桥式起重机的电气控制
桥式起重机电气控制系统设计
1 引言(或绪论）1．1 课题简介本次毕业设计课题为“20/5t桥式起重机电气控制系统设计”。
其主要任务是将接触—继电器控制的传统桥式起重机利用PLC进行改造.用到的实验台是THJPES-2型机床PLC电气控制实训考核装置,所以本次任务的重点是完成模拟实验.本次设计的控制部分主要是西门子S7—200 PLC系统，并结合STEP7软件进行了简单的控制编程。
1．2桥式起重机在现代工业中的发展情况桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化重要的工具和设备.所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。
经过多年的发展,我国桥式起重机的应用不断扩大，随着技术进步，针对实际中桥式起重机的恶劣工作坏境及长时间超负荷作业而导致的事故，为桥式起重机改造提出了新的要求，以便在实际操作更加安全、更加高效。
1．3PLC在工业自动控制中的应用可编程程序控制器简称PLC，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器,是一种以微机处理器为核心用作数字控制的专用计算机。
它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯,摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很简单。
PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通讯联网功能等优异性能,日益取代由大量中间继电器组成的传统继电—接触器控制系统在机械、化工、冶金等行业中的重要作用。
PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一.微电子技术与计算机技术的结合,使PLC 的功能变得更加强大，通过可编程控制的实现，为PLC 增添了使用上的灵活性。
项目4桥式起重机电气控制线路分析
（1）电磁抱闸制动器断电制动控制线路
图4-6 电磁抱闸制动器断电制动控制的电路图 1－线圈；2－衔铁；3－弹簧；4－闸轮；5－闸瓦；6－杠杆
项目四 桥式起重机电气控制线路分析
（2）电磁抱闸制动器通电制动控制线路
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图4-6 电磁抱闸制动器通电制动控制的电路图 1－弹簧；2－衔铁；3－线圈；4－铁心；5－闸轮；6－闸瓦；7－杠杆
项目四 桥式起重机电气控制线路分析
4．1项目描述
3．桥式起重机对电力拖动和电气控制的要求
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（1）空钩能快速升降，以减少上升和下降时间，轻载的提升速度应大 于额定负载的提升速度。 （2）具有一定的高速范围，对于普通起重机调速范围一般为3∶1， 而要求高的地方则要求达到5∶1～10∶1。 （3）在开始提升或重物接近预定位置附近时，都需要低速运行。因此 应将速度分为几挡，以便灵活操作。 （4）提升第一挡的作用是为了消除传动间隙，使钢丝绳张紧，为避免 过大的机械冲击，这一挡的电动机的启动转矩不能过大，一般限制在 额定传矩的一半以下。 （5）在负载下降时，根据重物的大小，拖动电动机的转矩可以是电动 转矩，也可以是制动转矩，两者之间的转换是自动进行的。 （6）为确保安全，要采用电气与机械双重制动，既减小机械抱闸的磨 损，又可防止突然断电而使重物自由下落造成设备和人身事故。 （7）要有完备的电气保护与联锁环节
项目四 桥式起重机电气控制线路分析
4．3 项目实施
4．3．2桥式起重机主令控制器控制线路分析
1．主电路分析
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图4-17（a）中QS1为主电路的开关，KM0与KM1为吊钩电动机 正反转控制接触器（控制吊钩升降），YA为三相制动电磁铁， KI1为过电流保护继电器，电动机转子电路中共有7段对称连接 的电阻，其中前2段为反接制动电阻，由接触器KM3、KM4控制， 后4段为起动加速调速电阻，分别由接触器KM5～KM8控制；最 后一段为固定的软化特性电阻，一直串接在转子电路中；当 KM3～KM8依次闭合时，电动机的转子回路中串入的电阻依次 减小，与主令控制器的各控制位置相对应的电动机的机构特性 如图4-18所示。
桥式起重机电气控制设计说明书
起重机电气控制设计说明书专业题目桥式起重机电气控制设计姓名班级指导教师1.题目:起重量/跨度桥式起重机电器控制设计2.设计内容通过对桥式起重机的学习，按实际要求对起重机各机构电气控制进行设计，培养学生用所学理论知识解决实际问题的能力。
3.设计要求1）设计计算说明书1份2）桥式起重机总电路原理图1张，各机构控制图在说明书上体现.课程设计题目及原始数据：说明：1.大车运行机构的工作级别与起升机构相同，选M5，小车运行机构的工作级别为M5；2.表中所列速度要求，在计算后所得的实际数值可允许有15%的偏差.8T桥式起重机电气控制设计摘要桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。
桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。
桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。
桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。
普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。
起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。
起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。
电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。
本文重点研究起重机的控制，通过使用串电阻的调速方法已实现对电机的控制，从而控制起重机。
关键词：起重小车;电动机；串电阻调速目录1．起重机控制系统方案选择…………………………………………2．电机容量选择及调速电阻器计算…………………………………2.1电机容量选择……………………………………………………2.1.1提升机构电机容量选择……………………………………2.1.2大车行走机构电机容量选择………………………………2.1.3 小车行走机构电机容量选择……………………………2.2调速电阻器计算…………………………………………………2.2.1起升机构调速电阻计算…………………………………2.2.2大车行走机构调速电阻器计算……………………………2.2.3小车行走机构调速电阻器计算……………………………3．起升机构控制系统………………………………………………………3.1控制系统组成………………………………………………………3.2起升机构控制电路图……………………………………………3.3起升机构的工作原理……………………………………………3.4系统的保护…………………………………………………4. 大车运行机构控制系统设计………………………………………4.1控制系统组成…………………………………………………4.2大车机构控制电路图………………………………………………5．小车运行机构控制系统设计……………………………………5.1控制系统组成……………………………………………………5.2小车机构控制电路图………………………………………………主钩以外的其他机构机构的工作原理图…………………………结论………………………………………………………………………参考文献………………………………………………………………1.起重机控制系统方案选择三相异步电动机的工作原理:当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。
桥式起重机电气控制线路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 桥式起重机旳构造
❖ 桥架：横跨车间旳主干部分，同步也是桥式起重机其他部 分旳安装基础。例如，驾驶室、小车及交流磁力控制盘等 等都是装在桥架上旳。
❖ 大车：大车驱动整个桥式起重机在铺设旳轨道上走行。有 旳桥式起重机用一台电动机驱动大车，有旳用两台电动机， 本教材简介旳是两台驱动电机驱动。
❖ 大车限位保护
❖ SA4：是同一个凸轮控制器旳不同触点。假设
❖ KM10迈进，KM11后退，迈进时上边支路SA4 触
❖ 点闭合，下边支路触点断开。后退时，上边支路
❖ SA4触点断开，下边支路触点闭合。若，迈进中 达
❖ 到限位位置，KM10断，把凸轮控制器打到后退 档
❖ 上，下边SA4触点闭合，大车能够后退。
❖ SA1扳到”上升1”位： 3、5、6、7号触点闭合； 3号触点闭合：引入上升限位SQ9常闭触点； 5号触点闭合：上升方向电动机接触器KM1吸合； 6号触点闭合：KM3吸合，电磁抱闸松开； 7号触点闭合：KM4得电，切除转子串旳第一段 电阻。
❖ SA1扳到“上升2”位：
3、5、6、7、8号触点闭合，与“上升1”档比 较，KM5吸合，切掉第二段电阻，电动机转速更 高。1档主要用来绷紧起升钢索，低速起升，降 低冲击。
主起升电动机旋转控制线路
SA1
1
KA
2
SQ9
3
4
5
KM2
KM1
6
KM2 7
KM3 8
9
10
11
12 KM2
KA1 KA
KM1
KM2
KM1
KM1
KM9
KM3
KM4
KM5
KM6
桥式起重机电气控制线路运行介绍
桥式起重机电气控制线路运行介绍
1.主控制电路：
主控制电路是控制起重机主梁上电动机运行的关键电路。
它通常包括控制主电动机的起动、制动、正反转等功能。
起动电路通过起动接触器将电动机与电源连接，使电动机转动起来。
制动电路通过制动接触器将电动机与电源断开，使电动机停止转动。
正反转电路通过正反转接触器控制电动机正反转运动，实现起重机的前进和后退。
2.限位保护电路：
限位保护电路是用来保护起重机行走机构的电路。
它通常包括起重机左右行走限位、前后行走限位等功能。
当起重机的行走到达限位位置时，限位保护电路会自动切断电动机电源，停止起重机的行走，以保护机械结构的安全。
3.紧急停止电路：
紧急停止电路是在紧急情况下，迅速切断电动机电源，停止起重机运行的电路。
一般情况下，紧急停止按钮会放置在机械操作员容易触及到的位置，如操作台、控制箱等处。
当发生紧急情况时，操作员可以按下紧急停止按钮，即可使起重机立即停止运行，确保操作人员的安全。
4.着陆线控制电路：
着陆线控制电路是用来控制起重机的货物吊取和放下的电路。
它通常包括启动按钮、停止按钮、上升按钮、下降按钮等功能。
通过按下相应的按钮，操作员可以控制货物的运动，完成起重任务。
以上是桥式起重机电气控制线路运行的简要介绍。
桥式起重机的电气控制线路具有复杂性和安全性要求高的特点，要求电路设计合理、可靠，并符合相关的安全标准。
对于操作人员来说，熟悉电气控制线路的原理和工作方式，掌握正确的操作方法，能够保证起重机安全、高效地运行。
桥式起重机电气控制电路的维护与故障检修
项目五：桥式起重机电气控制电路的维护与故障检修1、了解桥式起重机的结构和电器控制电路的功能。
2、掌握桥式起重机的运动形式维护方法。
3、熟悉桥式起重机主要故障的诊断方法和检修。
1、维修20/5t桥式起重机主交流接触器不吸合的常见故障。
2、维修20/5t桥式起重机副钩能下降但不能上升的常见故障。
3、维修20/5t桥式起重机主钩既不能上升又不能下降的常见故障。
4、维修20/5t桥式起重机起重机不能启动的常见故障。
5、维修20/5t桥式起重机吊钩下降时，接触器就释放（掉闸）的常见故障。
随着现代机械制造技术的不断发展，机械设备在工业企业中的作用和地位越来越重要。
桥式起重机作为现代化生产不可缺少的机械设备，由于作业环境复杂，工作方式特殊，发生故障的概率很高，起重机带病运转的现象普遍存在。
这里以20/5t桥式起重机的电气控制电路进行分析。
一、20/5t桥式起重机电气原理图如图2—5—1所示图2—5—1 20/5t桥式起重机的电路原理二、20/5t桥式起重机电气控制电路进行分析。
20/5t桥式起重机有两个卷扬机构，主钩起重量为20t，副钩起重量为5t。
电路由两大部分组成：凸轮控制器控制大车、小车、主副钩等五台电动机的电路；用GQR-GECDD型保护柜保护五台电动机正常工作的保护控制电路。
1、主交流接触器KM的控制将副钩、小大车凸轮控制器的手柄置于“0”位，联锁触头AC1-7、AC2-7、AC3-7(9区)处于闭合状态，关好横梁栏杆门（SQ8、SQ9闭合）及驾驶舱门（SQ7闭合），合上紧急开关QS4,按下启动按钮SB，交流接触器KM线圈得电，主触点闭合，两副常开辅助触点闭合自锁。
KM线圈得电路径：FU1→1→SB→11→AC2→13→AC3-7→14→SQ9→18→SQ8→17→SQ7→16→QS4→15→KA0 →19→KA1→20→KA2→21→KA3→22 →KA4→23→KM→24→FU1KM线圈闭合自锁路径：后（W13）直接引入各电动机定子接线端。
桥式起重机电气控制系统
10t桥式起重机典型电路
主电路介绍：
Q1~Q3为凸轮控制器 YB为断电抱闸制动装置电磁铁线圈
KM用于电路保护 合上QF →凸轮控制器Q1~Q3均在零位时，按 动启动按钮→ KM线圈通电、触点闭合; 通过操作Q1~Q3可分别驱动电动机M1~M4工作 ，实现大、小车的移动和吊钩的提升/下降。
卷扬机主电路
桥式起重机电气控制系统
单梁桥式起重机
双梁桥式起重机
桥式起重机
单主梁吊钩门式起重机
汽车起重机
旋转起重机
缆索起重机
桥式起重机的结构
桥式起重机一般由桥架（又称大车）、装有提升机构的 吊运车、大车移行机构、操纵室、小车导电装置（辅助滑线）、 起重机总电源导电装置（主滑线）等部分组成。
桥式起重机概述
1、主钩提升运动：
① 预备级：
Q1在向上位置1→ 触点1、3闭合→提升电 机M1正转（触点4~8均不 闭合）→电动机转子全 电阻，工作在机械特性1 。
用于绷紧钢丝绳的 预备级或提升空钩和轻 载。以及在倒拉反接制 动状态下，低速下放位 能负载。
1、主钩提升运动：
② 重物提升
Q1转至向上位 置2、3、4、5时， 转子电阻依次减小 ，提升速度依次提 高。（负载转矩加 大）
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。
断续点动：
Q1在下降1~5与0位之间 往返操作，电动机在下放 与抱闸运动之间点动继续 工作，重物低速下放。
桥架、大车及小车移行机构、 提升机构（主钩、副钩）等。
桥式起重机主要技术参数： 起吊重量、跨度、提升速度、提升高度等。 电力拖动要求： 重载起动；电气调速；断电抱闸制动；设置预备级（张紧钢丝）； 保护： 零压、过载、短路、限位等安全措施。 控制方式：中小型 凸轮控制器、变频调速； 大中型 ① 主钩主令控制器+磁力控制屏，其余凸轮控制器 ② 变频调速。
桥式起重机电气控制要求
桥式起重机电气控制要求
1.起升机构的控制要求
(1)空钩能快速升降，轻载的起升速度应大于额定负载时的起升速度，以减少辅助工作时间。
(2)应具有一定的调速范围，普通起重机调速范围为3:1，要求较高的起重机调速范围可达5:1~10:1。
(3)具有适当的低速区，一般在30%额定速度内应分为几挡，以便灵活操作。
(4)起升第一挡的作用是为了消除传动间隙，将钢丝绳张紧，一般称之为预备级。
这一挡的电动机，启动转矩不能过大，以免产生过强的机械冲击，一般在额定转矩的一半以下。
(5)在负载下降时，根据负载的大小，起升电动机可以工作在电动、倒拉制动、回馈制动等工作状态下，以满足对不同下降速度的要求。
(6)为确保设备和人身安全，起重机采用断电制动方式的机械抱闸制动，以避免因停电造成无制动力矩，导致重物自由下落引发事故。
同时，也还要具备电气制动方式，以减小机械抱闸的磨损。
大车小车的运行机构，只要求具有一定的调速范围和分几挡控制。
启动的第一级也应具有消除传动机构间隙的作用。
为了启动平稳和准确停车，要求能实现恒加速和恒减速控制。
停车应采用电气和电磁机械双重制动。
采用电磁铁式制动器，要求电动机通电时，制动电磁铁也通电，闸靴松开，电动机旋转。
当电动机停止工作时，制动电磁铁同时失电，闸
轮紧抱在制动轮上，从而达到断电制动的目的。
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式
起 重
4. 为适应较恶劣的工作环境和机械冲击，电
机
动机采用封闭式，要求有坚固的机械结构，
的
电
采用较高的耐热绝缘等级。
气
控
制
起重用的交流异步电动机：YZR(绕线型)和
YZ(笼型)系列起重电动机。在铭牌上标出的
功率均为FC＝25％时的输出功率
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电机与电气控制技术
（二）电力拖动系统的构成及电气控制要求
桥
式
起 重 机 的 电 气 控 制
对动的求电及主②集①力控要中大小拖制要车或车驱分驱别动动① 时 载 ② 调 要 ⑥ 双 又 落 ⑦ ④ 传 张 ⑤ 求电驱电空；时有速求为重可造要提动紧负在动动动轻的范较制防成求系，下钩一确升载机机载提围高动止事有统以放能定保的是一一时升的因故中避重(够的安第位，完至台高的速则突。的免物既快调全一能备两低提度要然齿过时可速速，挡性的台速升。达断轮大起减升范要为反电：之速到电间的重轻降围求预抗气比度而隙机电(机，，采备力保)5一应 使 ， 械 动械以 普 用 挡 矩～护电般大 重 并 冲 机抱减 通 电 ，1与力，的0为于 物 将 击 可闸少 的 气 用联拖)因组∶3额 自 钢 工的辅 起 和 以锁动此∶1成定 由 丝 作负助 重 机 消环系1要，负 下 绳 在担工 机 械 除节统，，
②④中特级 重： 级：经经常常在起不吊同额载定荷负下荷工，作，工速作特度中别等繁，
工忙作，不 通太 电繁 持重续，率通为电60持%，续如率冶为金25专%用，的如桥一式般
机起械重加 机工 。车间和装配车间用的起重机。
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电机与电气控制技术
三、桥式起重机对电力拖动的要求
桥
式
起 （一）对起重电动机的要求
控 制
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 。
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电机与电气控制技术
一、桥式起重机的主要结构和运动形式
桥 式 起 重 机 的 电 气 控 制
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电机与电气控制技术
一、桥式起重机的主要结构和运动形式
桥 式 起 重 机 的 电 气 控 制
等多种重。型数：字5的0t以分上子为主钩起重量，分母为 副钩起重量。
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电机与电气控制技术
二、桥式起重机主要技术参数
桥
式
起 重
（三二）提 跨升 度高度
机
起起重重机机主吊梁具两或端抓车取轮装中置心的线上间极的限距位离置，与即下
的
电
极大车限轨位道置中之心间线的间距的离距，离称称为为起跨重度机，的以提米升（高m）
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电机与电气控制技术
桥 式 起 重 机 的 电 气 控 制
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电机与电气控制技术
桥 式 起 重 机 的 电 气 控 制
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电机与电气控制技术
桥
第一节：桥式起重机概述
式
起
重
通用的桥式起重机是机械制造工业中最广泛
机
的
使用的起重机械，又称“天车”或“行车”，
电 气
它是一种横架在固定跨间上空用来吊运各种
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电机与电气控制技术
二、桥式起重机主要技术参数
桥 式
（四）运行速度
起 重
（六运）行通机电构持在续拖率动电动机额定转速下运行的
机
速由度于， 桥以 式起m/重m机in为单断位续。工小作车，运其行工速作度的一繁般重
的
电
为程度40用～通60电m持/m续in率，F大C车%运表行示速。度通一电般持为续1率0为0～
电机与电气控制技术
第八章：桥式起重机的
桥
式
电气控制
起
重 机
学习目标:
的 电
熟悉桥式起重机的基本结构、运动形式、
气
主要技术参数及对电力拖动的要求
控 制
掌握凸轮控制器控制的线路的组成、工作
原理及保护环节
了解PQR10B型主令控制器控制的线路的
基本工作原理及联锁和保护
熟悉桥式起重机常用的保护方法，会分析
10t交流桥式起重机控制电路原理
重
机 的
1. 起重电动机为重复短时工作制。即FC介于
电 气
25%～40％。受过载和机械冲击较大；同时，
控
由于工作时间较短，其温升要比长期工作制
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。
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电机与电桥
式
起 重
2. 有较大的起动转矩。起重电动机往往是带
电机与电气控制技术
二、桥式起重机主要技术参数
桥
式
起
（七）工作类型
重
起重机按其载荷率和工作繁忙程度可分为轻
机 的
级、中级、重级和特重级四种工作类型。
电
气 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 ，
控 制
会通少电， 持通 续电 率持为续40率%，为如15冶%金。和用铸于造不车需间紧内张使及 繁作用重安的工 装 起作 检 重的 修 机场用。所的，起如重在机水。电站、发电厂中用
气
控
度为单，位以。m为国单产位桥。式常起用重的机起的升跨高度度有有101.52、/161、3.5、
制
162/.514、、1912.5/1、82、2.156、/1285、.51、9/2281.、5、203/12.25、m等，
2每13/2m3为、一22个/2等6、级2。4/26m等几种。其中分子为
主钩提升高度，分母为副钩提升高度。
二、桥式起重机主要技术参数
桥
式
起
（一）起重量
重
机
又称额小定型起：重5〜量1，0t是指起重机实际允许起吊
的 电
的最大负荷量，以吨（t）为单位。国产的桥
气 控 制
式15起/3、重中2机型0系/：5、列13其00〜/起55、重0t5量0/有105、、715按0/（2分起0单类、重钩1量0）0/、20、
125/20、150/30、200/30、250/30（双钩）
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电机与电气控制技术
桥 桥式起重机的运动形式
式
起
重 ①起重机由大车电动机驱动
机 的
沿车间两边的轨道作纵向前
电 后运动；
气 控
②小车及提升机构由小车电
制 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
实现重物在 垂直、横向、 纵向三个方向 的运动
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电机与电气控制技术
机
负载起动，因此要求有较好的起动性能，即
的
电
起动转矩大，起动电流小。
气 控
3. 能进行电气调速。且调速大多数是在运行
制
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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电机与电气控制技术
（一）对起重电动机的要求
气 控
1工3作5m时/m间in与。周期时间之比，一般一个周期通
制
（常五定） 为提10升m速in。度标准的通电持续率规定为15%、
提的25升速%、机 度4构 ，0的 以%、提m/6升m0电i%n为四动单种机位。以。额一定般转提速升取速物度上不升
超过30m/min,依货物性质、重量、提升要求
来决定。
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