电机与电气控制技术电子教案第八章桥式起重机电气控制

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二、桥式起重机主要技术参数
桥 式 起 重 机 的 电 气 控 制
（二）跨度 （三）提升高度 起重机主梁两端车轮中心线间的距离，即 起重机吊具或抓取装置的上极限位置与下
大车轨道中心线间的距离称为跨度，以米（ 极限位置之间的距离，称为起重机的提升高m） 为单位。国产桥式起重机的跨度有 10.5 、13.5 度，以m为单位。常用的起升高度有 12/16 、 、 16.5 、 19.5 、22.5 、25.5 、28.5 、 31.5m 12/14 、 12/18 、16/18 、19/21 、 20/22 、 等， 每 3m为一个等级。 21/23 、22/26、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。
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桥 式 起 重 机 的 电 气 控 制
（一）对起重电动机的要求 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。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。
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桥 式 起 重 机 的 电 气 控 . 起重电动机为重复短时工作制。即FC介于 25%～40％。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。
实现重物在 垂直、横向、 纵向三个方向 的运动
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二、桥式起重机主要技术参数

有YZR和YZ系列，前者为绕线型，后者为笼型。直流电动机有ZZK及ZZ系列，
都有并励、串励和复励三种励磁方式，全封闭式结构，额定电压有220V和440V
两种，功率在100kW以下，负载持续率定为25%。
▪
2)提升机构对电力拖动的要求
▪
(1)空钩能快速升降，以减小辅助工时，轻载时的提升速度应大
于额定负载时的提升速度。
▪
(2)应具有一定的调速范围，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(5～10)∶1。
▪
(3)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%额定速度内分成若干挡，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。
轮的每一个位置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，各个位置由棘轮定位机构来固定。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。
▪
目前起重机常用的凸轮控制器有KT10、KT12、KT14和KTJ1系
列，型号意义如图17-6所示。
▪ 图17-6 凸轮控制器型号意义
▪
▪ (1)提升时电动机的工作状态。
▪
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
产生的电磁转矩克服阻力转矩时，重物将被提升，电动机处于电动状态，
以提升方向为正向旋转方向，则电动机处于正转电动状态，如图17-3所示， 工作在第一象限，当Te=Tg+Tf时，电动
▪
起重机按其载重量可分为三级：小型5～10t，中型10～50t，重

项目五 桥式起重机电气控制线路 桥式起重机的结构及运动形式
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。
桥式起重机控制线路分析 转子串电阻电动机的机械特性
桥式起重机控制线路分析
（二）桥式起重机保护电路 桥式起重机电路有欠压、零压、零位、过流、行程终端限位保护和安全
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。
一、电气控制器件 凸轮控制器
控制器是一种大型的手动控制电器，它分鼓形的和凸轮的两种。
凸轮控制器主要用于起重设备中控制中小型绕线式异步电动机的起 动、停止、调速、换向和制动，也适用于有其他相同要求的其他电力 拖动场合，如卷扬机等。
桥式起重机电气控制线路
学习目标 项目导入 相关知识 应用举例 习题与思考
项目五 桥式起重机电气控制线路
学习目标
1、了解桥式起重机的基本结构与运动形式。 2、了解桥式起重机对电力拖动控制的主要要求。 3、能检修电流、电压继电器、凸轮控制与主令开关的电气故障。 4、掌握电压、电流继电器动作值的调整方法。 5、能分析与设计绕线式异步电动机控制电路。 6、能绕线式异步电动机控制线路的安装接线。 7、能运用本项目所学知识分析桥式起重机的电气控制线路工作原理。 8、掌握绕线式异步电动机控制线路的电气故障现象分析与排除故障。
电气控制线路 电流继电器动作值整定及返回系数测量

第一节：桥式起重机概述
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 。
一、桥式起重机的主要结构和运动形式
对动电及力控②拖制大车驱动电动机②比一有)一至一般两定为台的3：∶调集1速，中范要或围求分，较别普高驱通的的则起要重达机电到调力(的5速～拖组范1动成0围系)∶(高统1 低速之
的主要动要 求
⑤负载是位能性反抗力矩 ，因此要求在下放重物时起重 ⑦电要动求 机有 可完 工备 作的 在电 电气 动保 机护 状与 态联 、锁 反环 接节制，动由或于再热生继发电电器制的动
二、桥式起重机主要技术参数
（七）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。
①③轻 重级：工作速繁度重低，，经使常用在次重数载少荷，下满工载作机，会通少电，持通续电率持为续40率%，为如15冶%。 用金于和不铸需造紧车张间及内繁 使重 用工 的作 起的重场机所。，如在水电站、发电厂中用作安装检 修②④用中特的级重起：级经重：常经机在常。不起同吊载额荷定下负工荷作，，工速作度特中别等繁，忙工，作通不电太持繁续重率，为通60电%，持 续如率冶为金2专5用%，的如桥一式般起机重械机加。工车间和装配车间用的起重机。
案例：三峡1200/125t桥式起重机是世界上单钩起重量最大的起重机。 三峡工程1200/125t桥式起重机主要用于吊装发电机组的转子(直径18.4 米、重量1900吨)、定子等大型关键部件
第一节：桥式起重机概述
起重机是一种用来起重与空中搬运重物的机械设备，广泛应用于工 矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。起重机包括桥式、 门式、梁氏和旋转式等多种，其中以桥式起重机的应用最广。 桥式类起重机又分为通用桥式起重机、冶金专用起重机、龙门起重 机与缆索起重机等。

课程名称
电机与电气控制技术
教学项目名称
桥式起重机的电气控制
授课专业与年级
电气自动化
课时安排
8
授课时间
授课地点
一体化教室
教学主要内容
教学目标
知识目标：
1.掌握桥式起重机的主要结构及运动形式
2.会进行桥式起重机的电气线路分析
能力目标：
1.会进行常见的电气故障的排除
素质目标：促使学生养成自主的学习习惯；学会用理论指导实践，在实践中寻找理论支持；在实践中培养学生的电工维修操作技能和安全生产的意识素养及用电规范
教学情境描述
环节1：讲解桥式起重机的主要结构及运动形式、技术参数及对电力拖动的要求
环节2：凸轮控制器及其控制电路
环节3：主令控制器的控制电路
环节4：桥式起重机电气设备的维护与修理
环节5：完成教学检测
教法学法设计
采用讲练结合的一体化教学模式，在高级维修电工实训台上进行。本课程教学本着以学生为中心，少讲多练多问的原则，以问题为导向，以促使学生自主学习为目的，建议讲课时间不超过40分钟，教师主要布置任务、进行监护及指导。包括教师关键知识点讲解，技能操作示范、指导监护实操；学生绘制原理图接线图分析工作原理、领取工具及材料、按图接线、检查、试车、排故、清理台面交回工具，完成教学检测。
2.鼓励学生自主解决问题的意识，养成主动思考独立思考，独立分析解决问题的能力。掌握维修的技能。
3.在实操中培养学生互相帮助的团结合作的共同进步的团队精神
考核评价
考核方法与工具
采用过程考核和绩效考核两种方法。
过程考核分为两个部分，任务完成的过程中学习态度和方法；帮助其他同学的情况；
绩效考核依据的是制定任务完成的成绩。

5K
三、20/5t桥式起重机电气控制线路分析
L1 L2 L3
W
KM I＞ I＞ KA0 I＞ I＞
KA1
KA2
4
FU1 W
KM
SB
QS2
QS3
FU2
I＞
I＞ KA5
QS
KA
0
SQ
6
AC1-7
AC16
AC3
AC1
AC2
W
W
KA3
W
I＞ I＞
KA4
W I＞ I＞
5
AC1-
7
SQ
1
KA
KM 2
W
KM 3
8
AC2- AC3-
7 AC2-
5
AC2- SQ
6
KM KM
1
KM
2
KA 5
2
YB1 M1
YB2 M2
YB3 M3
YB4 M4
1
2
9
3
M5
YB5
YB6
KA
SQ
SQ 7
1R
2R
3R
4R
副钩控制：
3
AC3-5 AC3-6
SQ
4
SQ
KM KM
KM9 KM8 KM7 KM6 KM5 KM4 5R
起动副钩，转动AC1手轮（置向上“2”位置）。
SQ
8
AC2- AC3-
7 AC2-
5
AC2- SQ
6
KM
1KM 9
K8 M
7KM
6
KM KM
1
KM
2
KA 5
KM
9
2
KM

• （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 1期0m为in，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 级特四重种工作类型。
5
5
5
5
1
1
5
5
5
5
5
5
11.5 2×6.3
8 32 2×16 2×25
600 10
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 1个1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。
• 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 作装安检修用的起重机。
• 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
• 3机）。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。
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。

凸轮控制器从外部看，由机械、电气、防护等三部分结构组成。其中手柄、转轴、凸轮、杠杆、弹簧、定位棘轮为机械结构。触头、接线柱和联板等为电气结构。而上下盖板、外罩及灭弧罩等为防护结构。其转轴上套着很多（一般为12片）凸轮片，当手轮经转轴带动凸轮片转位时，使触点断开或闭合。
图6.3凸轮控制器结构原理
模块六
交流桥式起重机的 电气控制系统分析
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凸轮控制器
凸轮控制器的型号与主要技术参数
任务一
型号与主要技术参数
常用的国产凸轮控制器有KT10、KT12、KT14、KT16等系列，以及KTJ1-50/1、KTJ1-50/5、KTJ1-80/1等型号。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JC=25%。KT14系列凸轮控制器的主要技术参数见表，其中KT14-25J/1、KT14-60J/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；KT14-25J/3型可用于控制一台笼型三相异步电动机的正反转；KT14-60J/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。
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凸轮控制器
凸轮控制器控制的线路
任务一
凸轮控制器控制的线路
由图6.4凸轮控制器控制的线路图可见，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个档位，加上一个中间位置（称为“零位”）共有11个档位，用横画的细虚线表示；每对触点在各档位是否接通，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。 图中M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器R，用作起动及调速控制。YB为制动电磁铁，其三相电磁线圈与M（定子绕组）并联。QS为电源引入开关，KM为控制线路电源的接触器。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M的三相定子电路中，而其动断触点则串联在KM的线圈支路中。

3、大、小车驱动
大车控制线路与小车相类 似，同为摩擦性恒转矩负载。
但大车两侧轮子分别用两组 电动机驱动（跨距过大） ， 要求同步转动。
所以，凸轮控制器Q3增加 了1组转子电阻切除触点，可 同时控制两台电动机同步工作 （电轴）。
4、保护电路
4、保护电路
L22：主电路中，主电源经 QF、KM，其中一相过KA2 接至电动机V相端子，另两相经KA和Q接至各电动机的U、W 端子，可以近似认为导线L22与L2等电位，但实际接线的位 置不同。
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。18:58:5818:58:5818:5811/22/2020 6:58:58 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.11.2218:58:5818:58Nov-2022-Nov-20 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。18:58:5818:58:5818:58Sunday, November 22, 2020 • 13、志不立，天下无可成之事。20.11.2220.11.2218:58:5818:58:58November 22, 2020
（位能性负载）：
将Q1手柄经1~4工位， 迅速板至下降位置5，电动 机转子不串电阻的回馈状 态，转速略高于同步转速 运行。
Q1由下降位置1 ~ 5 移动时，重物下放速度依 次降低。
操作注意：速度过高 时，注意操作安全
2、重物(含空钧)下放的方法
③ 低速下放重物 倒拉制动：
Q1手柄在上升位置1，由 工件拖动电动机反转，在 倒拉制动状态下低、匀速 下放重物。
桥式起重机电气控制系统
桥式起重机电气控制系统
3
4
5
2
6
9 1