塔式起重机电气控制电路分析

塔式起重机电气控制电路分析
由于塔式起重机电动机较多，对应每一台电动机的控制电路也较复杂，为了分析电路图方便，我们用对应的方法进行标注，例如：M5的控制电器有KM5，KM51，KM52，KM53，SQ51，SQ52，SA5等。

（1）电源部分
三相四线制380V电源用一根四心重型橡套电缆（3*16+1*6）送到电缆卷筒的集电环W1上。

经过装在电缆卷筒旁的铁壳开关QS、FU1，再用电缆送到装在驾驶室内的自动开关QF上，然后分送给主电路、控制电路和信号测量电路。

集电环的结构与环线式转子的滑环和电刷相类似，主要由滑环和碳刷等组成。

滑环装在有关的转动部件上，碳刷装在不动的部件上，转动部件上的电源可以通过集电环装置与不动部件上的导线连接起来。

W1用于行走机构，W2用于变幅机构的连线。

铁壳开关QS是全机电源的隔离开关熔断器EU1作为全机的后备短路保护。

本机加装了一个具有电磁脱扣器和热脱扣器的自动开关QF，脱扣电流为100A，作为本机的适中和过载保护，是保护更加完善，故障跳闸后恢复供电更加迅速。

为了使司机和维修人员在检查和修理时有一个明亮和舒适的工作环境，照明灯E、电铃HA以及电炉和电扇的插座XS1和XS2不受自动开关QF控制。

还设有电源指示灯HL、电流表A、电压表V、以便监视电源的工作情况。

因起重机高度大，变幅时不准提升，回转或行走，以保护安全。

为此用两个接触器KM1和KM5控制这两部分主电路的电源。

KM1用按钮SB1操作。

KM5用按钮SB5操作。

KM1和KM5之间不但有按钮互锁，而且有接触器触点互锁，使两者不能同时动作，以满足变幅时不准提升、行走和回转的要求。

（2）变幅部分各电气元件的作用
①接触器KM51和KM52 实现电动机的正反转，起重臂上仰或下俯。

两者之间有电气互锁，防止因故同时动作而造成电源相间短路。

②接触器KM53 起动结束后短接频敏电阻器，以便提高电动机的转速，减小损耗。

KM53装在电动机M5旁，它的线圈有一端接在M5定子U相上。

这样，KM53与转换开关SA5之间只要一根导线和一个集成环端子就够了。

③频敏变阻器RF5 限制启动电流，增大起动转矩。

④三相电磁制动器YB5 电动机断电时锁紧，使起重臂固定于某一仰角。

⑤万能转换开关SA5 控制电动机正反转和起动。

第一档是起动，第二档是运行。

操作速度不可过快，否则过早短接频敏变阻器会造成过大的电流冲击和机械冲击。

⑥过电流继电器KC5 电动机是间断工作，故用两相式过电流继电器作为瞬时过电流保护。

这是一种油阻尼式过电流继电器，动作有一定的延时，工作可靠。

⑦变幅限位开关SQ51和SQ52 把起重臂的仰视限制在63°至10°的安全范围内，起重臂上仰至63°时SQ52.1动作。

⑧幅度指示装置驾驶室壁上有一个幅度灯光信号盒，它由安装在起重和塔帽铰接处的幅度指示盘及SQ51和SQ52.2控制，借以接通或断开6只信号灯而实现幅度指示。

⑨零位保护目的是防止停产或停电后忘掉把转换开关手柄扳回零位，再次工作或恢复供电时，造成电动机直接启动或自行启动而可能引起的人身或设备事故。

原理是转换开关SA5.5只有手柄在零位时接通，并串接在KM5的线圈
回路中。

如果送电前手柄不在零位，那么送电后即使操作SB5、KM5也不会动作，必须把手柄扳回零位，重新操作SB5才能使KM5动作，再操作SA5才能使电动机M5起动，这样就实现了零位保护。

（3）行走和回转部分
这两部分电路与变幅电路基本相同，不再描述。

行走没有电磁制支器，而回转不需要限位保护。

YB4是回转锁紧制动装置的电磁制动器，用接触器KM44控制，按钮SB4操作，以便在有风的情况下重物能准确就位。

因为只有回转电动机停止时才准许锁紧回转机构，所以在KM44的线圈电路中串联了KM41和KM42的两个常闭联锁触头。

行走、回转和提升3个转换开关的零位保护触头SA2.5、SA4.5和SA1.7串接在KM1的线圈电路中起零位保护作用。

（1）提升部分
①起动、调速和制动提升电动机M1用4段附加电阻R1~R4进行起动、调速和制动，用主令控制SA1控制器控制，从第一档开始，每过一档短接一段附加电阻，因此可得到5条机械特性曲线。

在提升第一到第五档，正转接触器KM11动作，第一挡接入全部附加电阻，起动转矩较小，仅用来咬紧齿轮，减小机械冲击。

若是轻载可能慢速提升。

若是重载，重物又在空中悬着，电动机会进入倒拉反接制动状态使重物下降，操作时应较快滑过。

从第二挡至第五挡，加速接触R4逐段被短接，电动机逐挡加速。

在下降第二至第五挡，反转接触器KM12动作。

若是重载则属回馈制动下降，高速下放重物，起动时应连续推向第五挡。

从第五挡返回器挡停留过久，谨防超速下降，若是空钩，电动机必须克服系统的摩擦阻力才能送出钢绳，这时电动机工作于电动状态，称为强力下降，第五挡速度是最高的。

②电力液压制动器的机械制动下降第一挡是用电力液压推杆制动器来获得特别慢的安装用下降速度的。

M6是推杆制动器中的小型鼠笼电动机。

在其他各挡时，中间继电器KA1释放，其常闭触头KA1.1使M6与M1的定子并联，起普通的停电刹车和通电打开推杆制动器的作用。

在下降第一挡（只有这一档）KM12动作，KM13释放，KA1动作，其常闭触头KA1.1断开，使M6脱离定子电源，常开触头KA1.2接通，使M5经过自耦变压器TC2、转换开关SA6并联在M1的转子电路上。

f，所以M6的同步转速与因为M1转子电势的频率与转差率成正比，f 2=S
M
f=50Hz时相比降低为：
n6M=60f2/P6M=60S M f/P6M
式中n6M——推杆制动器电动机的同步转速；
P6M——推杆制动器电动面的磁极对数；
f——电源频率；
f2——提升电动机的转子频率；
S M——提升电动机的转差率。

这使M6的转速相应降低，油的压力减少，闸瓦松开程度减小而与闸轮发生摩擦，产生机械制动转矩，可使重物下降速度减慢到额定值得1/4~1/8。

M1的转子电压比电源电压低，为了使M6的工作电压尽量接近于额定电压，故用自耦变压器TC升压后供给M6，自耦变压器有3组抽头，可根据载荷情况用
SA6来选择。

重装时选择变比较小的抽头，是M6的电压较低，电磁转矩和转速较低，机械制动转矩增大则进一步减重载下降速度。

用推杆制动器进行机械制动时，提升电动机输出的机械能和负载的位能都消耗在闸瓦与闸轮之间的摩擦上而严重发热而烧坏，因此，重物距就位点的高度小于2米时才允许使用这样制动方法。

③超重、超高和钢绳脱槽保护提升重物超重时通过传动机构使限位行程开关SQ13受压。

提升重物吊钩超高时通过传动机构使限位行程开关SQ11受压。

如提升钢绳脱离滑轮槽时通过压板使限位行程开关SQ12受压。

3个限位开关串接在电源接触器KM1和KM5线圈电路中，任一个动作都回使两个接触器释放，5台电动机停止起到保护作用。

当主令控制器SA1的物柄在零位或下降一边时，它们被SA1.8触头短接，以便把重物放下来。

④过流保护、失压保护和事故开关4个两相式过流继电器KC1~KC4的常闭触头都串接在KM1和KM5的线圈电路中，任一个动作都使KM1和KM5释放，5台电动机都停止。

它们的动作电流整定值应取电动机定子额定电流的1.9~2.5倍。

电源接触器KM1和KM5用按钮操作，带动有自锁，本身就有失压保护功能。

控制电路的电源开关S兼作事故开关，在发生紧急事故时刻断开它，使各电动机立即停止。

塔式起重机电气控制电路相对复杂，但只要我们“化整为零，再积零为整套”就不难读懂。

在实践中最好了解清楚各电器的安装位置及工作原理就更容易理解了。