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第4章 起重机的电气控制
本章要点
了解起重机的有关结构、运动形式和拖动要求等基础知识
分析起重机的电路，理解起重机控制方案
明确起重机的保护方法和实施过程
4.1桥式起重机概述
通用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”，是一种横架在固定跨间上空用来吊运各种物件的设备。外型如图。
1-操纵室
2-辅助滑线架
3-交流磁力控制盘
4-电阻箱
5-起重小车
6-大车拖动电动机
7-端梁
8-主滑线
9-主梁
4.1.1 桥式起重机的主要结构和运动形式
1．桥架
桥架是桥式起重机的基本构件，它由主梁、端梁、走台等部分组成。主梁横跨在车间中间。主梁两端连有端梁，在两主梁外侧安有走台。在一侧的走台上装有大车移行机构，使桥架可沿车间长度方向的导轨移动。在另一侧走台上装有小车的电气设备，即辅助滑线。在主梁上方铺有导轨，供小车移动。
1-操纵室
2-辅助滑线架
3-交流磁力控制盘
4-电阻箱
5-起重小车
6-大车拖动电动机
7-端梁
8-主滑线
9-主梁
2．大车移动机构
大车移动机构由大车驱动电动机、传动轴、联轴节、减速器、车轮及制动器等部件构成。拖动方式有集中拖动与分别拖动两种。集中拖动是由一台电动机经减速机构驱动两个主动轮；而分别拖动则由两台电动机分别驱动两个主动轮。后者自重轻，安装调试方便，实践证明使用效果良好。目前我国生产的桥式起重机大多采用分别拖动。
1-操纵室
2-辅助滑线架
3-交流磁力控制盘
4-电阻箱
5-起重小车
6-大车拖动电动机
7-端梁
8-主滑线
9-主梁
3．小车
小车安放在桥架导轨上，可顺车间宽度方向移动。小车主要由小车架、小车移动机构和提升机构等组成。小车移动机构由小车电动机、制动器、联轴节、减速器及车轮等组成。小车电动机经减速器驱动小车主动轮，拖动小车沿导轨移动，由于小车主动轮相距较近，故由一台电动机驱动。
1-操纵室
2-辅助滑线架
3-交流磁力控制盘
4-电阻箱
5-起重小车
6-大车拖动电动机
7-端梁
8-主滑线
9-主梁
4．提升机构
提升机构由提升电动机、减速器、卷筒、制动器、吊钩等组成。提升电动机经联轴节、制动轮与减速器连接，减速器的输出轴与缠绕钢丝绳的卷筒相连接，钢丝绳的另一端装有吊钩，当卷筒转动时，吊钩就随钢丝绳在卷筒上的缠绕或放开而上升与下降。对于起重量在15 t及以上的起重机，备有两套提升机构，即主钩与副钩。
1-操纵室
2-辅助滑线架
3-交流磁力控制盘
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6-大车拖动电动机
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5．操纵室
操纵室是操纵起重机的吊舱，又称驾驶室。操纵室内有大、小车移行机构控制装置、提升机构控制装置以及起重机的保护装置等。操纵室一般固定在主梁的一端，也有少数装在小车下方随小车移动的。操纵室上方开有通向走台的舱口，供检修大车与小车机械及电气设备时人员上下用。
1-操纵室
2-辅助滑线架
3-交流磁力控制盘
4-电阻箱
5-起重小车
6-大车拖动电动机
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8-主滑线
9-主梁
桥式起重机的运动形式有三种：
①起重机由大车电动机驱动沿车间两边的轨道作纵向前后运动；
②小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架上的轨道作横向左右运动；
③在升降重物时由起重电动机驱动作垂直上下运动。
这样桥式起重机就可实现重物在垂直、横向、纵向三个方向的运动，把重物移至车间的不同位置，完成车间内的起重运输任务。
1-操纵室
2-辅助滑线架
3-交流磁力控制盘
4-电阻箱
5-起重小车
6-大车拖动电动机
7-端梁
8-主滑线
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4.1.2 桥式起重机主要技术参数
（1）起重量
起重量又称额定起重量，是指起重机实际允许起吊的最大负荷量，以t（吨）为单位。国产的桥式起重机系列其起重量有5 t、10 t（单钩）、15/3 t、20/5 t、30/5 t、50/10 t、75/20 t、100/20 t、125/20 t、150/30 t、200/30 t、250/30 t（双钩）等多种。数字的分子为主钩起重量，分母为副钩起重量。如20/5t起重机是指主钩的额定起重量为20t，副钩的额定起重量为5t。
桥式起重机按照起重量可分为三个等级，5~10t为小型，10~50t为中型，50t以上为重型起重机。
（2）跨度
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称为跨度，以m为单位。国产桥式起重机的跨度有10.5 m、13.5 m、16.5 m、19.5 m、22.5 m、25.5 m、28.5 m、31.5 m，每3 m为一个等级。
（3）提升高度
起重机吊具或抓取装置的上极限位置与下极限位置之间的距离，称为起重机的提升高度，以m为单位。常用的提升高度有12/16 m、12/14 m、12/18 m、16/18 m、19/21 m、20/22 m、21/23 m、22/26 m、24/26m等几种。其中分子为主钩提升高度，分母为副钩提升高度。
（4）运行速度
运行速度指运行机构在拖动电动机额定转速下运行的速度，以m/min为单位。小车运行速度一般为40~60m/min，大车运行速度一般为100~135 m/min。
（5）提升速度
提升机构的提升电动机以额定转速取物上升的速度，一般不超过30 m/min，依货物性质、重量、提升要求来决定。
（6）通电持续率
桥式起重机通电持续率为工作时间与周期时间之比，一般一个周期为10min，标准的通电持续率规定一般为15%、25％、40％、60％四种。通电持续率反映了起重机的工作繁重程度，用FC％表示。
（7）工作类型
起重机按其载荷率和工作繁忙程度可分为轻级、中级、重级和特重级四种工作类型。
1）轻级：工作速度低，使用次数少，满载机会少，通电持续率为15％，用于不紧张及繁重工作的场所，如在水电站、发电厂中用作安装检修用的起重机。
2）中级：经常在不同载荷下工作，速度中等，工作不太繁重，通电持续率为25％，如一般机械加工车间和装配车间用的起重机。
3）重级：工作繁重，经常在重载荷下工作，通电持续率为40％，如冶金和铸造车间内使用的起重机。
4）特重级：经常起吊额定负荷，工作特别繁忙，通电持续率为60％，如冶金专用的桥式起重机。
起重量、运行速度和工作类型是桥式起重机最重要的三个参数。
4.1.3 桥式起重机对电力拖动的要求
1．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％。重复短时工作制的特点是电动机较频繁地通、断电，经常处于启动、制动和反转状态，而且负载不规律，允许过载运行。因此，要求电动机有较强的过载能力。
（2）有较大的启动转矩
起重电动机往往是带负载启动，因此要求有较好的启动性能，即启动转矩大，启动电流小。
（3）能进行电气调速
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启动和调速。
（4）能适应较恶劣的工作环境和机械冲击
电动机应采用封闭式，要求有坚固的机械结构，采用较高的耐热绝缘等级。
根据以上要求，专门设计了起重用的交流异步电动机，型号为YZR（绕线型）和YZ（笼型）系列，这类电动机具有过载能力强、启动性能好、机械强度大和机械特性较软的特点，能够适应起重机工作的要求。起重电动机在铭牌上标出的功率均为FC=25％时的输出功率。
2．电力拖动系统的构成及电气控制要求
桥式起重机的电力拖动系统由3~5台电动机所组成：
1）小车驱动电动机1台。
2）大车驱动电动机1~2台：大车如果采用集中驱动，则只有1台大车电动机；如果采用分别驱动，则由2台相同的电动机分别驱动左、右两边的主动轮。
3）起重电动机1~2台：单钩的小型起重机只有1台起重电动机；对于15 t以上的中型和重型起重机，则有2台（主钩和副钩）起重电动机。
桥式起重机电力拖动及其控制的主要要求是：
1）主钩能够快速升降，以减少辅助工时。轻载时的提升速度应大于额定负载时的提升速度。
2）有一定的调速范围。普通的起重机调速范围（高低速之比）一般为3：1，要求较高的则要达到（5~10）：1。
3）有适当的低速区。在刚开始提升重物或重物下降至接近预定位置时，都应低速运行。因此要求在30％额定速度内分成若干低速挡以供选择。同时要求由高速向低速过渡时应逐级减速以保持稳定运行。
4）提升的第一挡为预备挡，用以消除传动系统中的齿轮间隙，并将钢丝绳张紧，以避免过大的机械冲击。预备级的启动转矩一般限制在额定转矩的50％以下。
5）起重电动机负载的特点是位能性反抗力矩（即负载转矩的方向并不随电动机的转向而改变），因此要求在下放重物时起重电动机可工作在电动机状态、反接制动或再生发电制动状态，以满足对不同下降速度的要求（详见后面对起重机控制电路的分析）。
6）为确保安全，要求采用电气和机械双重制动，既可减轻机械抱闸的负担，又可防止因突然断电而使重物自由下落造成事故。
7）要求有完备的电气保护与联锁环节。例如：要有短时过载的保护措施，由于热继电器的热惯性较大，因此起重机电路多采用过流继电器作过载保护；要有零压保护；行程终端限位保护等等。
4.2 凸轮控制器及其控制电路
4.2.1 凸轮控制器的结构
凸轮控制器是一种大型手动控制电器，是起重机上重要的电气操作设备之一，用以直接操作与控制电动机的正反转、调速、启动与停止。
凸轮控制器从外部看，由机械结构、电气结构、防护结构等三部分组成。其中手轮、转轴、凸轮、杠杆、弹簧、定位棘轮为机械结构。触点、接线柱和接线板等为电气结构。而上下盖板、外罩及灭弧罩等为防护结构。
当转轴在手轮扳动下转动时，固定在轴上的凸轮同轴一起转动，当凸轮的凸起部位顶住滚子时，便将动触点与静触点分开；当转轴带动凸轮转动到凸轮凹处与滚子相对时，动触点在弹簧作用下，使动静触点紧密接触，从而实现触点接通与断开的目的。
在方轴上可以叠装不同形状的凸轮块，以使一系列动触点按预先安排的顺序接通与断开。将这些触点接到电动机电路中，便可实现控制电动机的目的。
4.2.2 凸轮控制器的型号与主要技术参数
常用的国产凸轮控制器有KTl0、KTl2、KTl4、KTl6等系列，以及KTJ1-50/1、KTJl-50/5、KTJl-80/1等型号。凸轮控制器的型号及意义为：
凸轮控制器按重复短时工作制设计，其FC=25％。
KTl4系列凸轮控制器的主要技术参数见表4-1，
其中KT14-25J/1、KTl4-60J/1型可用于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；
KTl4-25J/3型可用于控制一台笼型三相异步电动机的正反转；
KTl4-60J/4型可用于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
型号 额定电压/V 额定电流/A 工作位置 FC=25%时所控制的电动机最大功率/KW 额定操作频率/（次/h） 最大工作周期/min
左旋 右旋
KT14-25J/1 380 25 5 5 11.5 600
10
KT14-25J/2 5 5 2×6.3
KT14-25J/3 1 1 8
KT14-60J/1 60 5 5 32
KT14-60J/2 5 5 2×16
KT14-60J/4 5 5 2×25
表4-1 KTl4系列凸轮控制器的主要技术参数
凸轮控制器控制的电路
凸轮控制器控制电路以其圆柱表面的展开图来表示。
由图可见，凸轮控制器有编号为1~12的12对触点，以竖画的细实线表示；
而凸轮控制器的操作手轮右旋（控制电动机正转）和左旋（控制电动机反转）各有5个挡位，加上一个中间位置（称为“零位”）共有11个挡位，用横画的细虚线表示；
每对触点在各挡位是否接通，则以在横竖线交点处的黑圆点表示。有黑点的表示接通，无黑点的则表示断开。
M2为小车驱动电动机，采用绕线转子三相异步电动机，在转子电路中串入三相不对称电阻R2，用作启动及调速控制。
YB2为制动电磁铁，其三相电磁线圈与M2（定子绕组）并联。
QS为电源引入开关，KM为控制电路电源的接触器。
KA0和KA2为过流继电器，其线圈（KA0为单线圈，KA2为双线圈）串联在M2的三相定子电路中，而其常闭触点则串联在KM的线圈支路中。
1．电动机定子电路
在每次操作之前，应先将凸轮控制器QM2置于零位，由图可见QM2的触点10、11、12在零位接通；
然后合上电源开关QS，按下启动按钮SB，接触器KM线圈通过QM2的触点12通电，KM的三对主触点闭合，接通电动机M2的电源，然后可以用QM2操纵M2的运行。
QM2的触点10、11与KM的常开触点一起构成正转和反转时的自锁电路。
凸轮控制器QM2的触点1~4控制M2的正反转，
由图可见触点2、4在QM2右旋的五挡均接通，M2正转；
而左旋五挡则是触点1、3接通，按电源的相序M2为反转；在零位时4对触点均断开。
4对触点均装有灭弧装置，以便在触点通断时，能更好地熄灭电弧。
2．电动机转子电路
凸轮控制器QM2的触点5~9用以控制M2转子外接电阻R2。由图可见这五对触点在中间零位均断开，而在左、右旋各五挡的通断情况是完全对称的。在（左、右旋）第一挡触点5~9均断开，三相不对称电阻R2全部串入M2的转子电路，此时M2的机械特性最软（机械特性的曲线1）；置于第二、三、四挡时触点5、6、7依次接通，将R2逐级不对称地切除，对应的机械特性曲线为机械特性的曲线2、3、4，可见电动机的转速逐渐升高；
当置第五挡时触点5~9全部接通，R2全部被切除，M2运行在自然特性曲线5上。
凸轮控制器控制提升电动机机械特性
电路如果用于控制起重机吊钩的升降，则升、降的控制操作。
（1）提升重物
此时起重电动机为正转（凸轮控制器右旋），对应为图中第Ⅰ限的五条曲线。第一挡（曲线1）的启动转矩很小，是作为预备级，用于消除传动齿轮的间隙并张紧钢丝绳；在二至五挡提升速度逐渐提高（见图第Ⅰ象限中的垂直虚线）。
（2）轻载下放重物
此时起重电动机为反转（凸轮控制器左旋），对应为图中第Ⅲ象限的五条曲线。
因为下放的重物较轻，其重力矩TW不足以克服摩擦转矩Tf，则电动机工作在反转电动机状态，电动机的电磁转矩T与Tw方向一致迫使重物下降（Tw+T>Tf），在不同的挡位可获得不同的下降速度（见图中第Ⅲ象限中的垂直虚线b）。
（3）重载下放重物
此时起重电动机仍然反转，但由于负载较重，其重力矩Tw与电动机电磁转矩T，方向一致而使电动机加速，当电动机的转速大于同步转速n0时，电动机进入再生发电制动工作状态，其机械特性曲线为图第Ⅲ象限第5条曲线在第Ⅳ象限的延伸，T与Tw方向相反而成为制动转矩。
由图可见在第Ⅳ象限的曲线l、2、3比较陡直，因此在操作时应将凸轮控制器的手轮从零位迅速扳至第五挡，中间不允许停留，在往回操作时也一样，应从第五挡快速扳回零位，以免引起重物高速下降而造成事故（见图中第Ⅳ象限中的垂直虚线c）。
在下放重物时，不论是重载还是轻载，该电路都难以控制低速下降。因此在下降操作中如需要较准确的定位时，可采用点动操作的方式，即将控制器的手轮在下降（反转）第一挡与零位之间来回扳动以点动控制起重电动机，再配合制动器便能实现较准确的定位。
3．保护电路
有欠电压、零电压、零位、过电流、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，其主触点和自锁触点都断开，从而切断电源。
2）零电压保护与零位保护。采用按钮SB启动，SB常开触点与KM的自锁常开触点相并联的电路，都具有零电压（失电压）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。在此基础上，由图可见，采用凸轮控制器控制的电路在每次重新启动时，还必须将凸轮控制器旋回中间的零位，使触点12接通，才能够按下SB接通电源，这就防止在控制器还置于左右旋的某一挡位、电动机转子电路串入的电阻较小的情况下启动电动机，造成较大的启动转矩和电流冲击，甚至造成事故。这一保护作用称为“零位保护”。触点12只有在零位才接通，而其他十个挡位均断开，称为零位保护触点。
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的常闭触点串联在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SQl、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，其常闭触点分别串联在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。
4.3 主令控制器的控制电路
主令控制器的控制电路是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。
提升机构PQR10B主令控制电路图
电路采用LK1-12/90型主令控制器操作。该控制器有12对触点，在提升与下降时各有6个工作位置，通过控制器操作手柄置于不同工作位置，使12对触点相应闭合或断开，进而控制电动机定子电路与转子电路接触器，实现电动机工作状态的改变，使物品获得上升与下降的不同速度。主令控制器为手动操作，电动机工作状态的变换由操作者掌握。
KMl、KM2用以换接电动机定子电源相序，实现电动机正、反转。制动接触器KM3控制电动机三相电磁铁YB。在电动机转子电路中设有7段对称连接的转子电阻，其中前两段R1，R2为反接制动电阻，分别由反接制动接触器KM4、KM5控制；后4段R3~R6为启动加速电阻，由加速接触器KM6~KM9控制；最后一段R7为固定接入的软化特性用的电阻。当主令控制器手柄处于不同控制挡位时，获得相应的机械特性。
PQRl0B型主令控制器控制电动机机械特性
主令控制器SA手柄置于“0”位，合上开关QSl、QS2，此时零电压继电器KHV线圈通电并自锁，实现零电压保护，并为启动做准备。
4.3.1提升重物的控制
控制器提升控制共有6个挡位，在提升各挡位上，触点SA3、SA4、SA6与SA7都闭合，于是将上升行程开关SQ接入，实现上升限位保护；接触器KM3、KMl、KM4始终通电吸合，于是电磁抱闸松开，短接R1电阻，电动机按提升相序接通电源，产生提升方向电磁转矩，在上升“1”位启动转矩小，作为消除齿轮间隙的预备启动级。
当主令控制器手柄依次扳到上升“2”位至上升“6”位时，控制器触点SA8-SAl2依次相继闭合，接触器KM5~KM9依次通电吸合，将各段转子电阻逐级短接，于是获得机械特性图中第Ⅰ象限中的第1至第6条机械特性。可根据各类负载进行起升操作。
4.3.2下降重物的控制
主令控制器在下降控制时也有6个挡位，但在前3个挡位，正转接触器KMl通电吸合，
电动机仍以提升相序接线，产生向上的电磁转矩。只有在下降后3个挡位，反转接触器KM2才通电吸合，电动机产生向下的电磁转矩。所以，前3个挡位为倒拉反接制动下降，而后3个挡位为强力下降。
下降“1”为预备挡，此时SA4断开，KM3断电释放，制动器未松开；SA6、SA7、SA8闭合，KM4、KM5、KMl通电吸合，电动机转子短接电阻R1、R2，定子按提升相序接通电源，但此时由于制动器未打开，故电动机并不启动旋转。该挡位是为适应提升机构由上升变换到下降，消除因机械传动间隙对机构的冲击而设的。所以此挡不能停顿，必须迅速通过该挡，以防由于电动机在制动状态下时间过长而烧毁电动机。
下降“2”挡是为重载低速下放而设的。此时SA6、SA4、SA7闭合，KM1、KM3、KM4通电吸合，制动器打开，电动机转于串入电阻R2~R7，定子按起升相序接线，在重载时获得倒拉反接制动低速下放。如图4-5中，在TL*=1时，电动机启动转矩标幺值为0.67，所以控制器手柄置于下降“2”挡位时，将稳定运行在A点上，低速下放重物。
下降“3”挡是为中型载荷低速下放而设的。在该挡位时，控制器触点SA6、SA4闭合，接触器KMl、KM3通电吸合，此时电动机转子串入全部电阻，制动器松开，电动机定子按提升相序接线，但由于电动机此时启动转矩标幺值为0.33，当TL*=0.6时，在中型载荷作用下电动机按下降方向运转，获得倒拉反接制动下降，如图4-5中，电动机稳定工作在B点。
在以上制动下降的3个挡位，SA3始终闭合，将上升行程开关SQ接入，目的在于对吊物重量估计不准，如将中型载荷误认为重型载荷而将控制器手柄置于下降“2”挡时，将发生重物不但不下降反而上升而运行在图4-5中的C＇点，按nc＇速度上升，起上升限位作用。另外，在下降“2”与“3”挡位时还应注意，对于TL*<0.33时，不应将控制器手柄在此停留。因为此时电动机启动转矩都大于TL*，将出现不但不下降反而上升的现象。
控制器手柄在下降“4”、“5”、“6”挡位时为强力下降。此时，控制器触点SA2、SA5、SA4、SA7与SA8始终闭合。接触器KM2、KM3、KM4、KM5通电吸合，制动器打开，电动机定子按下降相序接线，转子短接两段电阻R1、R2启动旋转，电动机工作在反转电动状态。此时重力负载转矩小于摩擦转矩，不能下降，必须强使它下放。
当控制器手柄扳至下降“5”挡位时，触点SA9闭合，接触器KM6通电吸合，短接电阻R3，电动机转速升高；当控制器手柄扳至下降“6”挡位时，触点SA10、SA11、SA12都闭合，接触器KM7、KM8、KM9通电吸合，电动机转子只串入一段常串电阻R7运行，获得如图8-5低于同步转速的下放速度。
4.4 运行机构的电气控制
大车与小车运行机构在工作中要求有一定的调速范围，能获得几挡运行速度。它安有制动器与限位行程开关，设有能吸收车体运动动能的缓冲器，其电气控制有凸轮控制型控制电路与POY系列主令控制电路。
小车运行机构采用KT14-25J/1型凸轮控制器，大车运行机构采用KT14-25J/2型凸轮控制器。
下面仅以PQY系列主令控制器电路为例进行分析。
PQY系列运行机构控制电路按控制电动机台数和线路特征分为4种：PQYl型：控制1台电动机；PQY2型：控制2台电动机；PQY3型：控制3台电动机，允许1台电动机单独运转；PQY4型：控制4台电动机，分成两组，允许每组电动机单独运转。
4.4.1 PQY2型主令控制电路
电路特点如下： 1）可逆对称电路。 2）主令控制器档数为3-0-3，6个回路。
3）电动机转子串接启动与调速电阻级数（不包括软化级）按电动机功率分为两种： ①100kW及以下时为四级；第一、二级由主令控制器手动控制，后两级由继电器接触器控制自动切除，其延时继电器延时整定为3s、1.5s或2s、1s。②电动机功率为125kW及以上时为五级，第一、二级是手动切除，其余各级为自动切除，其延时整定值为3s、1.5s、0.75s或2s、1s、0.5s。
POY2型主令控制电路中电动机的机械特性
图中T*=1.25、0.5时，对应R*=0.8、2；
4）制动器驱动元件没有专门接触器控制，而是由电动机正、反转接触器KMl、KM2主触点控制，它与电动机同时通电与断电。
主令控制器反向第一挡为反接制动停车。如要快速停车，可将手柄由正转第一位推向反转第一位。这时，在转子回路中串入全部电阻，因此电流不会超过容许值，由图8-7可见，当电动机转速由a点过渡到反接制动特性b点，转速快接近零时，即c点，迅速将手柄扳回“0”位。SQl、SQ2为正反向限位开关。
4.5 桥式起重机电气设备的维护与修理
4.5.1起重机的供电特点
交流起重机电源由公共的交流电网供电，由于起重机的工作是经常移动的，因此其与电源之间不能采用固定连接方式，对于小型起重机供电方式采用软电缆供电，随着大车或小车的移动，供电电缆随之伸展和叠卷。
对于一般桥式起重机常用滑线和电刷供电。
三相交流电源接到沿车间长度方向架设的三根主滑线上，再通过电刷引到起重机的电气设备上，首先进入驾驶室中的保护盘上的总电源开关，然后再向起重机各电气设备供电。
对于小车及车上的提升机构等电气设备，则经桥梁另一侧的辅助滑线来供电。
4.5.2 电路的构成
10t交流桥式起重机只有一个吊钩，但大车采用分别驱动，所以共有四台绕线式异步电动机拖动。起重电动机M1、小车驱动电动机M2、大车驱动电动机M3和M4；分别由三只凸轮控制器控制；
QM1控制M1、QM2控制M2、QM3同步控制M3与M4；R1~R4分别为四台绕线式异步电动机转子电路串入的调速电阻器；YB1~YB4则分别为四台绕线式异步电动机的制动电磁铁。三相电源由QS1引入，并由KM控制。过流继电器KA0~KA4提供过流保护，其中KA1~KA4为双线圈，分别保护M1、M2、M3、M4；KA0为单线圈，作总电源的过流保护。
4.5.3 保护电路
保护电路主要是KM的线圈支路，该电路具有欠电压、零电压、零位、过流、行程终端限位保护和安全保护共六种保护功能。
KA0~KA4为五只过电流继电器的常闭触点；SA1仍是事故紧急开关；SQ6是舱口安全开关，SQ7和SQ8是横梁栏杆门的安全开关，平时驾驶舱门和横粱栏杆门都应关好，将SQ6、SQ7、SQ8都压合；若有人进入桥架进行检修时，这些门开关就被打开，即使按下SB也不能使KM线圈支路通电；
与SB相串联的是三只凸轮控制器的零位保护触点：QM1、QM2的触点12和QM3触点17。因为三只凸轮控制器分别控制吊钩、小车和大车作垂直、横向和纵向共六个方向的运动，除吊钩下降不需要提供限位保护之外，其余五个方向都需要提供行程终端限位保护，相应的行程开关和凸轮控制器的常闭触点均串入KM的自锁触点支路之中。
4.5.4交流桥式起重机电器设备的维护和修理
1．电源
交流桥式起重机一般由主钩、副钩、大车和小车四部分组成。
大车的轨道敷在车间两侧柱子上，可以沿车间纵向移动；
小车在大车上的轨道作横向移动，主钩和副钩都装在小车上。
交流起重机的电源为380伏，用滑触线和电刷供电。
电源有三根主滑触线通过电刷引进起重机驾驶室内的保护控制屏上。
三根主滑触线沿平行大车轨道方向敷设在厂房的一侧。
提升机构、小车上的电动机、电磁抱闸的电源是由架设在大车轨道的辅助滑触线供给的。
转子电阻也是通过辅助滑触线与电动机连接的。滑触线通常是用圆钢、角钢、V形钢或工字钢制成。
2．电气设备及保护装置
（1）电气设备
1）电气设备大车两侧的主动机分别由两台规格相同的电动机M3和M4拖动。用一台凸轮控制器QM3控制。两台电动机定子绕组接在同一电源上；YB3、YB4为制动电磁铁；SQ7和SQ8作前后两个方向的终端保护。
2）小车又一台电动机M2拖动，用一台凸轮控制器QM2控制，YB2为制动电磁铁；行程开关SQ5和SQ6为小车左右两个方向的终端保护。
3）主钩提升用一台电动机M1拖动，由凸轮开关QM1控制，YB1为制动电磁铁，SQ4为提升限位开关。
（2）保护装置
①整个电动机电路和各控制电路均用熔断器作短路保护。
②每台电动机均由各自的过流继电器作保护。
③为保障维修人员的安全，在驾驶舱口门盖及横梁栏杆门上分别装有SQ1、SQ2、SQ3安全行程开关。只要舱门打开，起重机的全部电动机都不能启动运行，保证了人生安全。
④起重机有零位联锁，所有控制器的手柄必须全部置于零，按启动按钮，起重机才能运行。
⑤驾驶室的保护控制屏上装一支串联在主接触器KM1线圈电路中的单刀单投紧急开关SA2。
3．维护保养内容
1）电动机部分。检查电动机前后轴承及机身有无过热现象；定期清扫电动机的电刷部分；转子与电刷间有无卡阻及发热后卡阻现象；电刷的铜接线间在震动时有无相碰；各电源线的接线螺栓有无松动现象；电动机运行时有无不正常的声音。
2）电磁制动器。电动机运行时电动机有无卡阻现象；电磁线圈是否过热（不超过105℃）及有无异味；抱闸刹车片有无太松及太紧现象；弹簧撑板螺栓及各调整螺栓是否松动；电磁线圈的接线螺栓是否松动。
3）控制器。用砂纸磨去各静、动触头上的电弧痕迹；调整各弹簧螺栓，使各个触头之间有良好的接触；用清洁的干布擦净开关内部的积尘与铜屑；在导线连接处、固定触头处涂上适量的凡士林油；检查各导线的接头是否松动，固定螺栓是否拧紧；在操作手柄活动处加适当的润滑油。
4）限位开关。试验各限位开关是否起保护作用；检视开关进线孔是否堵塞（防止金属屑飞入）；在操作机构内加少量润滑油；必要时打开罩盖消除内部积尘。
5）滑触线。用压缩空气吹去滑触线及绝缘子上的灰尘；检查各绝缘子上有无裂纹和破碎现象；各接头处的螺栓是否松动，导线是否磨损；集电器在移动时有无碰撞现象；集电器在移动时是否跳动。
6）保护盘及磁力控制屏。检查闸刀开关的刀片是否发热，是否紧密，接触器线圈是否发热；用砂纸打光接触器触头上的电弧痕迹；检查各接线螺栓及接线头有无松动；用干布擦去屏面的灰尘；调整和平整辅助触头的接触面。
7）电阻器。检视电阻器各片有无过热现象；检查各电阻片接线头的螺栓是否松动；擦净四周绝缘子，并检查有无裂纹；用压缩空气吹去电阻片上的灰尘；检视各电阻片是否断裂和相碰。
4．小修修理工艺
1）电动机修理工艺。测量电动机转子、定子的绕组对地的绝缘电阻（定子大于0.5MΩ，转子大于0.25 MΩ）；测量电动机定子绕组的相间绝缘电阻；检查集电环有无凹凸不平痕迹及过热现象；检查电刷是否磨损，与集电环接触是否吻合；电刷接线是否相碰，电刷压力是否适当；前后轴承有无漏油及过热现象；用塞尺测量电动机的电磁气隙，上下左右不超过10％；用扳手拧紧电动机各部分的螺栓及地脚螺栓；用汽油拭净电动机内的油污。
2）电磁制动器的修理工艺。测量线圈对地的绝缘电阻应大于0.5MΩ；检查制动电磁铁上下活动时与线圈内部芯子是否发生摩擦；检查制动电磁铁上下部铆钉是否裂开；检查缓冲器是否松动；检查制动器刹车片衬料是否磨损太多，超过50％时应更换；检查并更换制动器各开口销子与螺栓等；检查制动器闸轮表面是否光滑，并用汽油清洗表面，除去污物；制动系统各联杆动作是否准确灵活，并在各部分加润滑油；检查各制动器闸瓦张开时与闸轮两侧空隙是否相等；重新校准制动器各部位的螺栓和弹簧。
3）凸轮控制器和主令控制器的修理。测量各导电触头部分对地绝缘电阻应大于0.5MΩ；更换磨损严重的动触头和静触头；刮净消弧罩内的电弧铜屑及黑灰；调整各静动触头的接触面使其在一直线上，各触头的压力相等；手柄转动灵活，不得过松和卡住；检查棘轮机构和拉簧部分；检查各凸轮片是否磨损严重，并调换；用砂布擦去动、静触头的弧痕；调整或更换主令控制器动触头的压簧；给各传动部分加一些润滑油。
4）保护屏和控制屏的修理工艺。检查并更换弧坑很深的触头；刮净灭弧罩内的电弧痕和黑灰；测量电磁线圈与铁心的绝缘电阻；用汽油擦净接触器底板上的污垢；测量接触器三触头及触头对地间的绝缘电阻；检查进线熔断器及熔体；用砂纸擦静刀口的电弧痕，并在刀口各处涂上工业凡士林；在电磁铁口上稍涂点工业凡士林；往各传动部分稍加润滑机油；检查并拧紧大小螺栓。
5）行程开关和安全开关修理工艺。测量接线板（接线柱）对地的绝缘电阻；检查开关内的动、静触头，并且用砂纸打光；调整开关平衡锤及传动臂的角度；给各传动机构上加适当润滑油。
6）滑触线修理工艺。测量各滑触线对地的绝缘电阻；拭净并检查绝缘子的表面情况；用钢丝刷及粗砂纸磨去滑触线的弧坑及不平处；检查或更换集电器架上的集电极与导线间的连接线；检查或更换集电极压板上的开口销子；检查并拧紧各绝缘穿心螺栓及导线接头螺栓。
7）电阻器的修理工艺。拧紧电阻器四周的压紧螺栓，并检查四周的绝缘子；测定电阻对地的绝缘电阻；用长柄刷除去电阻片的金属氧化物及铁锈；向各间距较大的铸铁电阻片中添入薄石棉布；拧紧各接线螺栓及四周的地脚螺栓。
5. 保养及检修实训
（1）参观桥式电力起重机。
（2）在司机的配合下按保养内容对交流桥式起重机进行保养检查。
（3）在教师的指导下按小修项目内容对交流桥式起重机进行检修。
6．注意事项
（1）实训前要备好保养和修理工具。如旋凿、扳手、钢丝钳、钢丝刷、长毛刷、砂纸、细齿锉刀和摇表等。
（2）保养和检修要按项目内容认真进行。
（3）要作好小修记录。
（4）保养和检修必须在起重机停止工作，且在切断总电源时进行，不准带电操作。
（5）操作时要注意安全。
4.6桥式起重机的通电试车及故障检测技能训练
4.6.1桥式起重机的通电试车
1.实训目的
1）了解桥式起重机电气控制线路的读图方法。
2）掌握控制电路的分析方法、机械特性与电气控制配合关系及保护环节。
3）培养典型设备的安装及调试能力、对线路进行故障判断及排除的能力。
2.所需材料及工具
控制电路图纸1份、常用电工工具、万用表
3.实训内容、步骤及要求
（1）检查控制回路，必须符合控制电路图的要求
1）检查控制按钮是否控制正常。
2）检查凸轮控制器的零位接点是否起作用。
3）检查紧急开关，过流继电器的接点是否起作用。
4）检查主接触器的自保是否起作用，限位开关、驾驶室舱门安全开关是否起作用。
5）检查主钩的主令开关控制是否正确。
（2）主回路加电试车，首先断开机械负荷进行调试，待正常后，再接上机械负荷试车
1）大车主回路的调试，要检查拖动大车的两台电动机的转向必须一致，转速变化一样。
2）提升机构主回路调试，必须检查上升限位是否起作用。
3）检查小车主回路动作是否正常。
4）进行空载试车。在上述调试正常后，在不起吊任何重物的情况下将大车、小车、起重机构分别运行一个循环，以检查机械部分运行情况。
5）加负载试车。需要进行满载、超载试运行。
4.6.2桥式起重机大车起动冲击大速度调节不正常的故障检修
1.实训目的
（1）掌握的绕线式电动机在起动过程中逐级切除转子电阻以调整起动转矩和转速的方法。
（2）学会对桥式起重机大车或小车的控制线路进行故障判断及排除。
2.准备材料及工具
控制电路图、万用表、直流电桥
3.实训内容与操作步骤
桥式起重机大车起动冲击大、速度调节不正常的故障通常是由于电动机转子回路中有短路或不能正常逐级切除转子回路调速电阻，应重点检查电动机的转子回路。
（1）检查电动机滑环和电阻器的连接线。切断电源从电动机集电环接线端拆下连接电阻器的三根导线。用万表R×1电阻挡测量三根导线间的电阻值。若电阻值如为0，应拆掉电阻器找出短路点。
（2）检查电刷与集电环。从拆掉电阻器接头端处对电动机转子用R×1电阻挡测量两电刷间电阻。如测得的电阻值为0，用一绝缘纸片垫于电刷与集电环之间再次测量。如仍有短路现象，说明电刷及电刷杆上导电尘埃堆积造成短路，此时应清扫尘埃或更换电刷杆。如提起电刷后短路现象消失应拆去转子绕组引出到集电环导电杆上的三根导线，分别测量集电环间及转子三相绕组间是否短路。若集电环间短路，通常是由尘埃或绝缘击穿造成的，可清扫集电环或更换。
4.技术要求及注意事项
检查要按步骤进行。若集电环有烧痕应研磨，严重时应更换。若电刷杆击穿应更换。
4.6.3桥式起重机常见故障的检查
1.实训目的
了解桥式起重机的常见故障并学会检查的方法
2.所需材料及工具
桥式起重机的控制电路图1份、万用表一块、相应规格的熔丝、低压绝缘摇表、细砂布和细锉、相应规格的易损坏备件。
3.故障的现象及原因
（1）合上电源开关并按动起动按钮，主接触器不吸合。可能的原因是：线路无电压，熔断器熔断，紧急开关或行程开关未合上，主接触器线圈断路，凸轮控制器手柄未放在零位。
（2）当主接触器得电吸合后，过电流继电器动作。其原因一般认为是线路上有接地或过电流继电器整定值小。
（3）当控制器合上后，电动机不转。故障原因一般有凸轮控制器接触指与铜片未接触、集电器发生故障或转子回路断路。
（4）控制器合上后，电动机不能达到额定功率且转速低。故障原因一般有线路电压低、电磁抱闸制动器未完全松开及转子回路中串接的起动电阻未完全切除。
（5）控制器在动作时，其接触指与铜片冒火甚至烧坏。原因有控制器接触指与铜片接触不良或控制器严重过载。
（6）电磁制动抱闸线圈过热或有响声。原因一般有电磁抱闸过载、线圈电压与线路电压不符、电磁铁的可动部件与静止部分有间隔、电磁铁铁芯机械卡阻或歪斜。
（7）检查电源部分。电源电压是否正常及有无断相情况存在。
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