.2磁力控制器控制的电动机机械特性(1)制动下降1)当主令控制器手柄扳向“J”位置时，触点SA4断开，KM3断电释放，电磁抱闸将主钩电动机闸住。同时触点SA3、SA6、SA7、SA8闭合。SA3闭合，提升限位开关QSl串接在控制电路中。SA6闭合，正向接触器KMI通电吸合，电动机按正转提升相序接通电源，又由于SA7、SA8闭合使KM4、KM5通电吸合，短接转子中的电阻IR和2R,由此产生一个提升方向的电磁转矩，与向下方向的重力转矩相平衡，配合电磁抱闸牢牢地将吊钩及重物闸住。所以，“J”一般用于提升重物后，稳定