起重机械第十五章课件.pptx

1、第十五章起重机械电气系统与设备目 录/CONTENTS 15.1 起重机械电力装备的技术要求 15.2 起重机械电气设备 15.3 起重机械调速及电气传动控制系统第1节 起重机械电力装备的技术要求第一节 起重机械电力装备的技术要求起重机械电力装备的技术要求 起重机械对电气系统及设备的技术要求集中反映在GB/T 38112008 起重机设计规范、GB 6067.12010 起重机械安全规程第1 部分:总则等相关国家标准中。一、起重机械一般使用要求1 环境条件 1）起重机械电气设备一般要求在环境温度0 +40范围内能正常工作。2）周围空气温度在+40的最高温度时，其相对湿度不超过50%；周围空气温

2、度在不超过+25时，相对湿度允许短时高达100%。3）起重机械的电气设备一般使用地点的海拔不超过1000m。第一节 起重机械电力装备的技术要求 4）起重机械的电气设备应采取与工作环境相适应的防护等级，以防止固体物和液体侵入。5）当起重机械工作在有爆炸和火灾危险的环境时，电气设备的选择、管线配置敷设等应符合GB 500581992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。6）任何润滑系统、液压系统或其他含油装置在运行和安装时，应保证不会使油液滴落到电气设备上，否则电气设备应加以保护，不致因油滴而损坏。7）当电气设备受到辐射（如微波、紫外线、激光、射线）时，应采取附加措施，以避免设备误动作和加速

3、绝缘老化。8）起重机械的电气设备不应产生高于使用场合约定的或相应的电磁骚扰等级。第一节 起重机械电力装备的技术要求2 电源和压降 1）起重机械的电源通常为不高于1000V、三相（3+PE）、50/60Hz 的交流电。2）交流电源供电，自供电变压器的低压母线至起重机械任何一台电动机端子上的总电压降，在尖峰电流时最大不得超过额定电压的15%，起重机械内部（即自起重机械供电点至各机构电动机端子）的电压降应不超过5%。3）起重机械常用的供电方式有电源滑触线、电缆卷筒或悬挂电缆小车。第一节 起重机械电力装备的技术要求3 使用要求 1）起重机械的起重能力应达到额定起重量。2）与起重机械使用有关的性能参数，

4、应符合有关标准和合同中的相关要求：四绳双颚板抓斗的抓满率应不小于90%；双小车起重机中，两个小车相同机构的操纵应是既可联动，也可单动。3）对于起升机构工作级别为M4、M5 和M6 的吊钩起重机，当额定起升速度等于或高于5m/min 时，应采用电气制动的方法使重物平稳制动；在（0.2 1.0）PQRC 范围内下降时，应保证制动前电动机转速降至同步转速的1/3 以下，且能稳定运行。4）对于下降最低挡稳定运行的吊钩起重机，当主令回零位后，从制动器断电至重物停止，其下滑距离1min 内应不大于稳定起升距离的1/65。第一节 起重机械电力装备的技术要求4 其他 长期在高温环境下工作的起重机械，其司机室应

5、采取隔热措施，电控设备需要采取降温措施。根据环境条件和用户要求设置取暖设备时，应采用固定的且不发光的防护式发热器。对于在特殊环境和工况下（如室外、高温、湿热带、干热带、有爆炸危险介质、有腐蚀性介质等）使用的起重机械电气设备，其设计和选用应满足相应要求。第一节 起重机械电力装备的技术要求1 传动系统 起重机械传动控制系统是根据负载特点、使用条件和工艺要求而设计的。一般起重机械对传动控制系统的要求是：起动、制动及各挡位之间的切换要平稳，停车时能停稳、停准。调速要求较高的起重机或工作机构，通常要求有一挡或一挡以上较稳定的低速。起重机械传动控制系统所采用的调速方案应当是：经济可靠、操作方便、确保安全。

6、二、起重机械传动控制的技术要求第一节 起重机械电力装备的技术要求2 调速方案 1）起重机械一般采用交流传动系统。2）由控制屏控制的绕线转子异步电动机驱动的起升机构，下降时至少有一挡低速,下降减速过程应有电气制动，除非另有要求。3）桥式起重机运行机构一般要求能进行反接制动或其他电气制动，以保证在正常运行速度时也能迅速、平稳地制动。4）交流调速系统。起重机采用交流传动调速系统时应考虑以下情况：一般采用变频、晶闸管定子调压、自激能耗制动、涡流制动器等调速系统；变频调速驱动系统可实现额定频率以下的恒转矩调速及额定频率以上的恒功率调速，一般恒功率调速的弱磁升速最高频率宜不大于2 倍的额定频率。5）直流传

7、动调速系统。第一节 起重机械电力装备的技术要求3 传动控制系统性能 起重机传动控制系统的性能应能满足以下要求：1）在110%的起重机械额定载荷下应能可靠工作。2）在供电系统电压波动为额定值的-10%时，起重机械起升额定载荷无论处于什么位置，系统都应保证机构正常工作且不出现溜钩。3）除非控制方案允许，否则无论控制手柄处于什么位置，正常工作时满载下降速度不应超过额定速度的120%。4）对于大车运行机构和回转机构，两个方向的起动和停车应渐进控制。第一节 起重机械电力装备的技术要求4 控制方式 起重机的控制方式包括司机室控制、地面有线控制、无线遥控和多点控制。控制方式应按传动系统对操作性能和方法的要求

8、、电动机类型及容量大小、接电持续率、通断次数、期望的控制器工作寿命、操纵装置形式和位置等来选择。（1）司机室控制（2）地面有线控制（3）无线遥控（4）多点控制第一节 起重机械电力装备的技术要求1 电控设备的选用 起重电控设备作为电控产品的一个大类，一般选用原则为：1）起重机械一般应采用交流传动交流控制系统，在使用频繁或工作条件恶劣的情况下，宜采用交流传动直流控制系统。2）宜采用标准的起重机械电气控制设备，如有特殊需要，也可由制造厂自行设计，但必须符合GB/T 38112008 起重机设计规范和JB/T 43151997 起重机电控设备的有关规定。3）其他电气设备和元件应选用起重机械专用或能满足

9、起重机械要求的产品。4）电气配套产品要有生产许可证或型号使用证以及产品合格证。三、电气设备及元器件的选用和安装第一节 起重机械电力装备的技术要求2 起重机械常用低压元器件的选用 （1）一般要求起重机械常用的低压电器从应用角度一般可分为配电电器和控制电器两大类。配电电器主要应用于配电系统，对配电线路和用电设备起着保护作用。控制电器主要用于电力拖动控制系统和用电设备，起着控制和调节作用。（2）低压配电电器的选用1）电器应适应所在场所的环境条件。2）电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流。3）电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。（3）控制电器的选用控制电器是用来控制在正常工作条件下的用电设

10、备的接通和分断，因此，接通和分断能力及使用寿命是控制电器重要的使用参数。第一节 起重机械电力装备的技术要求3 驱动设备的选用 （1）电动机1）电动机的类型。电动机应依据其类型及结构形式，供电形式，工作制及接电持续率，功率，额定转矩、堵转转矩及最大转矩，额定转速，调速方式，防护等级，环境温度、湿度和海拔等进行选择。2）防护等级。户内使用时，至少不低于IP23；多尘环境下，至少不低于IP44；户外使用时，至少不低于IP54。在可能出现冷凝水的情况下，要确保冷凝水出水孔保持畅通。3）容量校验。除主机的工作载荷和速度要求外，决定电动机容量的因素还有电动机的发热与温升，以及电动机的起动能力和允许的短时过

11、载能力。第一节 起重机械电力装备的技术要求 （2）制动器驱动元件1）选型。制动器驱动元件应按电源电压和频率、环境条件及其对应机构的工况（接电持续率、每小时工作次数）来选定。2）制动器的控制。对有独立回路的制动器的控制应保证起动、制动过程中机构不出现失控运动。（3）电阻器1）起动用电阻器各级电阻选用值与计算值允差为 5%。2）电阻器发热容量一般按重复短时工作制选择，一个循环周期时间为60s，接电持续率分别为：100%、70%、50%、35%、25%、17.5%、12.5%、8.8%、6.25%和4.4%。3）起升机构不应选用频敏变阻器。第一节 起重机械电力装备的技术要求 4）晶闸管定子调压调速系

12、统电阻器的接电持续率应按100%来选用，且电阻元件在JC=100%的电流值应不小于电动机的工作电流。5）变频调速系统采用制动单元时，起升机构电阻器的接电持续率应按100%选用，电阻器的功率值应不小于下降时的额定回馈功率。（4）起重电磁铁1）起重电磁铁电源严禁接入其他设备,以免影响电磁铁正常工作。2）起重电磁铁可分为电磁式和电控永磁式两种。3）绕组绝缘等级应按功率损失、环境温度及被吸物料所产生的热辐射来选择。第一节 起重机械电力装备的技术要求4）通常起重电磁铁按接电持续率50%设计制造。5）起重电磁铁的拉脱力应不小于额定起重能力的两倍。6）起重电磁铁的馈电移动式电缆应卷绕在专门的电缆卷筒上，要求

13、电缆卷筒上缠绕的电缆不要碰到起升钢丝绳。7）对于采用反向电流去磁卸载的起重电磁铁，其去磁电流一般按其线圈冷态时工作电流的15%20%选取。8）起重电磁铁放电电阻，其阻值一般按线圈冷态阻值的3 4 倍选择。第一节 起重机械电力装备的技术要求4 馈电装置 起重机械常用的馈电方式有电源滑触线、电缆卷筒和悬挂电缆小车等。对馈电装置的一般要求为:（1）电源滑触线1）对于交流电源，当采用滑触线、电缆卷筒或悬挂电缆小车供电时，应提供用于保护接地的滑触线、集电环或接地线。2）电源滑触线通常采用角钢（或轻轨）、铜质刚性滑触线或安全滑触线。3）滑触线或软电缆的截面应满足其载流量不小于负荷计算电流的要求，也应满足机

14、械强度的要求。第一节 起重机械电力装备的技术要求（2）集电器刚性滑触线的集电器用自重或弹簧加压。（3）电缆卷筒1）电缆卷筒应能自动收缠电缆。2）在放电缆过程中，作用在电缆导线上的牵引力应尽可能地小。3）电缆卷筒的集电滑环应满足相应的电压等级和电流容量的要求，每个滑环至少有一对电刷。（4）悬挂电缆小车1）采用悬挂电缆小车时，应防止电缆在运动过程中磨损和发生过度弯曲，其电缆悬挂弯板的曲率半径应不小于电缆外径的5 倍。2）电缆排布时应保证各电缆长度相等，压板压接牢靠，同一层电缆外径尽可能接近，要避免某一根或少数几根电缆受力过度。3）牵引杆的安装位置应使得当所有悬挂电缆小车退回到起始位置时。第一节 起

15、重机械电力装备的技术要求5 电气设备安装的一般要求 1）电气设备应安装牢固。2）安装在电气室内的电气设备，其防护等级可以为IP00，应有适当的防护措施。3）安装在起重机各部位的电气设备，应能方便、安全地维修。4）对于室内使用的起重机械，最低防护等级为IP10。对于室外使用的起重机，壳防护等级不应低于IP33。5）起重机大、小车上馈电装置的裸露带电部分与金属结构之间的最小距离应大于30mm；起重机运行产生相对晃动时，其间距应大于最大晃动量加30mm。6）在安装和使用的过程中，如电气设备存在振动、冲击或碰撞的可能时，应采取必要的减振安装措施，保证电气设备的正常使用。第一节 起重机械电力装备的技术要

16、求1 供配电系统的安全保护 1）配电系统应设短路保护，并应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前分断短路线路。2）配电系统应设过载保护，并应在过载电流引起的温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前分断过载电路。3）配电系统应设接地故障保护装置，并能有效地防止人身间接电击以及电气火灾、系统损坏等事故。4）配电系统必须装有失压保护，当供电电源中断时凡涉及安全或不宜自动开启的用电设备均应处于断电状态。四、电气安全保护系统第一节 起重机械电力装备的技术要求2 线路保护 所有外部线路都应具有由短路或接地引起的过电流保护功能，在线路发生短路或接地时，瞬时保护装置应能分断线

17、路。3 电动机保护 1）采用瞬时动作或反时限动作的过电流保护，其瞬时动作电流整定值应约为电动机最大起动电流的1.25 倍；采用反时限动作的过电流继电器来保护电动机时，电动机正常起动时应不动作，过流时应有良好的保护特性。2）在电动机内设置热传感元件。3）热过载保护。第一节 起重机械电力装备的技术要求4 系统保护（1）超速保护（2）零位保护（3）错相和断相或缺相保护（4）失磁保护（5）接地和避雷保护5 电气联锁保护1）进入桥式和门式起重机的门，以及从司机室登上桥架的舱口门，应设联锁保护装置。2）司机室设在起重机的运动部分上时，进入司机室的通道口，应设联锁保护装置。3）可两处或多处操作的起重机，应设

18、联锁保护装置，以保证只能在一处操作。4）既可以电力驱动，也可以手动驱动时，相互间的操作转换应能联锁。5）夹轨器和锚定装置应能与其对应的运行机构联锁。第2节 起重机械电气设备第二节 起重机械电气设备起重机械电气设备 电器行业对应IEC 标准规定了五种工作制，即八小时工作制、不间断工作制、短时工作制、断续周期（重复短时）工作制和周期工作制。电控设备本身没有单独规定工作制参数，但应按起重机械的实际工况确定其对所选电器元件的工作制要求。一、起重机械电气设备的技术要求1 工作制第二节 起重机械电气设备2 接电持续率 起重机械电气设备的接电持续率是指一个工作周期中工作时间和周期时间的比值，通常用JC 值表

19、示，常用接电持续率JC 值有15%、25%、40%、60%、100%等。3 接电次数 接电次数是选择起重机械电气设备的另一重要参数。断续周期工作制S3 规定：一个工作周期的最长时间不超过10min，即1h 最少起动6 次；对大多数起重机械来说，每小时的工作次数一般都会超过6 次，工作一次，接电一次，故可用接电次数表示其工作的繁忙程度。第二节 起重机械电气设备4 全起动次数 对电动机来说，每接电一次需起动和制动各一次，电动机的起动、制动电流远远大于其额定运行电流，发热量也大,起动、制动时速度较大，散热条件恶化，故温度升高。起动，是指电动机从零速上升到额定转速，也称全起动。5 使用条件 1）起重机

20、使用环境中存在着严重的振动。2）室外起重机的电控设备所处的环境条件比较恶劣，相对湿度较大，存在雨水、灰尘侵袭、阳光直射等不利问题。3）在港口和化工企业等场所工作的起重机，处于腐蚀性气体、有爆炸危险或高温环境中，其电控设备常受到盐雾和其他有害物质的腐蚀，有时还会有爆炸性气体或粉尘存在。第二节 起重机械电气设备 电控设备是指各种生产机械的电气传动控制设备，功能以对电动机控制为主，一般分为通用型和专用型，多用接触器、继电器等低压控制电器。目前，国内常用的起重电控产品主要为：配电保护和总受电屏（柜），以串电阻为主要手段、调速比不超过3：1 的低调速控制屏（柜），调速范围为3：1 以上的高调速控制屏（柜

21、）等。1 概述二、起重机械常用电动机（见4.2 节和4.4 节相关内容）三、起重机械电控设备第二节 起重机械电气设备 配电保护及总受电屏（柜）主要由总断路器（电源开关）、总接触器、过流保护继电器和分支断路器等组成，它是用来对起重机械进行电能分配、接通和分断电源，以及对配电线路进行短路、过载和接地保护的设备。（1）起重机配电保护的技术要求1）起重机总进线处宜设能切断起重机上所有电源的隔离开关。2）总电源回路应设具有电磁脱扣功能的总断路器。3）动力电源回路宜设能够接通、分断动力电源的总接触器。4）起重机各机构动力、控制及辅助电源分支线路应采用断路器、熔断器或过流保护继电器提供机构过流保护和分支线路

22、短路保护。5）在司机室或电气室内应设能断开总动力电源和制动器电源的红色非自动复位的紧急分断开关。2 配电保护及总受电屏（柜）第二节 起重机械电气设备 （2）配电保护基本方案1）配电保护屏（柜）方案特征：至少有一个机构采用凸轮控制器控制。将由凸轮控制器所控制机构的零位、电动机过流保护、超载限制器及超速（起升机构）保护、端部限位及行程限位保护等部分均设置在配电屏（柜）中,称之为配电保护屏（柜）方案。2）总受电屏（柜）方案特征：各机构全部采用控制屏（柜）控制。除端部限位保护外，将各机构的各种保护均设置在机构的控制屏（柜）中，用总受电屏（柜）单独配电，称之为总受电屏（柜）方案。此配电保护方案适用于大型

23、起重机以及各机构均为变频调速或定子调压调速的起重机。第二节 起重机械电气设备3 配电保护屏（柜）方案图15-1配电保护典型动力回路电路第二节 起重机械电气设备 （1）主回路元器件及功能1）总电源开关-Q10。2）动力电源总接触器-K10。3）过电流继电器F20 F28。4）分支线路断路器(或熔断器)F31 F35。5）隔离开关F00。（2）控制回路功能 如图15-2所示。1）合上主隔离开关及总断路器，控制及照明回路有电。2）按下启动按钮-S11，主令在零位且无故障，主接触器-K10 吸合，动力回路有电,保护屏（柜）实现配、送电。3）保护屏（柜）实现故障状况下安全断电功能。第二节 起重机械电气设

24、备图15-2配电保护控制回路典型电路第二节 起重机械电气设备 当各机构均采用控制屏（柜）时,各机构的保护及过电流继电器等均含在各自控制屏（柜）中,此时采用总受电屏（柜）方案为起重机配电。总受电屏（柜）内的总断路器、总动力回路接触器、各分支断路器等设置、整定方法及功能同配电保护屏（柜）。4 总受电屏（柜）方案（1）起重机工作电流通常起重机整机的工作电流IW 可按下式计算 IW=IN1+IN2+IN3+IAUXI (15-1)（2）起重机最大工作电流单台起重机整机的最大工作电流Imax可按下式计算 Imax=KIN1+IN2+IN3 (15-2)5 起重机工作电流和最大工作电流第二节 起重机械电气

25、设备 国内起重机通用保护柜有XQ1 系列和QB1 7 系列，主要参数和结构形式大致相近。（1）XQ1 系列保护柜 （2）QB1 7 系列保护柜6 通用保护柜产品种类 行业内把以调节转子电阻为主要手段、调速比不超过31 的传动控制屏（柜）统称为“交流起重机低调速要求电控设备”。7 起重机转子串电阻类控制屏（柜）第二节 起重机械电气设备 PQR2(XQR2)、PQR4(XQR4)以及QR1S 这两个起升机构系列驱动控制方案下降特点为：下降为三挡操作（反接制动+单相制动+再生制动）组合，适用于经常轻载工作的通用起重机。QR2S 起升系列驱动控制方案下降特点为：下降为三挡操作（反接制动+反接制动+再生

26、制动）的组合，可满足经常重载工作的起重机(如铸造起重机等)的低速下降要求。（1）PQR2(XQR2)和PQR4(XQR4)系列控制屏(柜)1）控制线路均为开环控制,可逆不对称电路,主令控制器挡位为3-0-3。2）起动电阻三相对称3）上升为三挡操作4）下降为三挡操作（反接制动+单相制动+再生制动）8 起升机构控制屏（柜）第二节 起重机械电气设备 5)主令控制器从上升或下降方向返回零位停车时，制动器先断电上闸，电动机按上升方向通电0.6s 后再断电，与机械制动器上闸动作配合以防止“溜钩”现象。6)当为双电动机传动时，电路允许每台电动机单独运转。（2）QR1S 系列控制屏（柜）1）设换相继电器。2）

27、起动电阻三相对称，第一、二、三级手动切除，其余由时间继电器控制自动切除。3）上升时先串入全部电阻，电动机低转矩（0.6TN 左右）起动，延时0.2s 后再切除第一段电阻，起到轻载时减少冲击、重载时预紧钢丝绳的作用。4）需要时可增加点动操作环节。第二节 起重机械电气设备 （3）QR2S 系列控制屏（柜）1）控制线路为开环控制，可逆不对称电路，主令控制器挡位为3-0-3。2）起动电阻三相对称，第一、二级手动切除，其余均通过时间继电器自动切除。3）上升为三挡操作：上升各挡为转子串电阻起动，第一、二挡为慢速挡，电阻手动切除，第三挡为加速高速运行挡。4）下降为三挡操作（反接制动+反接制动+再生制动）。5

28、）下降方向操作可根据负载和下降速度、距离的要求,正确选择挡位。6）主令控制器从上升或下降方向返回零位停车时，制动器先断电，电动机按上升方向通电0.5s 后再断电，以减少“溜钩”现象。7）当正反转接触器都没接通闭合而制动接触器产生误动作时，电路能自动联锁 防止误降坠落事故。8）有转子接触器熔焊检查环节。第二节 起重机械电气设备 国内老产品有PQR1、PQR3 和PQR5 系列；92 联合设计新产品有QR1Y 5Y 系列。QR3Y 系列在QR2Y 基础（采用滑行挡减速环节）上增加了可直接反向的特点，QR4Y 和QR5Y 增加了一挡滑行、回零自动反接制动功能。（1）QR1Y 系列控制屏（柜）采用该系

29、列控制屏（柜）的电动机机械特性如图15-5 所示。（2）QR3Y 系列控制屏（柜）QR3Y 系列在QR1Y 系列基础上增加一挡滑行，可直接反向控制方案。9 平移机构控制屏（柜）图15-5QR1Y 3Y 系列电动机机械特性第二节 起重机械电气设备 抓斗机构控制屏(柜)主要产品有PQR6 老系列以及QR1Z 和QRZ 新系列。（1）PQR6 和QR1Z 系列抓斗机构控制屏（柜）此两系列控制屏（柜）均为对称可逆电路，双电动机分别传动，两主令控制器各控制一台电动机，挡位均为1-0-1，双手柄控制双电动机，抓斗机构的开闭和升降由不同操作组合完成。（2）QRZ 系列单手柄抓斗机构控制屏（柜）重点解决上述抓

30、斗控制方案存在的双手柄控制、两台电动机负载不均衡造成电动机寿命降低和沉抓性能不理想等问题，具体采用下面两种方案：1）机械差动方案。2）电气控制方案。10 抓斗机构控制屏（柜）第二节 起重机械电气设备 起重机联动台是实现各机构电动机起动、制动、调速、换向、停车等工作的操作设备。1）交流额定工作电压不超过380V,频率为50Hz;直流额定工作电压不超过220V。2）操作设备约定发热电流可分为10（5）A、32（25）A、63（60）A 三种3）额定操作频率：凸轮控制器为600 次/h，主令控制器为1200 次/h。4）基本接电持续率为40%，操作机构机械寿命不少于300 万次。5）最多控制挡位：左

31、右各6 挡；最多控制回路数：17个；外壳防护等级不低于IP30。1 主要基本参数四、起重机联动控制台（联动台）第二节 起重机械电气设备 联动台一般由左、右控制箱,坐椅和脚踏开关等组成，如图15-6 所示。控制箱由操作机构、零位自锁装置、触头系统、凸轮、定位棘轮和箱体等部分组成。2 联动控制台构成图15-6起重机联动控制台 （1）操作机构 如图15-7 所示。（2）台面布置 标准台面布置为左箱三个按钮（红、绿、黑），右箱两个信号灯（红、绿）、一个电锁、一个紧急按钮。图15-7操作传动机构形式a)联动单手柄b)抓斗双手柄c)主/副钩双手柄d)水平手柄第二节 起重机械电气设备 理想的电阻材料一般应具

32、有较高的电阻率和工作温度、较小的温度系数、适当的机械强度、耐振动和腐蚀、使用寿命长、价格便宜、便于加工制造和维修等性能。1）铸铁。2）铁铬铝。3）铜镍合金。4）镍铬合金和不锈钢。1 常用电阻材料五、起重机械成套电阻器第二节 起重机械电气设备1）铸铁电阻元件及标准电阻器。2）铜镍合金电阻元件及标准电阻器。3）铁铬铝电阻元件及标准电阻器。4）镍铬合金（或不锈钢）电阻元件及电阻器。2 电阻器类型及元件第二节 起重机械电气设备 在电压1200V 及以下的交（直）流电路内,起着通断、保护、控制或调节作用的电器统称为低压电器（元件），一般从应用角度可分为配电类和控制类。起重机械常用配电类（刀开关、断路器、

33、熔断器等）、控制类（接触器、控制继电器、热继电器、主令电器等）低压元器件。六、起重机械常用低压电器元件第二节 起重机械电气设备1 低压电器元件的常用参数 （1）断续周期工作制1）断续周期工作制是指电器主触头（保持闭合）的负载时间与其空载时间有规定的比值。2）负载因数（通电持续率）是指通电时间（t）和通断操作循环周期（t0）的比值。3）通断操作循环次数是指按每小时能够进行的通断操作循环次数分级（单位为次/h）共十级。（2）低压电器使用性能1）温升。2）电器寿命。3）机械寿命。4）电寿命。第二节 起重机械电气设备（1）作用、特性和主要参数 断路器能接通、承载和分断正常电路的电流;在规定条件和时间内

34、能接通、承载并分断短路电流;电网中主要作为短路、过载及欠电压等不正常情况的低压保护器件使用,也可在不频繁起动电动机的主电路中作为控制和保护之用。断路器的主要技术参数有额定电压、额定电流、短路通断能力、动作时间、保护特性和使用寿命等。（2）主要产品1）框架式断路器（也称万能式断路器）。2）塑壳式断路器（装置式断路器）。3）微型断路器。2 低压断路器第二节 起重机械电气设备（1）作用、特性和主要参数 熔断器是低压配电系统中依靠熔体熔化来分断电路的，是一种简单实用的短路保护元件和单台电器设备的过载保护元件，但不能作过流保护元件。起重机械常用熔断器有A 类（部分范围分断）、G 类（一般用途保护）、M

35、类（电动机负载保护）、快速熔断器（半导体器件保护）。（2）主要产品 起重机械常用熔断器有螺旋式（RL1、RL6）、填料封闭管式（NT）、无填料密闭管式（RM7、RM10）、快速熔断器（NGT 和RST10）等系列。3 熔断器第二节 起重机械电气设备（3）选用原则 1）根据负载情况和短路电流大小选用。短路电流较大或有易燃气体场合宜采用高分断能力的RL 或RT（包括NT）系列；保护硅整流器件及晶闸管场合，采用快速熔断器。2）熔断器额定电压应不小于所在电路的额定电压。3）熔断器额定电流应不小于熔体额定电流；额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。4）确定适当的熔体额定电流Im 和额定电压Um

36、，包括电流平稳的一般控制电路保护、电动机短路保护、半导体器件的快速熔断器保护等。第二节 起重机械电气设备（1）作用、特性和主要参数 隔离器是指能将用电设备从电网（电源）脱开隔离的开关电器，分断时能将电路中所有电流通道切断并保持有效的隔离距离,属于无载通断电器，但有一定载流能力。刀开关按极数可分为单极、两极、三极，按结构形式可分为平板式、条架式,按操作方式可分为直接手柄操作、旋转操作、杠杆操作、电动操作，按转换方式可分为单投、双投等。刀开关主要参数包括额定电压、额定电流、通断能力、机械寿命、电寿命等。4 隔离器、刀开关第二节 起重机械电气设备（2）主要产品 1）HK1 及HK2 型刀开关。主要用

37、于50Hz 和380V 工业企业电气照明、分支线路的配电设备中2）HD 及HS 型刀开关。主要用于工矿企业配电设备,属于大电流、低电压型品种。（3）选用原则1）刀开关。保证其额定绝缘电压和额定工作电压不低于线路的相应数据，额定工作电流不小于线路的计算电流。2）隔离器。当要求有通断能力时，应选用具备相应额定通断能力的隔离器；如需接通短路电流时，则应选用具备相应短路接通能力的隔离开关。第二节 起重机械电气设备（1）作用、特性和主要参数 接触器一般由触头接触系统（主触头和辅助触头）、电磁系统、灭弧装置及机械构件与紧固零件等组成,接触器按主触头控制电流种类可分为交流、直流，按灭弧介质可分为空气式、油浸

38、式、真空式，按主触头极数可分为单极、双极、三极、四极。接触器主要特性参数包括额定值和极限值，使用类别，使用寿命。（2）主要产品1）交流接触器。2）直流接触器。5 接触器第二节 起重机械电气设备（3）选用原则1）确定电路中负载电流的种类；主触头额定电流应大于或等于被控电路的额定电流；频繁起制动和频繁正反转场合，主触头额定电流可稍微降低。2）接触器额定工作电压应不小于被控电路的最大工作电压。3）接触器额定通断能力应大于通断时电路中的实际电流值；耐受过载电流能力也应高于电路中可能出现的工作过载电流值。4）如果接触器用来控制电动机的频繁起动、正反转或反接制动时，通常应将接触器的主触头额定电流降低一个电

39、流等级使用。第二节 起重机械电气设备（1）作用和分类 控制继电器是控制系统中控制其他电器的动作或主电路中作保护用的最基本器件，通常可分为交/直流电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器和过电流继电器等,（2）主要产品1）中间继电器。2）热继电器。3）过电流继电器。4）时间继电器。6 控制继电器第二节 起重机械电气设备起重机械专用电气元件包括限位开关、超速开关、凸轮和主令控制器、脚踏开关等。1）限位开关是利用机械运动零部件碰撞来发出控制指令的一种自动控制器件，主要控制机构的行程、位置、速度、状态等参数，是行程开关、限位开关及终端开关的统称。2）超速开关是用来限制电动机或由电动机所

40、驱动的被控器件的最高转速，一旦超速便快速断开电路，制动器迅速上闸，确保设备及人身安全。3）凸轮控制器是利用凸轮形状，转动手柄可按照预定顺序控制触头的开/闭以接通不同的连接线路，通过变更定子电路或转子电路电阻，实现直接控制电动机起动、调速、换向等目的。7 起重机械专用电气元件第二节 起重机械电气设备4）主令控制器是与控制屏（继电器、接触器等）配合使用的多回路控制电器，可按照一定顺序分合触头，达到切换控制回路、发布命令或与其他控制线路联锁/转换的目的。5）脚踏开关是借助脚踏板传动系统驱动触头元件分合来控制驱动装置和信号系统的。第3节 起重机械调速及电气传动控制系统第三节 起重机械调速及电气传动控制

41、系统起重机械调速及电气传动控制系统 拖动系统的运行状态由电动机与机构负载双方的特性所决定。有关拖动系统基本运动方程、机械特性、稳定运行条件、机构负载性质、运转状态、起动等详细内容见第4 章。一、起重机械调速基本概念第三节 起重机械调速及电气传动控制系统1）速度调节。2）稳速运行。3）加、减速运行。1 起重机械转速控制的要求调速性能指标是调速系统应满足的静态和动态的技术性能要求。（1）稳态（静态）调速指标1）静差率（转速变化率）是指电动机由理想空载变到额定负载时所产生的转速差与额定负载转速之比，通常用s 的百分数表示。2）调速范围（调速比）是指在符合规定的静差率条件下，机械额定负载要求电动机提供

42、的最高转速nmax和最低转速nmin之比，通常用D 表示。2 调速系统的性能指标第三节 起重机械调速及电气传动控制系统 （2）动态调速指标动态调速指标主要是指在给定信号或扰动信号的作用下，系统输出的各项动态响应在过渡过程中的性能指标。1）系统对给定阶跃输入的跟随能力。一般包括调节时间和超调量。2）系统对阶跃扰动的抵抗能力。（1）开环和闭环调速系统（2）无级调速和有级调速（3）恒转矩调速和恒功率调速3 起重机械常用调速系统类型第三节 起重机械调速及电气传动控制系统 反接制动包括负载倒拉反转制动和电源反接反转制动，其可作为调速手段在起升机构中用来实现重物下降，在平移机构中用来停车、换向前的减速或反

43、向起动的手段。（1）负载倒拉反转反接制动运行如图15-8 所示。（2）电源反接制动并反转制动运行二、利用制动状态调速的传动控制系统1 反接制动图15-8制动状态调速的各种运行状态机械特性第三节 起重机械调速及电气传动控制系统 回馈制动是各种调速方式中经济指标最好的一种，多用于起升机构高速或快速下降，吊重负载下放而释放的位能，除电动机本身损耗外，全部反馈回电源。2 回馈制动（再生制动）当三相绕线式异步电动机定子三相绕组接通单相电源、转子串入适当电阻时,形成仅有两相供电的状态，零序电压为零，负序和正序电压各自产生的特性将合成为一条通过第、第象限过原点的特性曲线3，可形成一种新的特殊制动状态单相制动

44、运行状态。3 单相制动第三节 起重机械调速及电气传动控制系统 能耗（动力）制动按励磁方式分为他励和自励两种。他励能耗制动具有独立整流电源，可实现开环他励和闭环他励。自励能耗制动时，转子绕组切割由微小辅助励磁电流建立的磁场（另外提供），并将产生的感应电流再提供给定子形成闭环，是一种常用的、机械特性较好的重物下放调速方案。自励能耗制动调速设备分为由凸轮控制器控制的直接式和由主令控制的间接式。国内常用直接式自励能耗制动控制柜有QJ5S、QJ8S、QZ4S 等系列，间接式自励能耗制动控制柜有QJ9/10S、QZ2S、QJ6SQ、Z1/2S、QJ9/10SX 等系列。4 能耗（动力）制动第三节 起重机械

45、调速及电气传动控制系统 利用转子串电阻的各种制动方式调速方案，具有单速度或单方向调速的特点，适用于一般用途的起重机械。涡流制动器调速开环机械特性如图15-9所示。涡流调速系统的特点为：既能在下降方向调速，也能在上升方向调出低速；可开环控制，也可闭环控制；调速比10：1，闭环可达201 以上；重载快速下降时，控制手柄拉回低挡至零位仍有较大制动力矩，制动安全性好；平移机构可利用涡流制动器开环调节制动力矩，提高平稳起动和制动性能；涡流调速属于能耗制动调速类型，增加了系统转动惯量，能耗大、调速效率低；受涡流制动器工作制S3-15%以及电阻器功耗的限制，不宜长时间低速运行，价格较贵。三、利用转矩合成并行

46、调速的传动控制系统第三节 起重机械调速及电气传动控制系统 图15-9涡流制动器调速开环机械特性1电动机特性2涡流制动器特性3合成特性第三节 起重机械调速及电气传动控制系统（1）以微处理器为核心的数字化控制器（2）电磁兼容性（EMC）（3）无功功率的补偿 四、数字式高性能传动控制系统1 交流变频调速和调压调速系统的特点（1）基本原理和分类（2）变频调速控制系统简介 1）V/F 控制模式。2）矢量控制（VC）模式。3）直接转矩控制(DTC)模式。2 变频调速基础第三节 起重机械调速及电气传动控制系统（1）四个象限运行特性 1）给定和反馈。2）重物上升特性。变频传动系统特性如图15-10所示。3）空

47、钩(包括轻载)下降特性。4）重载下降。（2）起重机械变频系统的起动 如图15-11 所示。1）按预置起动时间起动。2）按预置转矩起动。3 起重机械变频调速运行特性图15-10变频传动系统特性图15-11变频电动机起动过程第三节 起重机械调速及电气传动控制系统（3）起重机械变频系统的制动起重机械变频系统的制动包括制动降速及制动减速停车。1）匀减速停车。2）自由制动停车。3)减速加直流制动停车。（4）其他功能变频系统具有完善的自我保护功能，如过载、过电流、过热、短路、接地、过电压、欠电压、超速、转矩校验功能等，提高了起重机械驱动系统的安全性、可靠性。（5）起重机械常用变频调速装置第三节 起重机械调

48、速及电气传动控制系统（1）定子调压调速原理 异步电动机最大转矩与定子相电压的平方成正比，调节定子电压可以使最大转矩在水平线上以平方值连续变化缩小，相应地改变了电动机工作点，是一种改变转差（滑差）率s 的调速方法。（2）系统组成 定子调压装置的速度给定可采用有级或无级给定。（3）定子调压调速主要特点 定子调压调速的电磁转矩与定子电压的平方成正比，定子电压越低，特性越软，临界转矩越小。（4）市场产品 西门子SIMOTRAS HD、ABB 的ASTAT 等系列调压器，具有转速、电流双闭环的调速功能，当采用脉冲编码器做速度反馈时，调速范围一般能达到201。4 交流调压调速系统简介本章小结 本章小结 了解起重机械相关电气设备、调速及电气传动控制系统，掌握起重机械电力装备的技术要求和主要调速方法的工作原理。谢谢THANK YOU