起重机设计规范

3）电动机初选： ）电动机初选： 根据用户要求采用西门子变频电动机,折算到 折算到S1 根据用户要求采用西门子变频电动机 折算到 工作制下的功率为： 工作制下的功率为： 142/ 118. PS1≥P40/1.2=142/1.2=118.3（kw） ） 选取： 选取：1LG4318—8AB 132 kw S1
《起重机设计规范》 起重机设计规范》
电气部分
主要内容
一、电源与供电 二、电气保护 三、控制系统 四、电机选择 附录P： 附录 ：电机初选 附录R： 附录 ：电机过载校验 附录S： 附录 ：电机发热校验 五、装置及电阻器选择
一、电源与供电
对电网电压波动范围按GB5226.2中 4.3.2交 中 对电网电压波动范围按 交 流电源的电压波动范围规定为： 流电源的电压波动范围规定为 ： 在正常工作 条件下，供电系统， 条件下 ， 供电系统 ， 在起重机械馈电线接入 处的电压波动不应超过额定值的± 处的电压波动不应超过额定值的 ±10%的要 的要 标准中规定为± ， 求，但FEM标准中规定为±5%，建议在应用 标准中规定为 中尽可能要求用户的供电电源符合± 的国 中尽可能要求用户的供电电源符合±5%的国 际通用要求。 际通用要求。
起升电机初选举例 某起升机构额定起重量100 t、吊具重 t、额 例1：某起升机构额定起重量 、吊具重5 、 定起升速度6m/min、电动机额定转速 定起升速度 、电动机额定转速730r/min、变 、 频调速方式、供电电压380VAC、机构工作级别 、 频调速方式、供电电压 、机构工作级别M7、 机 构 总 效 率 η=0.87 、 环 境 温 度 40℃ 、 海 拔 低 于 ℃ 1000m。 。 1）稳态计算功率: ）稳态计算功率: 1000/ PN=PQ×Vq/1000/η=(100+5)×6/6.12/0.87=118.3kw × 2）电动机基准工作制下的功率值： ）电动机基准工作制下的功率值： 1.2×118.3=142kw（S3 JC=40%） × （ ）
3）电动机在不同工作制下功率值的折算 电动机在不同工作制下功率值的折算 将S1工作制下的电动机功率值折算到 工作制下的电动机功率值折算到 S3 JC =40%或S3 JC =60%下的电动机功率值可 或 下的电动机功率值可 参考下式折算： 参考下式折算： P40≈1.15~1.2 PS1 P60≈1.05~1.1 PS1 对于不同的电动机，其折算系数略有不同，若需 对于不同的电动机，其折算系数略有不同， 知道准确折算值， 知道准确折算值，需向制造商索取
起重机构电动机应设置定子异常失电保护功 能，当调速装置或正反向接触器故障导致电 动机失控时， 动机失控时，制动器应立即抱闸 。为确保制 动器抱闸， 动器抱闸，制动接触器辅助触点应反馈至控 制系统，确认制动接触器可靠分断， 制系统，确认制动接触器可靠分断，否则断 开总接触器。 开总接触器。
三、控制系统
对于两台（或两组）电动机有同步要求时， 对于两台（或两组）电动机有同步要求时，可根据 应用情况采用下列同步控制方式： 应用情况采用下列同步控制方式： 速度闭环控制、同步赋予相同的速度给定值、 ①速度闭环控制、同步赋予相同的速度给定值、绝 对位置点标定与校正。 对位置点标定与校正。 速度闭环控制、同步赋予相同的速度给定值、 ③速度闭环控制、同步赋予相同的速度给定值、采 用绝对式编码器实时位置检测校正、 用绝对式编码器实时位置检测校正、绝对位置点标 定。 当起升机构采用星行传动时， 当起升机构采用星行传动时，两台电机应采用顺序 启动方式即： 速度范围由一台电机运行， 启动方式即：0~50%速度范围由一台电机运行， 速度范围由一台电机运行 50%~100%另一台电机启动，两台电机同时运行。 另一台电机启动， 另一台电机启动 两台电机同时运行。 回转机构采用变频控制方式时， 回转机构采用变频控制方式时，由于负载惯性大且 通常工作在起、制动状态，为起、制动平稳， 通常工作在起、制动状态，为起、制动平稳，减少 机械冲击，变频系统应采用转矩控制方式。 机械冲击，变频系统应采用转矩控制方式。
调压调速系统： 调压调速系统：
系统特点： 系统特点： 为速度闭环控制， 1）低速区域（通常 ）低速区域（通常n≤50%ne）为速度闭环控制， 高速区域为开环控制； 高速区域为开环控制；下放高速档为超同步运 行，实现回馈制动。 实现回馈制动。 2）若采用编码器作为速度反馈信号，可实现低速 ）若采用编码器作为速度反馈信号， 区域的静态高精度速度控制， 区域的静态高精度速度控制，但由于调压调速 系统动态特性曲线太软， 动态速降大， 系统动态特性曲线太软，即：动态速降大，所 以调压调速系统较适用于起升机构， 以调压调速系统较适用于起升机构，而不太适 合用于运行机构。 合用于运行机构。
运行机构电动机初选 1）计算稳态运行功率： PN=PJ×VY/1000/η/m ）计算稳态运行功率： 2）计算 JC=40%基准工作制下所需的电动机的 ）计算S3 基准工作制下所需的电动机的 功率值： 功率值：Pn≥K PN 式中： 式中：K——综合运行速度所体现的作业频繁 综合运行速度所体现的作业频繁 程度和惯性功率对发热影响的综合因素系数， 综合因素系数 程度和惯性功率对发热影响的综合因素系数， 见表2。 见表
二、电气保护
超速保护整定值取决于控制系统在下降最高速度时 系统的控制状态，若系统为速度闭环控制， 系统的控制状态，若系统为速度闭环控制，其静态 速度精度较高，超速保护整定倍数可为1.25（也可 速度精度较高，超速保护整定倍数可为 （ 达1.1，视系统而定），若系统处于开环状态，其速 ，视系统而定），若系统处于开环状态， ），若系统处于开环状态 度精度较差， 度精度较差，通常超速整定倍数约为下降额定速度 的1.4倍。 倍 接地保护在本规范中规定了车轮、滚轮、 接地保护在本规范中规定了车轮、滚轮、铰接等均 不能作为接地导体，必须设专门的接地线， 不能作为接地导体，必须设专门的接地线，以提供 接地电流通路， 接地电流通路，且建议整车设专用接地线至所有用 电设备。 电设备。
对于有机械偶合的多电机传动（ 对于有机械偶合的多电机传动（如大容量起升机构 采用大减速机方案由两台电动机拖动， 采用大减速机方案由两台电动机拖动，大车运行机 构前后两组电动机通过车轮和轨道的偶合）， ），当采 构前后两组电动机通过车轮和轨道的偶合），当采 用两套驱动装置并分别构成闭环控制时， 用两套驱动装置并分别构成闭环控制时，两套驱动 装置之间应设置负荷均衡控制功能，在起重机上， 装置之间应设置负荷均衡控制功能，在起重机上， 通常可采用如下两种负荷均衡方式： 通常可采用如下两种负荷均衡方式： 主装置为速度闭环控制、 ①主装置为速度闭环控制、从装置为转矩控制的主 从控制方式 采用下垂软化特性功能、 ②采用下垂软化特性功能、两台装置相对独立的负 荷均衡方式
电气控制部分在修订时， 电气控制部分在修订时，其内容包括了原 GB3811-1983，FEM相关部分的内容，同时 相关部分的内容， ， 相关部分的内容 增加了变频调速和调压调速的说明。 对吊钩 增加了变频调速和调压调速的说明。(对吊钩 起重机，当起升机构的工作级别为M4、 起重机，当起升机构的工作级别为 、M5 和M6，且额定起升速度 ，且额定起升速度≥5m/min时要求制动 时要求制动 平稳，应采用电气制动方法，保证在0.2～ 平稳，应采用电气制动方法，保证在 ～ 1.0G范围内下降时 制动前的电动机转速降至 范围内下降时,制动前的电动机转速降至 范围内下降时 同步转速的1/3以下 该速度应能稳定运行.) 以下,该速度应能稳定运行 同步转速的 以下 该速度应能稳定运行
附录P：电机初选
起升电动机初选： 起升电动机初选： 1).计算稳态起升功率：PN=PQ×Vq/1000/η 计算稳态起升功率： 计算稳态起升功率 2).计算 、JC=40%基准工作制下所需的电动机 计算S3、 计算 基准工作制下所需的电动机 功率： 功率：Pn≥K PN 式中： 作业频繁系数， 式中：K——作业频繁系数，与机构工作级别对 作业频繁系数 见表1； 应，见表 ； Pn——S3、JC=40%下电动机额定功率。 下电动机额定功率。 、 下电动机额定功率
变频调速系统
系统特点： 系统特点： 1）变频调速系统可实现额定频率以下恒转矩调速及 ） 额定频率以上恒功率调速， 额定频率以上恒功率调速，弱磁升速范围取决于 电机允许的最高运行转速及在最高转速下输出的 转矩能否满足负载的加速要求。 转矩能否满足负载的加速要求。 2）动态特性较硬，即：动态速降小，因此适用于起 动态速降小， ）动态特性较硬， 升及运行机构。 升及运行机构。运行采用变频调速较采用调压调 速系统其速度稳定性更好。 速系统其速度稳定性更好。 3）变频调速采用开环还是闭环控制，对于在起重机 ）变频调速采用开环还是闭环控制， 上的应用来讲最大的差别在于闭环控制起动转矩 更大，低速运行更平稳，调速范围更宽。 更大，低速运行更平稳，调速范围更宽。 一般起升采用闭环控制，运行采用开环控制。 一般起升采用闭环控制，运行采用开环控制。
对供给起重机的电源要求采用3φ+PE的供电 的供电 对供给起重机的电源要求采用 系统，强调了要提供接地线， 系统，强调了要提供接地线，轨道将不得作 为接地保护回路。 为接地保护回路。原GB/T3811规定可以无 规定可以无 PE线，轨道接地可作为起重机接地回路；因 线 轨道接地可作为起重机接地回路； 为当接地电流流经轴承和滚轮时， 为当接地电流流经轴承和滚轮时，由于接地 电阻较大，会提高起重机结构对地电位， 电阻较大，会提高起重机结构对地电位，从 而影响人身安全。同时， 而影响人身安全。同时，对地电流经过轴承 时也会对轴承造成一定的损坏， 时也会对轴承造成一定的损坏，考虑上述因 素并参考FEM标准，故本次修订时，要求供 标准， 素并参考 标准 故本次修订时， 电电源提供PE线 电电源提供 线。
3）调压调速系统在任何速度上的允许运行时 ） 间相对于电阻器的发热时间常数来讲， 间相对于电阻器的发热时间常数来讲，均为 长期。故电阻元件的接电持续率应按100%选 长期。故电阻元件的接电持续率应按 选 但由于上升和下降时， 用。但由于上升和下降时，机械传动效率相 电动机的工作电流不等， 反，电动机的工作电流不等，所以电阻元件 下的电流值为： 在JC=100%下的电流值为： 下的电流值为 I上= IN； ； I下= IN×η2。