■应知点:

1.20/5 t桥式起重机的基本结构、运动形式及主要技术参数。

2.20/5 t桥式起重机电气控制线路的特点及控制要求。

3.主令控制器控制的线路的基本工作原理及联锁和保护。

4.凸轮控制器控制的线路的组成、工作原理及保护环节。

5.20/5 t桥式起重机电气控制线路的工作原理。

■应会点:

1.20/5 t桥式起重机线路工作原理、故障的分析方法及故障的检测流程。

2.20/5 t桥式起重机的电气控制线路进行安装、调试与检修。

一、任务简述

起重机是一种用来起重与空中搬运重物的机械设备，广泛应用于工矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。它对减轻工人劳动强度、提高劳动生产率、促进生产过程机械化起着重要作用，是现代化生产中不可缺少的装备。

起重机按结构分有桥式、塔式、门式、旋转式和缆索式等，其中以桥式起重机的应用最广。桥式类起重机又分为通用桥式起重机、冶金专用起重机、龙门起重机与缆索起重机等。通用的桥式起重机是机械制造工业中最广泛使用的起重机械，又称“天车”或“行车”，它是一种横架在固定跨间上空用来吊运各种物件的设备。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。常见的吊钩桥式起重机有5吨、10吨单钩及15/3吨、20/5吨双钩等。20/5 t桥式起重机是一种电动双梁式吊车，广泛用于车间内重物的起吊搬运。

二、相关知识

(一)桥式起重机的基本结构、运动方式和主要技术参数

1.主要结构及运动形式

起重机虽然种类很多，但在结构上看，都具有提升机构和运行机构。以桥式起重机为例，主要由桥架(大车)、小车及提升机构三部分组成。大车的轨道敷设在沿车间两侧的立柱上，大车可以在轨道上沿车间纵向移动；大车上有小车轨道供小车横向移动，提升机构安装在小车上上下运动。根据工作需要，可安装不同的取物装置，例如吊钩、夹钳、抓斗起重电磁铁等。有的起重机根据需要，可以安装两个提升机构，分为主钩和副钩，主钩用来提升重物，副钩除可提升轻物外，可用来协同主钩倾转和翻倒工件用。但不允许两钩同时提升两个物件，每个吊钩在单独工作时均只能起吊重量不超过额定重量的重物，当两个吊钩同时工作时，物件重量不允许超过主钩起重量。这样，起重机就可以在大车能够行走的整个车间范围内进行起重运输了。20/5 t桥式起重机外形结构实物图如图8－1所示。

图8－1　20/5 t桥式起重机外形结构实物图

根据起重机的功能可知，桥式起重机的主要运动有:①起重机由大车电动机驱动沿车间两边的轨道作纵向的前后运动；②小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架上的轨道作横向的左右运动；③在升降重物时由起重电动机驱动作垂直的上下运动。这样就可实现重物在垂直、横向、纵向三个方向的运动。桥式起重机上各部件分布如图8－2所示。

图8－2　20/5 t桥式起重机各部件分布图

20/5 t桥式起重机的型号含义为:20－主钩载重量；5－副钩载重量；t－载重量的单位为吨。

2.桥式起重机的主要技术参数

桥式起重机的主要技术参数有起重量、跨度、提升高度、移行速度和工作类型。

(1)额定起重量:是指起重机允许吊起的物品连同可分吊具重量的总和，以吨为单位。我国生产的桥式起重机起重量有5 t，10 t，15/3 t，20/5 t，30/5 t，50/10 t，75/20 t，150/30 t，250/30 t等。其中，分子为主钩起重量，分母为副钩起重量。

(2)跨度:起重机主梁两端车轮中心线间的距离，即大车轨道中心线间的距离。

(3)提升高度:吊具的上极限位置与下极限位置之间的距离，以米为单位。

(4)工作速度:包括起升速度和及大、小车运行速度。起升速度是指吊物或取物装置在稳定运动状态下，额定载荷时的垂直位移速度。中小型起重机的起升速度一般为8~20 m/min。大、小车的运行速度为拖动电动机额定转速下运行的速度。小车运行速度一般为40~60m/min，大车运行速度一般为100~135m/min。

(5)工作类型:起重机按其载重量可分为三级:小型为2~10 t，中型为10~50 t，重型为50 t以上。按其负载率和繁忙程度可分为:

①轻级。工作速度较低，使用次数也不多，满载机会比较少，负载持续率约为15%。如主电室，维修车间用的起重机。

②中级。经常在不同负载条件下，以中等速度工作，使用不太频繁，负载持续率约为25%。如一般机械加工和装配车间用起重机。

③重级。经常处于额定负载下工作，使用频繁，负载持续率为40%以上。如冶金企业铸造车间用的起重机。

④特重级。基本上处于额定负载下工作，使用更为频繁，环境温度高，如冶金工艺车间选用的起重机，属于特重级。

(二)桥式起重机的电气控制的特点和要求

1.起重机的特点

桥式起重机工作环境恶劣，工作性质为短时重复工作制，拖动电动机经常处于起动、制动、调速和反转状态；负载很不规律，经常承受大的过载和机械冲击；要求有一定的调速范围；为此，专门设计制造了YZR系列起重及冶金用的三相感应电动机。

(1)电动机按断续工作设计制造，其代号为S3。在断续工作状态下，用负载持续率FC%来表示。

FC%＝负载持续时间/周期时间×100%

一个周期通常为10，标准的负载持续率有15%、25%、40%、60%等几种。

(2)具有较大的起动转矩和最大转矩，适应重载下的起动、制动和反转。

(3)电动机转子制成细长型，转动惯量小，减小起、制动时的能量损耗。

(4)制成封闭型，具有较强的机械结构，有较大的气隙，以适应较多的灰尘和较大机械冲击的工作环境；具有较高的耐热绝缘等级，允许温升较高。

2.提升机构与移动机构对电力拖动自动控制的要求

为提高起重机的生产效率和生产安全，对起重机提升机构电力拖动自动控制提出如下要求:

(1)具有合理的升降速度。空载最快，轻载稍慢，额定负载时最慢。

(2)具有一定的调速范围，普通起重机的调速范围一般为3∶1，要求较高时为(5~10)∶1。

(3)提升第一挡作为预备级，以消除传动间隙，拉紧钢丝绳，避免过大的机械冲击。该级起动转矩一般限制在额定转矩的一半以下。

(4)下放重物时，依据负载的大小，拖动电动机可运行在下放电动状态(轻载下放)、倒拉反接制动状态(重载下放)和再生发电制动状态，以满足对不同负载不同下降速度的要求。

(5)为保证安全可靠地工作，必须使用机械抱闸制动实现机械制动，或同时使用电气制动，以减少抱闸磨损。大车和小车的运行机构对电力拖动自动控制的要求比较简单，要求有一定的调速范围，分几挡进行控制；为实现准确停车，采用机械制动。

(三)主令控制器

主令控制器常用来控制频繁操作的多回路控制电路。如起重机械升降控制电路。主令控制器的原理结构图如图8－3所示。

图8－3　主令控制器的原理结构图

1、7—凸轮块；2—接线柱；3—静触点；4—动触点；5—支杆；6—转动轴；8—小轮

转动手柄时，中间的方轴带动凸轮块1、7转动，固定在支杆5上的动触点4随着支杆5绕轴6转动，凸轮的凸起部分推压小轮8时带动支杆5和动触点4张开，将电路断开。由于凸轮块具有不同形状，所以转动手柄时触点按一定顺序接通或断开。

1.主令控制器的类型

主令控制器根据凸轮片的位置是否能调整分为两种类型。调整型主令控制器，凸轮片的位置可以根据触点分合表进行调整；非调整型主令控制器凸轮片只有一个位置不能调整，手柄转换时只能按照触点分合表断开或接通电路。主令控制器的型号和意义:

主令控制器在电路中的图形符号和文字符号如图8－4所示。图中横线表示控制回路的触点，竖虚线表示指令控制器手柄位置。手柄位置上的小黑点，表示在该位置时能接通的触点，如手柄在Ⅰ的位置时，1号和3号触点接通，其余断开。触点的通断也可以用通断表来表示，表中“x”表示触点闭合，空白表示分断。主令控制器的通断表如图8－5所示。

2.主令控制器的主要参数

(1)额定电压和电流。指主令控制器触点分断或接通状态下的电压和电流值。

(2)约定发热电流。主令控制器在约定使用条件下达到允许的温升时的电流值。

图8－4　主令控制器的图形符号

图8－5　主令控制器的通断表

(3)触点的机械寿命。触点不会产生机械故障所允许的通断次数，如300百万次。

(4)操作频率。每小时触点允许的通断次数。

(5)控制的电路数。指主令控制器触点控制的回路总数。

(6)通断能力。指一定条件下主令控制器触点能够接通或断开的最大电流。

3.主令控制器的选择

(1)根据被控制电路的电压和电流选择主令控制器的额定电压和电流及通断能力。主令控制器工作时的电流不能超过约定发热电流，否则会过热烧毁。

(2)根据控制电路的回路数和操作要求选择控制回路数、操作频率、触点寿命等。

(四)凸轮控制器

凸轮控制器靠凸轮运动来使触头动作，主要用于控制绕线电机的起动和调速，它是起重机上重要的电气操作设备之一，用以直接操作与控制电动机的正反转、调速、起动与停止。凸轮控制器主要由手轮、触头系统、凸轮、转轴等组成，KTJ1系列凸轮控制器结构如图8－6所示，共有12对触头，其中9对常开，3对常闭。AC1~AC4的4对常开接于主电路，带灭弧罩；AC5~AC9接转子电阻R，用于起动或调速；AC10~AC12接于电动机控制电路起零位保护作用。凸轮转动时凹凸部分，推动滚子使动触头动作，触点闭合或分断。图8－7是KTJ1－50/1型凸轮控制器的触头分合表，左侧是凸轮控制器的12对触头。上面一行阿拉伯数字表示手轮的11个位置。手轮所在位置可接通的触点打有“X”，不接通的空白。

图8－6　KTJ1型凸轮控制器的结构图

(a)外形；(b)凸轮工作原理

图8－7　KTJ1型凸轮控制器的触头分合表

凸轮控制器的型号表示和意义:

1.凸轮控制器的主要参数

(1)手柄位置数。手柄位置不同，接通或断开的触点不同。

(2)额定电流。凸轮控制器在不同的工作制中允许的工作电流。

(3)额定控制功率。在不同的电压下凸轮控制器的控制功率。

(4)操作次数。每小时允许的操作次数。

2.凸轮控制器的选择

(1)根据被控制电路的额定电压、电流，设备容量、工作制选择凸轮控制器的额定电压、电流和额定控制功率。

(2)根据要控制的电路触点数和位置数选择凸轮控制器的位置数。

3.常用凸轮控制器

常用凸轮控制器有KTJ1、KTJ10、KTJ14、KTJ15等系列。

4.凸轮控制器控制的绕线电动机动作原理

凸轮控制器控制的绕线电动机原理电路如图8－8所示。凸轮控制器手轮置零位后，合上断路器QF，按下启动按钮SB1，KM线圈通电并自锁，作好电动机起动前的准备。

图8－8　凸轮控制器控制的绕线电动机动作电气原理图

(a)电气原理图；(b)凸轮控制器触头分合表

正向起动时，搬动AC手轮到正向“1”位置，此时AC1、AC3和AC11闭合，电动机接通电源正向起动，由于AC5~AC9全部断开，使电机串入全部起动电阻起动，这时具有小的起动电流和较大的起动转矩。AC手轮由正向“1”位置转向“2”时，AC1、AC3、AC5和AC11闭合，转子电阻R中第一级被切除电动机转矩加大转速提升；AC手轮由正向“2”位置转向“3”时，AC1、AC3、AC5、AC6和AC10闭和，转子电阻R中第一级和第二级被切除电动机在大转矩下正向转动；手柄继续由“3”到“4”到“5”时，依次切除起动电阻，电动机起动完毕进入正常运行状态。

停车时，手轮回到“0”位，电动机停止转动。

反向起动时，搬动AC手轮到反向“1”位置，此时AC2、AC4和AC11闭合，电动机接通电源时交换两相所以反向起动，由于AC5~AC9全部断开，使电机串入全部起动电阻起动，具有较小的起动电流和较大的起动转矩。AC手轮由反向“1”位置转向“2”时，AC2、AC4、AC5和AC11闭合，转子电阻R中第一级被切除电动机转矩加大转速提升；AC手轮由反向“2”位置转向“3”到“4”到“5”时，依次切除起动电阻，电动机起动完毕进入反向正常运行状态。

AC10~AC12的零位保护作用是:只有手柄在“0”位时，AC10~AC12全部闭合，按SB1时KM通电。手柄在其余位置时只有AC10或AC11中的一对触点接通，此时按SB1起动按钮KM不能通电。这就保证了电动机只能由凸轮控制器在“0”位时，串入全部起动电阻开始起动，然后通过手柄控制逐级切除起动电阻，进入正常运转状态。零位保护就是必须回到零位串入全部起动电阻开始才能起动，不能在无起动电阻或串入部分起动电阻情况下起动。

三、应用实施

(一)20/5 t桥式起重机电路工作原理分析

20/5 t桥式起重机电气原理图如图8－9所示。

1.20/5 t桥式起重机电气设备及保护装置

桥式起重机的大车桥架跨度较大，两侧装置两个主动轮，分别由两台同型号、同规格的电动机M3和M4驱动，两台电动机的定子并联在同一电源上，由凸轮控制器AC3控制，沿大车轨道纵向两个方向同速运动。限位开关SQ3和SQ4作为大车前后两个方向的终端限位保护，安装在大车端梁的两侧。YB3和YB4分别为大车两台电动机的电磁抱闸制动器，当电动机通电时，电磁抱闸制动器的线圈获电，使闸瓦与闸轮分开，电动机可以自由旋转；当电动机断电时，电磁抱闸制动器失电，闸瓦抱住闸轮使电动机被制动停转。

小车移动机构由电动机M2驱动，由凸轮控制器AC2控制，沿固定在大车桥架上的小车轨道横向两个方向运动。YB2为小车电磁抱闸制动器，限位开关SQ1、SQ2为小车终端限位提供保护，安装在小车轨道的两端。

副钩升降由电动机M1驱动，由凸轮控制器AC1控制。YB1为副钩电磁抱闸制动器，位置开关SQ6为副钩提供上升限位保护。

主钩升降由电动机M5驱动，主令控制器AC4配合交流电磁控制柜(PQR)完成对主钩电动机M5的控制。YB5、YB6为主钩三相电磁抱闸制动器，位置开关SQ5为主钩上升限位保护。

起重机的保护环节由交流保护控制柜(GQR)和交流电磁控制柜(PQR)来实现，各控制电路用熔断器FU1、FU2作为短路保护。总电源及各台电动机分别采用过电流继电器KA0、KA1、KA2、KA3、KA4、KA5实现过载和过流保护，过电流继电器的整定值一般整定在被保护的电动机额定电流的2.25~2.5倍。总电流过载保护的过电流继电器KA0串接在公用线的W 12相中，它的线圈将流过所有电动机定子电流的和，它的整定值一般整定为全部电动机额定电流总和的1.5倍。

为了保障维修人员的安全，在驾驶室舱门盖上装有安全开关SQ7；在横梁两侧栏杆门上分别装有安全开关SQ8、SQ9；为了在发生紧急情况时操作人员能立即切断电源，防止事故扩大，在保护控制柜上装有一只单刀单掷的紧急开关QS4。上述各开关在电路中均使用常开触头，与副钩、小车、大车的过电流继电器及总过流继电器的常闭触头相串联，这样，当驾驶室舱门或横梁栏杆门开启时，主接触器KM线圈不能获电运行，或在运行中也会断电释放，使起重机的全部电动机都不能启动运转，保证了人身安全。(www.daowen.com)

电源总开关QS1、熔断器FU1与FU2、主接触器KM、紧急开关QS4以及过电流继电器KA0~KA5都安装在保护控制柜中。保护控制柜、凸轮控制器及主令控制器均安装在驾驶室内，以便于司机操作。交流电磁控制柜、绕线转子异步电动机转子串联的电阻箱安装在大车桥架上。起重机的接地保护接于大车轨道上。

2.主接触器KM的控制

在启动接触器KM之前，应将副钩、小车、大车凸轮控制器的手柄置于“0”位，零位联锁触头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)及驾驶舱门盖(SQ7闭合)，合上紧急开关QS4。在各过电流继电器没有保护动作(KA0~KA4常闭触点处于闭合状态)的情况下，按下启动按钮SB，接触器KM线圈得电，主触点闭合(2区)，两对常开辅助触点(7区、9区)闭合自锁。KM线圈得电路径如下:

KM线圈闭合自锁路径如下:

KM吸合，将两相电源(U12、V12)引入各凸轮控制器，另一相电源经总过电流继电器KA0后(W 13)直接引入各电动机定子接线端。此时由于各凸轮控制器手柄均在零位，电动机不会运转。

3.副钩控制电路

副钩凸轮控制器AC1共有11个位置，中间位置是零位，左、右两边各有5个位置，用来控制电动机M1在不同转速下的正、反转，即用来控制副钩的升、降。AC1共用了12对触头，其中4对常开主触头控制M1定子绕组的电源，并换接电源相序以实现M1的正反转；5对常开辅助触头控制M1转子电阻1R的切换；三对常闭辅助触头作为联锁触头，其中AC1－5和AC1－6为M1正反转联锁触头，AC1－7为零位联锁触头。

(1)副钩上升控制。

在主接触器KM线圈获电吸合的情况下，转动凸轮控制器AC1的手轮至向上“1”挡，AC1的主触头V13－1W和U13－1U闭合，触头AC1－5闭合，AC1－6和AC1－7断开，电动机M1接通三相电源正转，同时电磁抱闸制动器线圈YB1获电，闸瓦与闸轮分开，M1转子回路中串接的全部外接电阻器1R启动，M1以最低转速、较大的启动力矩带动副钩上升。

转动AC1手轮，依次到向上的“2”~“5”挡位时，AC1的5对常开辅助触头(2区)依次闭合，短接电阻1R5~1R1，电动机M1的提升转速逐渐升高，直到预定转速。由于AC1拨置向上挡位，AC1－6触头断开，KM线圈自锁回路电源通路只能通过串入副钩上升限位开关SQ6(8区)的支路，副钩上升到调整的限位位置时SQ6被挡铁分断，KM线圈失电，切断M1电源；同时YB1失电，电磁抱闸制动器在反作用弹簧的作用下对电动机M1进行制动，实现终端限位保护。

(2)副钩下降控制。

凸轮控制器AC1的手轮转至向下挡位时，触头V13－1U和U13－1W闭合，改变接入电动机M1的电源的相序，M1反转，带动副钩下降。依次转动手轮，AC1的5对常开辅助触头(2区)依次闭合，短接电阻1R5~1R1，电动机M1的下降转速逐渐升高，直到预定转速。

将手轮依次回拨时，电动机转子回路串入的电阻增加，转速逐渐下降。将手轮转至“0”位时，AC1的主触头切断电动机M1电源，同时电磁抱闸制动器YB1也断电，M1被迅速制动停转。注意，终端限位位置应手动调整、试验，避免发生顶撞事故。

4.小车控制电路

小车的控制与副钩的控制相似，转动凸轮控制器AC2手轮，可控制小车在小车轨道上左右运行。需要注意的是，小车的左右两端装有终端限位保护，限位位置、方向应手动调整和检验，确保正确可靠；小车轨道较短，应控制小车速度，尤其是在吊钩处于下放位置或吊有重物状态下，以防缆绳摔动发生危险。

5.大车控制电路

大车的控制与副钩和小车的控制相似。由于大车由两台电动机驱动，因此，采用同时控制两台电动机的凸轮控制器AC3，它比小车凸轮控制器多五对触头，以供短接第二台大车电动机的转子外接电阻。大车两台电动机的定子绕组是并联的，用AC3的四对触头进行控制。SQ4、SQ3分别是大车的前限位和后限位开关。

另外需要注意，两台大车电磁抱闸制动器的抱闸力度应调成一致，短接的电阻保持一致，确保两台大车运行速度、运行方向一致；大修、更换电动机或凸轮控制器时应先调试好两台电动机转向，再将电动机与离合器相连，避免产生相反的扭力矩而发生危险。

6.主钩控制电路

主钩电动机是桥式起重机容量最大的一台电动机，一般采用主令控制器配合电磁控制柜进行控制，即用主令控制器控制接触器，再由接触器控制电动机。主令控制器类似凸轮控制器，不过它的触头小，操作较灵活，可操作频率高。为提高主钩电动机运行的稳定性，在切除转子外接电阻时，采取三相平衡切除，使三相转子电流平衡。

(1)主钩启动准备。

合上电源开关QS1(1区)、QS2(12区)、QS3(16区)，接通主电路和控制电路电源，将主令控制器AC4手柄置于零位，触头S1(18区)处于闭合状态，电压继电器KV线圈(18区)得电吸合，其常开触头(19区)闭合自锁，为主钩电动机M5启动控制做好准备。当需要重新起动时，主令控制器AC4手柄必须拨回到零位，其他任何位置均不能起动，这就实现了零位保护作用。因此，KV的作用就是为电路提供失压与欠压保护以及主令控制器的零位保护。

(2)主钩上升控制。

主钩上升与副钩凸轮控制器的上升动作基本相似，但它是由主令控制器AC4通过接触器控制的。控制流程如下:

若将AC4手柄逐级扳向“2”“3”“4”“5”“6”挡，主令控制器的常开触头S8、S9、S10、S11、S12逐次闭合，依次使交流接触器KM5~KM9线圈得电，接触器的主触点对称短接相应段主钩电动机转子回路电阻5R5~5R1，使主钩上升速度逐步增加。

(3)主钩下降控制。

主钩下降有6挡位置。“J”“1”“2”挡为制动下降位置，防止在吊有重载下降时速度过快，电动机处于倒拉反接制动运行状态；“3”“4”“5”挡为强力下降位置，主要用于轻负载时快速强力下降。主令控制器在下降位置时，6个挡次的工作情况如下:

①制动下降“J”挡:制动下降“J”挡是下降准备挡，虽然电动机M5加上正相序电压，由于电磁抱闸未打开，电动机不能启动旋转。该挡停留时间不宜过长，以免电动机烧坏。此时各相关控制部件的状态如下:

②制动下降“1”挡:主令控制器AC4的手柄扳到制动下降“1”挡，触头S3、S4、S6、S7闭合，和主钩上升“1”挡触头闭合一样。此时电磁抱闸器松开，电动机可运转于正向电动状态(提升重物)或倒拉反接制动状态(低速下放重物)。当重物产生的负载倒拉力矩大于电动机产生的正向电磁转矩时，电动机M5运转在负载倒拉反接制动状态，低速下放重物；反之，则重物不但不能下降反而被提升，这时必须把AC4的手柄迅速扳到制动下降“2”挡。

接触器KM3通电吸合后，与KM2和KM1辅助常开触点(25区、26区)并联的KM3的自锁触点(27区)闭合自锁。

③制动下降“2”挡:主令控制器触头S3、S4、S6闭合，触头S7分断，接触器KM4线圈断电释放，外接电阻器全部接入转子回路，使电动机产生的正向电磁转矩减小，重负载下降速度比“1”挡时加快。

④强力下降“3”挡:下降速度与负载质量有关，若负载较轻(空钩或轻载)，电动机M5处于反转电动状态；若负载较重，下放重物的速度会很高，可能使电动机转速超过同步转速，电动机M5将进入再生发电制动状态。负载越重，下降速度越大，应注意操作安全。当AC4从制动下降“2”挡向强力下降“3”挡转换时，KM3线圈仍通电吸合，电磁抱闸制动器YB5和YB6保持得电状态，防止换挡时出现高速制动而产生强烈的机械冲击。强力下降“3”挡时各相关控制部件的状态如下:

⑤强力下降“4”挡:主令控制器AC4的触头在强力下降“3”挡闭合的基础上，触头S9又闭合，使接触器KM6(29区)线圈得电吸合，电动机转子回路电阻5R4被切除，电动机M5进一步加速反向旋转，下降速度加快。另外KM6辅助常开触点(30区)闭合，为接触器KM7线圈获电做好准备。

⑥强力下降“5”挡:主令控制器ACA的触头在强力下降“4”挡闭合的基础上，又增加了触头S10、S11、S12闭合，接触器KM7~KM9线圈依次得电吸合，电动机转子回路电阻5R3、5R2、5R1依次逐级切除，以避免过大的冲击电流，同时电动机M5旋转速度逐渐增加，待转子电阻全部切除后，电动机以最高转速运行，负载下降速度最快。

此挡若下降的负载很重，当实际下降速度超过电动机的同步转速时，电动机将会进入再生发电制动状态，电磁力矩变成制动力矩，由于转子回路未串任何电阻，保证了负载的下降速度不致太快，且在同一负载下“5”挡下降速度要比“4”挡和“3”挡速度低。

再生发电制动后，如果需要降低下降速度，就需要把主令控制器手柄扳回到制动下降位置“1”挡或“2”挡，进行反接制动下降。这时必然要通过强力下降“4”挡和“3”挡，由于“4”挡、“3”挡转子回路串联的电阻增加，根据绕线式电动机的机械特性可知，正在高速下降的负载速度不但得不到控制，反而使下降速度增加，很可能造成恶性事故。为了避免在主令控制器转换过程中或操作人员不小心，误把手柄停在了强力下降“3”挡或“4”挡，导致发生过高的下降速度，在接触器KM9电路中用辅助常开触点KM9(33区)自锁，同时在该支路中再串联一个常开辅助触点KM1(28区)，这样可以保证主令控制器手柄由强力下降位置向制动下降位置转换时，接触器KM9线圈始终得电，切除所有转子回路电阻。另外，在主令控制器AC4触头分合表(见图8－9－d)中可以看到，强力下降位置“4”挡、“3”挡上有“O”的符号，表示手柄由强力下降“5”挡向制动下降“2”挡回转时，触头S12保持接通，只有手柄扳至制动下降位置后，接触器KM9线圈才断电。

以上联锁装置保证了在手柄由强力下降位置“5”向制动下降位置转换时，电动机转子回路电阻全部切除，下降速度不会进一步增高。

串接在接触器KM2支路中的KM2常开触点(23区)与KM9常闭触点(24区)并联，主要作用是当接触器KM1线圈断电释放后，只有在KM9线圈断电释放的情况下，接触器KM2线圈才允许获电并自锁，保证了只有在转子电路中串接一定外接电阻的前提下，才能进行反接制动，以防止反接制动时造成直接启动而产生过大的冲击电流。因此，桥式起重机在实际生产工作中，操作人员应根据负载的具体情况合理选择不同挡位。

20/5 t桥式起重机元器件明细见表8－1。

表8－1　20/5 t桥式起重机元器件明细表

续表

(二)20/5 t桥式起重机典型故障分析

1.合上电源总开关QS1并按下启动按钮SB后，主接触器KM不吸合

故障的原因可能是:线路无电压，熔断器FU1熔断，紧急开关QS4或安全门开关SQ7、SQ8、SQ9未合上，主接触器KM线圈断路，有凸轮控制器手柄没在零位，或凸轮控制器零位触头AC1－7、AC2－7、AC3~7触头分断，过电流继电器KA0~KA4动作后未复位。检测步骤流程如图8－10所示:

图8－10　主接触器不吸合检测步骤流程图

2.按下启动按钮后，交流接触器KM不能自锁

故障在7区~9区中的l~14号线之间出现断点，而多出现在7~14号之间的KM自锁触点上，断开总电源，用电阻法测量。

3.副钩能下降但不能上升

检测判断流程如图8－11所示:

图8－11　副钩能下降但不能上升检测判断流程图

提示:对于小车、大车向一个方向工作正常，而向另一个方向不能工作的故障，判断方法类似。在检修试车时不能朝一个运行方向试车行程太大，以免又产生终端限位故障。

4.制动抱闸器噪声大

故障原因可能是:交流电磁铁短路环开路；动、静铁芯端面有油污；铁芯松动或有卡滞现象；铁芯端面不平、变形；电磁铁过载。

提示:主钩电磁抱闸制动器的线圈有三角形连接和星形连接两种，更换时不能接错，线圈头尾错误、接法错误可能使线圈过热烧毁或造成吸力不足使制动器不能打开的故障。

5.主钩既不能上升又不能下降

故障原因有多方面，可从主钩电动机运转状态、电磁抱闸器吸合声音、继电器动作状态来判断故障。交流电磁保护柜装于桥架上，观察交流电磁保护柜中继电器动作状况，测量需分移与吊车司机配合进行，注意高空操作安全。测量尽量在驾驶室端子排上测量并判断故障大致位置。主要检测步骤流程如图8－12所示。

图8－12　主钩既不能上升又不能下降故障检测流程图

6.接触器KM吸合后，过电流继电器KA0~KA4立即动作

故障现象表明有接地短路故障存在，引起过电流保护继电器动作，故障可能的原因有:凸轮控制器AC1~AC3电路接地；电动机M1~M4绕组接地；电磁抱闸YB1~YB4线圈接地。一般采用分段、分区和分别试验的方法，查找出故障具体点。

四、操作技能考评

通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表8－2所示。

表8－2　任务操作技能考核要求和考核标准

教学小结

1.桥式起重机的主要运动有:起重机由大车电动机驱动沿车间两边的轨道作纵向的前后运动；小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架上的轨道作横向的左右运动；在升降重物时由起重电动机驱动做垂直的上下运动。

2.桥式起重机的工作性质为短时重复工作制，拖动电动机经常处于起动、制动、调速和反转状态，且负载很不规律，经常承受大的过载和机械冲击，并要求有一定的调速范围。

3.主令控制器常用来控制频繁操作的多回路控制电路。如起重机械升降控制电路。

4.凸轮控制器主要用于控制绕线电机的起动和调速，它是起重机上重要的电气操作设备之一，用以直接操作与控制电动机的正反转、调速、起动与停止。

5.20/5 t桥式起重机具备主令控制器、凸轮控制器及电磁抱闸制动器等电气设备，其保护环节由交流保护控制柜和交流电磁控制柜来实现。

6.主钩下降共有6挡位置，可实现制动下降和强力下降操作。

7.当出现主接触器KM不吸合、交流接触器KM不能自锁、主钩不能正常上升或下降故障时，应根据相关流程进行故障诊断。

思考与练习

1.起重设备采用机械抱闸的优点是什么?

2.什么是凸轮控制器的零位保护?

3.绕线转子异步电动机串电阻启动的目的和方法是什么?

4.桥式起重机为什么多选用绕线转子异步电动机驱动?

5.桥式起重机在启动前各控制手柄为什么都要置于零位?

6.简述在主钩控制电路中接触器KM9的自锁触点与KM1的辅助常开触点串接使用的原因。

7.简述接触器KM2线圈支路中(23区)，KM2常开触点与KM9的辅助常闭触头并联的作用。

8.在20/5 t桥式起重机的电路图中，若合上电源开关QS1并按下启动按钮SB后，主接触器KM不吸合，可能的故障原因有哪些?