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各位老師大家好！,集裝箱龍門起重機(jī) ----電氣控制部分 指導(dǎo)老師：李斌老師 答 辯 人：李江華,畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書:,題目：集裝箱龍門起重機(jī)設(shè)計(jì)（電氣控制部分） 題目?jī)?nèi)容： 要求設(shè)計(jì)一臺(tái)港口用軌道式集裝箱門式起重機(jī)，該起重機(jī)采用雙主梁，跨距40.5t-40m，兩端有效懸臂10m，可進(jìn)行20'到40'國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)及堆放等作業(yè)。 課題任務(wù)要求： 進(jìn)行集裝箱門式起重機(jī)電氣控制部分和小車機(jī)器房部分的設(shè)計(jì)，電氣控制部分采用可編程控制器(PLC)控制，需畫出電氣原理圖和電氣布置，編寫PLC梯形圖程序，說(shuō)明工作原理。設(shè)計(jì)起重機(jī)的機(jī)器房結(jié)構(gòu)，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。,第一章：軌道式集裝箱門式起重機(jī),第二次世界大戰(zhàn)以后，在運(yùn)輸業(yè)發(fā)生了一場(chǎng)技術(shù)革命——集裝箱運(yùn)輸。六十年代中期集裝箱運(yùn)輸受到世界各國(guó)的普遍重視，從而得到了迅速發(fā)展，以形成一個(gè)完整的體系。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織為集裝箱規(guī)定了統(tǒng)一的規(guī)格、重量。為發(fā)展集裝箱運(yùn)輸，又出現(xiàn)了許多種類的裝卸機(jī)械，集裝箱龍門起重機(jī)就是其中的一種。,本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)為重慶寸灘港的軌道式集裝箱門式起重機(jī)，該起重機(jī)采用雙主梁，跨距40.5t-40m，兩端有效懸臂10m，可進(jìn)行20'到40'國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)及堆放等作業(yè)，進(jìn)行集裝箱門式起重機(jī)電氣控制部分,說(shuō)明書介紹了起重機(jī)的三大工作機(jī)構(gòu)、常用電氣設(shè)備和其電氣控制部分的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容是起重機(jī)的電氣設(shè)備和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),起重機(jī)械是一種對(duì)重物能同時(shí)完成垂直升降和水平移動(dòng)的機(jī)械。在工業(yè)和民用建筑工程中，起重機(jī)械作為主要施工機(jī)械用于建筑構(gòu)件和材料在運(yùn)輸過(guò)程的裝卸，并將構(gòu)件吊到設(shè)計(jì)位置進(jìn)行安裝等，不僅解決了人力無(wú)法勝任的作業(yè)，而且能保證工程質(zhì)量，縮短工期，降低成本，成為極其重要的建筑施工機(jī)械。 起重機(jī)械的分類：起重機(jī)械的種類很多，按使用的動(dòng)力設(shè)備可分為內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力和電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力兩種；按起重機(jī)載荷率可分為輕型、中型、重型、特重型四類；按起重結(jié)構(gòu)可分為龍門式和臂架式兩類；按回轉(zhuǎn)臺(tái)的角度可分為全回轉(zhuǎn)式和非全回轉(zhuǎn)式；按行走機(jī)構(gòu)的構(gòu)造可分為固定式和移動(dòng)式兩類。建筑施工中常用的為移動(dòng)式起重機(jī)，包括：塔式起重機(jī)、汽車式起重機(jī)、輪胎式起重機(jī)、履帶式起重機(jī)， 起重機(jī)械的主要性能參數(shù)包括：起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度以及工作速度等。,軌道式集裝箱門式起重機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：,(1)場(chǎng)地利用率更高，跨中一般可堆放8一l5列集裝箱加1個(gè)或多個(gè)車道，而標(biāo)準(zhǔn)的輪胎式集裝箱門式起重機(jī)跨中只能堆放6列集裝箱加1個(gè)車道。 (2)定位能力好，且可以提供最迅速和最有效的集裝箱存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)自動(dòng)化，如果和自動(dòng)搬運(yùn)車或移箱輸送機(jī)等配合作業(yè)，可以達(dá)到很高的作業(yè)效率。 (3)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度更高，作業(yè)效率更高。 (4)以電力為動(dòng)力，無(wú)廢氣排放，噪聲低，環(huán)保性能好。,主要技術(shù)性能參數(shù),軌道式集裝箱門式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有起重量、起升高度、跨距和伸距、工作速度以及工作類型等。 一、 起重量 軌道式集裝箱門式起重機(jī)的起重量有3個(gè)指標(biāo)，即額定起重量、吊具下起重量、吊鉤下起重量。目前吊具下最大起重量超過(guò)50 t，但大多為30.5～42 t。 二、 起升高度 起升高度有2種表述方法，即以“m”為單位的絕對(duì)起升高度和堆箱高度。起重機(jī)的起升高度大多在15 m上下，目前最大的已超過(guò)20 m。從堆箱高度上講，大多為堆3過(guò)4、堆4過(guò)5和堆5過(guò)6，目前最大的達(dá)到堆8過(guò)9。 三、跨距和伸距 軌道式集裝箱門式起重機(jī)的跨距目前最小為15 m，最大超過(guò)60m，大多在25～35 m之間；起重機(jī)的工作伸距一般不超過(guò)10 m。在國(guó)外，軌道式集裝箱門式起重機(jī)廣泛用于內(nèi)河港口，兼做裝卸和堆場(chǎng)。在萊茵河兩岸的集裝箱碼頭廣泛采用這種機(jī)型，如曼海姆集裝箱碼頭，裝備有2臺(tái)軌道式集裝箱門式起重機(jī)，其中l(wèi)臺(tái)跨距為65 m，外伸距為13 m；另1臺(tái)跨距為65．5 m，外伸距為14.5 m，起重量均為35 t。 四、工作速度 起重機(jī)的速度參數(shù)包括起升速度、小車運(yùn)行速度和大車運(yùn)行速度。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)起重機(jī)的速度要求也越來(lái)越高。起升速度：Kunz公司為漢堡港制造的6臺(tái)軌道式集裝箱門式起重機(jī)，起升速度達(dá)到80 m/min；ZPMC等生產(chǎn)的軌道式集裝箱門式起重機(jī)起升速度滿載為40 m/min，空載為80 m/min。小車運(yùn)行速度：Noell、Kunz、ZPMC、交通部水運(yùn)所等單位研制的起重機(jī)小車運(yùn)行速度都達(dá)到了120m/min；國(guó)外目前最大已達(dá)到240 m/min。大車運(yùn)行速度：Kunz生產(chǎn)的軌道式集裝箱門式起重機(jī)大車運(yùn)行速度為l80 m/min。 門吊的工作速度有三種，根據(jù)起重機(jī)用途和起重量的不同而不同。 (1)起升機(jī)構(gòu)的起升速度V起，它與超重量和生產(chǎn)率有關(guān)，通常起重量大而起升速度低生產(chǎn)率高，速度可以大些；一般不超過(guò)20米/分； (2)起重小車走行速度V小車，—般不超過(guò)50米/分； (3)起重機(jī)大車走行速度V大車。—般不超過(guò)120米/分。 五、工作類型 起重機(jī)工作類型是表明起重機(jī)工作的載荷變化和忙閑程度的參數(shù)。載荷變化程度是起重機(jī)的實(shí)際超重量與額定起重量之間的變化關(guān)系。有的起重機(jī)額定起重量很大，如幾十噸。但只是偶然起吊這樣重的貨物，經(jīng)常起吊的貨物重量?jī)H是額定起重量的1/2或1/3。忙閑程度是指超重機(jī)工作時(shí)的長(zhǎng)短。如有的一年內(nèi)要工作7000小時(shí)，有的工作4000小時(shí)，還有2000小時(shí)、1000小時(shí)不等。根據(jù)載荷變化程度和忙閑程度把超重機(jī)的工作類型分為四種類型：(1)輕型(JC＝15％)；(2)中型(JC＝25％)；(3)重型(JC＝40％)；(4)特重型(JC＝60％)。,第2章 門式起重機(jī)的三大工作機(jī)構(gòu),門式起重機(jī)的三大工作機(jī)構(gòu)（機(jī)械傳動(dòng)部分）由起升機(jī)構(gòu)、起重小車走行機(jī)構(gòu)、大車走行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，它們分別實(shí)現(xiàn)吊裝貨物的上下升降，左右(橫向)搬移和前后(縱向)搬運(yùn)三個(gè)動(dòng)作，構(gòu)成一個(gè)作業(yè)區(qū)域,起升機(jī)構(gòu),起升機(jī)構(gòu)的主要形式： 1．吊鉤門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)2．抓斗門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)3．電磁門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和三用門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu) 4．兩用門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)。 小車走行機(jī)構(gòu) 大車走行機(jī)構(gòu),第3章 門式起重機(jī)的電氣設(shè)備及選用 3.1 概述,起重機(jī)的電氣部分是起重機(jī)必不可少的重要組成部分。電氣設(shè)備工作的好壞將直接影響起重機(jī)的性能。也就是說(shuō)：一臺(tái)好的起重機(jī)必須要有好的電氣設(shè)備。為此，要求設(shè)計(jì)、制造部門能精心設(shè)計(jì)、認(rèn)真制造，才能造出好的電氣設(shè)備、造出好的起重機(jī)。但是，僅僅這樣還不夠，更重要的還要求我們能夠正確、合理地使用起重機(jī)和它的電氣設(shè)備，注意日常的維護(hù)保養(yǎng)，執(zhí)行計(jì)劃預(yù)修制度，經(jīng)常保持設(shè)備完好，才能保證正常運(yùn)行，以滿足日益發(fā)展的生產(chǎn)需要。,起重機(jī)負(fù)載的特點(diǎn),軌道式集裝箱龍門起重機(jī)的機(jī)構(gòu)一般可分為運(yùn)行和升降兩種，這兩種機(jī)構(gòu)的負(fù)載性質(zhì)是不同的。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的正、反兩個(gè)方向均屬阻力負(fù)載，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)在兩個(gè)方向都是電動(dòng)狀態(tài)，需要發(fā)出驅(qū)動(dòng)力矩來(lái)拖動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。 升降機(jī)構(gòu)兩方向的負(fù)載性質(zhì)不一樣。上升時(shí)為阻力負(fù)載。下降時(shí)有兩種情況：當(dāng)負(fù)載很輕，其重量克服不了機(jī)構(gòu)的摩擦阻力時(shí)，也是阻力負(fù)載；當(dāng)負(fù)載較大時(shí)則為動(dòng)力負(fù)載。對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，上升和輕負(fù)載下降時(shí)是電動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩來(lái)拖動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；重負(fù)載下降時(shí)，由重物拖動(dòng)機(jī)構(gòu)向下運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生制動(dòng)力矩來(lái)平衡由負(fù)載產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩，使重物以穩(wěn)定的速度下降。類似升降機(jī)構(gòu)的負(fù)載稱“位能負(fù)載”。上升時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，將動(dòng)能變?yōu)槲荒?；下降時(shí)由重物驅(qū)動(dòng)，將位能變?yōu)閯?dòng)能。 在室外工作的起重機(jī)，由于風(fēng)力的存在，當(dāng)順風(fēng)運(yùn)行時(shí)，有可能把運(yùn)行機(jī)構(gòu)的阻力負(fù)載變成動(dòng)力負(fù)載，此時(shí)由風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。,起重機(jī)常用的下降制動(dòng)方法,為了使下降的重物能獲得穩(wěn)定的運(yùn)行速度，需要使電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行。異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的制動(dòng)方法有再生發(fā)電制動(dòng)、反接制動(dòng)和單相制動(dòng)三種。 再生發(fā)電制動(dòng) 再生發(fā)電制動(dòng)發(fā)生在由于外力的作用使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)其同步轉(zhuǎn)速時(shí)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)象一個(gè)與電網(wǎng)并聯(lián)的異步發(fā)電機(jī)，將電能反饋給電網(wǎng)。這種制動(dòng)方法常用于起升機(jī)構(gòu)下降重物時(shí)，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較快，且必須超過(guò)同步轉(zhuǎn)速。繞線型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用再生發(fā)電制動(dòng)時(shí)，不能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻器，因串接電阻后，轉(zhuǎn)速將更快，過(guò)快的轉(zhuǎn)速將引起機(jī)構(gòu)的損壞。 反接制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)被過(guò)重的負(fù)載倒拉，就會(huì)出現(xiàn)反接制動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子被迫逆著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速是負(fù)值，轉(zhuǎn)子中將產(chǎn)生比靜止時(shí)更高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。為了限制轉(zhuǎn)子電流不致過(guò)大，需在轉(zhuǎn)子電路中串接足夠的電阻。反接制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)把下降負(fù)載的位能變換成電能，并于從電網(wǎng)吸取的電能一起變成熱能，消耗在轉(zhuǎn)子電阻里。這種制動(dòng)方法常用于起升機(jī)構(gòu)下降較重負(fù)載時(shí)，其特點(diǎn)是機(jī)械特性較軟。 單相制動(dòng) 把三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接在單相電源上或把三相電源中的任何一相斷開(kāi)，并在轉(zhuǎn)子電路中串接適當(dāng)?shù)碾娮瑁绱藭r(shí)電動(dòng)機(jī)由下降的重物帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，則電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入單相制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。,下面簡(jiǎn)要介紹電氣部分 :,一、電制與供電 本機(jī)采用交流380V、50Hz三相四線制供電系統(tǒng)。動(dòng)力回路380V，控制回路和照明回路為220V，安全電壓為24V。整機(jī)供電采用磁滯式電纜卷筒供電（左右卷放有效長(zhǎng)度為150m），小車供電采用懸掛電纜小車式。 二、電力拖動(dòng)與控制 本設(shè)備起升機(jī)構(gòu)、大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)全部采用變頻驅(qū)動(dòng)裝置；控制系統(tǒng)采用三菱公司的FX系列PLC；故障診斷及顯示采用觸摸屏。 三、操作： 先解除行走錨定裝置，然后合上總隔離閘刀和總空氣開(kāi)關(guān)，此時(shí)主配電板(MBD)和聯(lián)動(dòng)臺(tái)(TQK)上合閘指示燈亮，再檢查三相電源情況，若正常可進(jìn)行吊裝作業(yè)。 1、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：使用1SA進(jìn)行運(yùn)行機(jī)構(gòu)的操作，左右各4個(gè)操作檔位。可實(shí)現(xiàn)平滑地勻加速或勻減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)該機(jī)構(gòu)從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)到停止時(shí)，先斷電，延時(shí)5～6秒后自動(dòng)抱閘，以減少整機(jī)制動(dòng)時(shí)的沖擊和震動(dòng)。 2、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)操作手柄為3SA，設(shè)置前進(jìn)和后退各四個(gè)檔位，可實(shí)現(xiàn)平滑地勻加速或勻減速運(yùn)動(dòng)。在兩腿外側(cè)懸臂端設(shè)置有慢速運(yùn)行區(qū)域，當(dāng)小車從懸臂端向內(nèi)側(cè)運(yùn)行時(shí)，不受上述限制。 3、起升機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)的操作手柄為2SA，起升和下降各四個(gè)操作檔位，可實(shí)現(xiàn)平滑地勻加速或勻減速運(yùn)動(dòng)。,,四、保護(hù) 按照《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《起重機(jī)安全規(guī)程》的規(guī)定，整機(jī)設(shè)置有總的過(guò)流、短路、失壓、欠壓保護(hù)，并且在聯(lián)動(dòng)臺(tái)和主電源柜上、機(jī)器房以及在下橫梁對(duì)角位置設(shè)有緊停按鈕。 1、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)設(shè)置有零壓、零位、過(guò)流短路，正反向聯(lián)鎖，極限位置限位，電纜卷筒極限限位等保護(hù)，另外還設(shè)置有錨定聯(lián)鎖以及防護(hù)器頂松軌聯(lián)鎖等。 2、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)設(shè)置有零位、零壓、過(guò)流和短路保護(hù)，以及正反向聯(lián)鎖、懸臂端限速和極限位置保護(hù)等，另外還設(shè)置有駕駛室通道口聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)和小車錨定裝置。 3、起升機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)設(shè)置有零位、零壓、過(guò)流短路保護(hù)，正反向聯(lián)鎖、上下預(yù)限位保護(hù)，極限位置保護(hù)和應(yīng)急限位保護(hù)以及超載保護(hù)等。 4、本機(jī)在最高處設(shè)置有避雷裝置。,,五、信號(hào)、通訊和照明 1、超負(fù)荷限制器在起升機(jī)構(gòu)吊重達(dá)到額定載荷的95％時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在達(dá)到額定載荷的110％時(shí)，起升機(jī)構(gòu)斷電，只允許下降操作。 2、大車運(yùn)行時(shí)有間斷的聲光報(bào)警信號(hào)以提醒現(xiàn)場(chǎng)人員避讓。 3、各機(jī)構(gòu)極限位置時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 4、風(fēng)速超過(guò)額定值時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并停止整機(jī)工作。 5、設(shè)置二部對(duì)講機(jī)以便起重機(jī)上下聯(lián)系。 6、照明：本機(jī)在梁底部設(shè)置有8盞500W投光燈，在小車架底部設(shè)置有4盞500W投光燈作為工作照明，司機(jī)室、機(jī)器房、電氣房、樓梯走道都設(shè)置有足夠的照明設(shè)置和不同電壓等級(jí)的插座。在機(jī)器房配置有2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，在電氣房配置有一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)以改善散熱條件。在司機(jī)室和機(jī)器房?jī)?nèi)的電氣房各設(shè)置1部雙制式空調(diào)。另外還配備了2盞隔爆型手提檢修燈（可充電式）和必要的消防設(shè)備。,3.2 電動(dòng)機(jī),起重機(jī)上使用的電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。在門式起重機(jī)上一般采用交流異步電動(dòng)機(jī)，其中有鼠籠式電動(dòng)機(jī)和繞線式電動(dòng)機(jī)。鼠籠式電動(dòng)機(jī)只限于中小容量、起動(dòng)次數(shù)不多，沒(méi)有調(diào)速要求，對(duì)起動(dòng)平滑性要求不高，操作簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。而繞線式電動(dòng)機(jī)則是起重機(jī)上使用范圍最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。 門吊采用的電動(dòng)機(jī)多為三相交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)(或稱滑環(huán)電機(jī))。,,下面是電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)要計(jì)算過(guò)程： 1、運(yùn)行阻力計(jì)算 2、初選電動(dòng)機(jī) 3、起動(dòng)時(shí)間與平均加速度驗(yàn)算 4、校核電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力 5、電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算,,,參見(jiàn)《最新起重機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、維護(hù)新工藝、新技術(shù)與常用數(shù)據(jù)及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)》，根據(jù)計(jì)算所得的數(shù)據(jù)和綜合考慮以上涉及的各種情況，成本，因此本設(shè)計(jì)選用三相交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YZR315M2-10（兩臺(tái)），YZR160L-6（八臺(tái)），YZR180L-8（四臺(tái)）。 備注：大連伯頓電機(jī)廠，配強(qiáng)迫風(fēng)冷風(fēng)機(jī)、編碼器和超速開(kāi)關(guān)。,3.3 控制電器,起重機(jī)常見(jiàn)的控制電器有開(kāi)關(guān)、接觸器、凸輪控制器、主令控制器、繼電器和電阻器等,3.4 變頻器的選擇,在電力拖動(dòng)領(lǐng)域，解決好電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速問(wèn)題具有十分重要的意義。例如： 1、可以大大提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的加工精度、工藝水平以及工作效率等，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 2、可以大大減少生產(chǎn)機(jī)械的體積和重量，從而減少金屬的用量。 3、對(duì)于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載，如采用調(diào)速的方法改變其流量，節(jié)電率可達(dá)（20—60）%等等。,舊時(shí)的起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)如圖 :,電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？,n = 60f/p(1-s) n: 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 f: 電源頻率 p: 電機(jī)磁極對(duì)數(shù) s：電機(jī)的轉(zhuǎn)差率電機(jī)的轉(zhuǎn)速 = 60(秒)＊頻率（Hz)/電機(jī)的磁極對(duì)數(shù) - 電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，rpm/min也可表示為rpm ，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)差矩為0,同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 = 60(秒)*頻率(Hz)／電機(jī)的磁極對(duì)數(shù) 異步的轉(zhuǎn)速比同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速低。 例如：4極三相步電機(jī) 60Hz時(shí) 低于 1,800 [r/min] 4極三相異步電機(jī) 50Hz時(shí)低于 1,500 [r/min]。本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)領(lǐng)域所使用的大部分電機(jī)均為此類型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡(jiǎn)稱為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極對(duì)數(shù)和頻率。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)是固定不變的。由于電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)1個(gè)磁極對(duì)數(shù)等于2極，電機(jī)的極數(shù)不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以不適和改變?cè)撝祦?lái)調(diào)整電機(jī)的速度。另外，頻率是電機(jī)供電電源的電信號(hào)，所以該值能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。,,改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法：如果僅改變頻率，電機(jī)將被燒壞。特別是當(dāng)頻率降低時(shí)，該問(wèn)題就非常突出。為了防止電機(jī)燒毀事故的發(fā)生，變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓。例如：為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半，變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz，這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從400V改變到約200V。如果要正確的使用變頻器, 必須認(rèn)真地考慮散熱的問(wèn)題。變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升。使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降。環(huán)境溫度升高10度，變頻器使用壽命減半。,矢量控制是怎樣使電機(jī)具有大的轉(zhuǎn)矩的？,轉(zhuǎn)矩提升：此功能增加變頻器的輸出電壓，以使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比的關(guān)系增加，從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù)，使用“矢量控制“，可以使電機(jī)在低速,如(無(wú)速度傳感器時(shí))1Hz（對(duì)4極電機(jī)，其轉(zhuǎn)速大約為30r/min）時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩（最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150％）。 對(duì)于常規(guī)的V/F控制，電機(jī)的電壓降隨著電機(jī)速度的降低而相對(duì)增加，這就導(dǎo)致由于勵(lì)磁不足，而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力。為了補(bǔ)償這個(gè)不足，變頻器中需要通過(guò)提高電壓，來(lái)補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降。變頻器的這個(gè)功能叫做“轉(zhuǎn)矩提升”。,,轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。然而即使提高很多輸出電壓，電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對(duì)應(yīng)的提高。 因?yàn)殡姍C(jī)電流包含電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量（如勵(lì)磁分量）。“矢量控制”把電機(jī)的電流值進(jìn)行分配，從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和其它電流分量（如勵(lì)磁分量）的數(shù)值?！笆噶靠刂啤笨梢酝ㄟ^(guò)對(duì)電機(jī)端的電壓降的響應(yīng)，進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，在不增加電流的情況下，允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩。此功能對(duì)改善電機(jī)低速時(shí)溫升也有效。,變頻器制動(dòng)的情況：,制動(dòng)的概念：指電能從電機(jī)側(cè)流到變頻器側(cè)（或供電電源側(cè)）,這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速。負(fù)載的能量分為動(dòng)能和勢(shì)能. 動(dòng)能(由速度和重量確定其大?。╇S著物體的運(yùn)動(dòng)而累積。當(dāng)動(dòng)能減為零時(shí)，該事物就處在停止?fàn)顟B(tài)。機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動(dòng)裝置把物體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉。對(duì)于變頻器，如果輸出頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低。這時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)過(guò)程. 由制動(dòng)產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè)。這些功率可以用電阻發(fā)熱消耗。在用于提升類負(fù)載,在下降時(shí), 能量(勢(shì)能)也要返回到變頻器(或電源)側(cè),進(jìn)行制動(dòng)。這種操作方法被稱作“再生制動(dòng)”，而該方法可應(yīng)用于變頻器制動(dòng)。在減速期間，產(chǎn)生的功率如果不通過(guò)熱消耗的方法消耗掉，而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做“功率返回再生方法”。在實(shí)際中，這種應(yīng)用需要“能量回饋單元”選件。,3.5 可編程序控制器（PLC）,國(guó)際電工委員會(huì)通過(guò)的定義為：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備都按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。,傳統(tǒng)門式起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)采用交流線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻的方法進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速，繼電——接觸器控制，這種控制系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有：,門式起重機(jī)工作條件惡劣，工作任務(wù)中，電動(dòng)機(jī)以及所串聯(lián)電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生。 繼電——接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復(fù)雜，故障率高。 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，機(jī)械特性軟，負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速也變化，調(diào)速不理想。所串電阻長(zhǎng)期發(fā)熱，電能浪費(fèi)大，效率低。要從根本上解決這些問(wèn)題，只有徹底改變傳統(tǒng)的控制方式。 近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子器件的迅猛發(fā)展，電氣傳動(dòng)和自動(dòng)控制領(lǐng)域也日新月異。其中，具有代表性的交流變頻裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應(yīng)用，為PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用提供了有利的條件。,PLC控制的門式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖,,變頻器：為電動(dòng)機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。 制動(dòng)電阻：起重機(jī)放下重物時(shí)，由于重力加速度的原因電動(dòng)機(jī)將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到變頻器直流電路中，使直流電壓不斷上升，甚至達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此，必須將再生到直流電路里的能量消耗掉，使直流電壓保持在允許范圍內(nèi)。制動(dòng)電阻就是用來(lái)消耗這部分能量的。,控制小車電動(dòng)機(jī)的變頻器與PLC控制原理圖,,門式起重機(jī)小車電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程：在駕駛室內(nèi)及橫梁欄桿門關(guān)好后，位置開(kāi)關(guān)SQa、SQb，SQc閉合，緊急開(kāi)關(guān)SB2等符合要求的情況下，速度選擇開(kāi)關(guān)置于零位，按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM通電吸合，三相電源接通。當(dāng)速度選擇開(kāi)關(guān)置于正轉(zhuǎn)速度1時(shí)，將三相交流電和電動(dòng)機(jī)接通，1檔速度起動(dòng)，速度選擇開(kāi)關(guān)置于正轉(zhuǎn)速度2時(shí)，2檔速度運(yùn)行，一般橋式起重機(jī)正反向均有5檔速度，其余與此類似。速度選擇開(kāi)關(guān)置于零位或由于停電，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。為防止因停電、變頻器跳閘等使拖動(dòng)負(fù)載快速下降出現(xiàn)危險(xiǎn)，乃設(shè)置有機(jī)械制動(dòng)裝置。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可立即拉開(kāi)緊急開(kāi)關(guān)SB2，一方面機(jī)械制動(dòng)將所有電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，另一方面將變頻器緊急停機(jī)控制端EMS接通，變頻器將使電動(dòng)機(jī)迅速停機(jī)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，可使熱繼電器的觸點(diǎn)FR接通變頻器的外接保護(hù)控制端，使變頻器停止工作。位置開(kāi)關(guān)SQ1和SQ2裝在小車兩頭。當(dāng)小車行走到終端時(shí)，兩端各有擋塊，撞上位置開(kāi)關(guān)，切斷小車電路，小車電動(dòng)機(jī)停車并制動(dòng)。變頻器因發(fā)生故障而跳閘后，當(dāng)故障已被排除，可以重新起動(dòng)時(shí)，按下復(fù)位按鈕SB，接通復(fù)位控制端RST，使變頻器恢復(fù)到運(yùn)行狀態(tài)。,,控制小車電動(dòng)機(jī)的變頻器輸入控制端的安排：一般門式起重機(jī)有五檔速度，所以3個(gè)外接開(kāi)關(guān)K3，K4，K5來(lái)控制速度信號(hào)，達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目的（實(shí)際可達(dá)八檔速度），外接開(kāi)關(guān)狀態(tài)與速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。用戶可自由設(shè)定與每檔速度對(duì)應(yīng)的頻率大小。,小車電動(dòng)機(jī)的梯形圖程序,3.6 電器保護(hù)裝置及選用,保護(hù)箱 電氣設(shè)備保護(hù)電器 熱繼電器——它是一種防止電動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作中，電動(dòng)機(jī)常會(huì)遇到短時(shí)間的過(guò)載，不超過(guò)允許溫升時(shí)，這種過(guò)載沒(méi)有什么妨害；當(dāng)過(guò)載時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能超過(guò)允許溫升，將會(huì)加快電動(dòng)機(jī)繞組絕緣老化速度，縮短使用壽命。由于過(guò)載程度不同，電動(dòng)機(jī)達(dá)到允許溫升的時(shí)間也不同。為了充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的潛力，統(tǒng)允許短時(shí)間過(guò)載，又不致長(zhǎng)時(shí)間過(guò)熱，熱繼電器可滿足隨過(guò)載程度而改變動(dòng)作時(shí)間的保護(hù)電器 行程限位開(kāi)關(guān)和安全開(kāi)關(guān),3.7 導(dǎo)電裝置以及電氣電路,吊在工作過(guò)程中大車、小車需要隨時(shí)移動(dòng)，因此當(dāng)由固定電源供電時(shí)，必須利用一套輔助電器或設(shè)備將電流從電力網(wǎng)中引入各工作機(jī)構(gòu)，這些輔助電器或設(shè)備稱為導(dǎo)電裝置。 導(dǎo)電裝置有兩種類型：一種是活動(dòng)觸頭，適用于平移機(jī)構(gòu)，由未絕緣的固定導(dǎo)線(稱為硬滑線)和活動(dòng)觸頭構(gòu)成，如用于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)時(shí)，采用環(huán)形集電器。另一種是軟導(dǎo)線，即用電纜線供電。 硬滑線的材料多數(shù)為角鋼滑線和圓鋼滑線，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省有色金屬，機(jī)械強(qiáng)度底；缺點(diǎn)是重量大，附件多，維護(hù)檢修不方便，以及容易銹蝕引起導(dǎo)電不良。有時(shí)也可采用裸銅線。露天工作的起重機(jī)、冬天被冰雪覆蓋易使電源斷路，不能工作。當(dāng)門吊的走行距離較長(zhǎng)時(shí)，多數(shù)采用硬滑線。短距離時(shí)或小車的導(dǎo)電裝置一船采用電纜供電，尤其是寒冷地宜采用電纜供電。它具有安全可靠和重量輕的優(yōu)點(diǎn)。（電氣電路見(jiàn)圖紙）,3.8 起重機(jī)控制站,起重機(jī)控制站與主令控制器配合使用，控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。起重機(jī)的控制站分為：起重機(jī)交流控制站，控制繞線式電動(dòng)機(jī)；起重機(jī)直流控制站，控制直流串激式電動(dòng)機(jī)。起重機(jī)交流控制站有交流控制回路和直流控制回路兩種，兩者主回路相似，而直流控制回路的接觸器、繼電器、制動(dòng)器、操作元件等均改用直流磁系統(tǒng)元件，提高了可靠性。 起重機(jī)控制站的技術(shù)規(guī)格見(jiàn)《實(shí)用起重機(jī)手冊(cè)》和《最新起重機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、維護(hù)新工藝、新技術(shù)與常用數(shù)據(jù)及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)》，本設(shè)計(jì)選用PQK1—4Z。,3.9 電氣設(shè)備的維護(hù)與檢修,定期檢修的目的是防止接地不良，磨損或碰傷而發(fā)生的意外錯(cuò)誤動(dòng)作，保證起重機(jī)運(yùn)行的準(zhǔn)確性和可靠性。有以下幾種檢修制度： 1、日檢修 2、雙周檢修 3、月檢修 4、年檢修(或大修),3.10 機(jī)房結(jié)構(gòu)概述,本起重機(jī)電氣房分兩部分均采用彩鋼夾層板拼接結(jié)構(gòu)，一在小車機(jī)房?jī)?nèi)，另一部分置于剛腿上主梁側(cè)部，主要放置大車電氣柜、控制屏等，另外配有工具箱等。本設(shè)計(jì)采用常州市勛業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的電氣機(jī)器房。如下圖所示：,,,結(jié)束！ 謝謝！,