CD型鋼絲繩電動葫蘆電氣控制系統(tǒng)及改進

1、 畢業(yè)論文CD型鋼絲繩電動葫蘆電氣控制系統(tǒng)及改進專業(yè)： 機電系班級： 10機電學號： 9101431006姓名： 毛堅清指導老師： 湯偉芳2012年5月10日目錄摘要 1一、緒論2（一）概述 2（二）國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆的技術(shù)現(xiàn)狀 2（三）本論文的改進原因 3二、CD型鋼絲繩電動葫蘆簡介5（一）構(gòu)造特征5（二）電氣控制原理71主電路 72控制電路7三、斷相保護器簡介 9（一）檢測電壓來控制的斷相保護器9（二）檢測電流來控制的斷相保護器9（三）加裝斷相保護器的電氣原理簡介10結(jié)論12參考文獻 13摘要：電動葫蘆是一種常見的用電力驅(qū)動的小型起重機械，可用于固定作業(yè)場所，加上運行小車也可沿著工字鋼梁的

2、直線軌道或彎曲軌道進行起升和運送物品的作業(yè)，因此電動葫蘆常被用作單梁橋式起重機、龍門起重機和懸臂起重機的配套提升裝置。一般用途的常速鋼絲繩電動葫蘆，由起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、電控設(shè)備部分組成。本論文以常用的CD型電動葫蘆為例介紹其結(jié)構(gòu)、工作原理和電氣控制部分。并根據(jù)本人工作單位的實際情況，在不改變原電器布局和保持原電氣控制技術(shù)性能的情況下，將電路稍加改動，在電動葫蘆的主電路中加裝一個斷相保護器，對三相電源進行監(jiān)控，如有斷路情況，就會自動切斷電源，避免電動機燒毀繞組，保證了三相電動機使用的安全。關(guān)鍵詞：電動葫蘆；單梁；電氣控制；斷相保護器；電動機；繞組一、緒論（一）概述起重機械是用來對物料進行起重，

3、運輸，裝卸和作業(yè)的機械。它可以完成靠人力所無法完成的物料搬運工作，減輕人們的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，已經(jīng)在國民經(jīng)濟的多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它是一種循環(huán)的，間歇動作的，短程搬運物料的機械。一個工作循環(huán)一般包括上料，運送，卸料和回到原位的過程。在循環(huán)與循環(huán)之間一般有短暫的停歇。起重機工作的時候，各機構(gòu)通常是處于啟動，制動以及正向，反向等相互交替的運動狀態(tài)之中。起重機械的種類很多，通常按用途和構(gòu)造特征來對其進行分類。按用途來分的話，可以分為通用起重機，建筑起重機，冶金起重機，鐵路起重機，造船起重機，甲板起重機等等。按構(gòu)造特征來分的話，可以分為輕小型起重機，橋式起重機，臂架式起重機，固定式起重機

4、和運行式起重機。本論文所改進的電動葫蘆屬于輕小型起重機械，它主要配合單梁橋式或門式起重機來組成一個完整的起重機械。然而隨著時代的發(fā)展，電動葫蘆也開始向大起重量，大提升高度發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式也在不斷的更新，從而使電動葫蘆的品種和應(yīng)用范圍日益擴大。（二）國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆的技術(shù)現(xiàn)狀鋼絲繩電動葫蘆作為一種輕小型起重設(shè)備，廣泛用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，而國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆的發(fā)展卻比較緩慢。上世紀60年代到70年代初，我國從前蘇聯(lián)引進了TV型鋼絲繩電動葫蘆，70年代初我國自行設(shè)計了CD型鋼絲繩電動葫蘆取代TV型鋼絲繩電動葫蘆，至目前為止CD型鋼絲繩電動葫蘆在國內(nèi)生產(chǎn)制造、使用已達30多年的歷史。其間，曾有一些

5、廠家引進國外先進的生產(chǎn)制造技術(shù)，但均未獲得廣泛的推廣應(yīng)用。鋼絲繩電動葫蘆技術(shù)水平在國內(nèi)發(fā)展遲緩，其原因是多方面的：(1)國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆企業(yè)生產(chǎn)、制造水平及配套的機械、電氣及標準件技術(shù)基礎(chǔ)較低； (2) 近20年來，國內(nèi)經(jīng)濟體制由計劃經(jīng)濟轉(zhuǎn)向市場經(jīng)濟，許多國營企業(yè)在轉(zhuǎn)制初期不可能將大量的資金投入到產(chǎn)品開發(fā)上；(3) CD型鋼絲繩電動葫蘆目前仍有一定的市場占有率。然而，隨著技術(shù)的成熟完善和用戶對產(chǎn)品的性價比的越來越挑剔，國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆已開始不再適應(yīng)人們的要求。CD型電動葫蘆是我國自形設(shè)計的產(chǎn)品，采用錐形轉(zhuǎn)子制動異步電動機、制動采用常閉式電磁制動器，當發(fā)生停電事故時可以立即進行制動以避免事故

6、的發(fā)生。整個控制電路經(jīng)過變壓器將380V AC轉(zhuǎn)換成36V，安全可靠，控制電路采用接觸器控制，并設(shè)有機械式行程開關(guān)作為提升上限限位。但CD型鋼絲繩電動葫蘆在使用過程中也體現(xiàn)出一些不足，如電氣保護措施方面。CD型鋼絲繩電動葫蘆只有上、下限位保護，超載保護。而國外鋼絲繩電動葫蘆除有上述保護功能，還具有錯相、缺相、過熱、多制動系統(tǒng)保護等。本論文就缺相保護方面，在主電路上加以改動，加裝一個斷相保護器。（三）本論文的改進原因據(jù)統(tǒng)計，三相異步電動機繞組燒毀事故，大多數(shù)是由于電動機缺相運行造成的。在負載功率相同的情況下，缺相運行電流比三相運行電流高一倍左右，此時電動機處于過載狀態(tài)，若不及時處理，電動機繞組就

7、會燒壞。如果電動機在起動前就有一相斷路，則在接通電源后只發(fā)出嗡嗡聲而不能起動，此時必須立即切斷電源，否則也會燒壞電動機。對于三相異步電動機，其正常運行時必須采用三相供電，而缺相是電動機正常運行的大忌，造成電動機缺相主要有以下的情況。（1）電源缺相，由于供電線路故障，電源在到達電動機保護線路前，就已少一相或兩相，它可造成電動機無法啟動或啟動運轉(zhuǎn)異常。（2）配電變壓器高端側(cè)或低端側(cè)一相斷電（熔斷器一相熔斷）造成電動機缺相運行，在這種情況下，由該變壓器供電的所有電動機都會缺相運行。（3）保護線路造成缺相，保護線路中的控制開關(guān)、接觸器、繼電器等的電器觸點氧化、燒傷、松動、接觸不良等現(xiàn)象造成缺相。（4）

8、接線端子觸點氧化造成接觸不良，電機定子三相繞組中一相繞組斷開，從而造成電動機運行缺相。（5）閘刀開關(guān)上的熔體沒有擰緊，或擰得太緊（將熔體端頭壓斷），熔體出現(xiàn)浮體現(xiàn)象。當通過電流稍大時，熔體便會熔斷，造成電動機缺相運行。此外，熔斷器選擇不合適，有一相因為熔體選擇偏小而熔斷，也會造成電動機缺相運行。（6）電動機某處接地或斷路，出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，將導線熔斷，導致電動機缺相運行。根據(jù)電動葫蘆的設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作特點，電源缺相是造成電動機缺相的最主要原因?，F(xiàn)在，對電源缺相保護已較多采用電子斷相保護器，該設(shè)備具有安裝簡單、成本低廉、工作可靠、基本無需維護等優(yōu)點。本次設(shè)計采用的是ND-380W斷相保護器（又稱電

9、壓相序多功能保護器、三相電源監(jiān)視器、相序保護器、過欠壓保護器等）主要用于交流50/60Hz，額定電壓380V電壓級別的各種故障檢測，對三相輸入電源的電壓過高、電壓過低、缺相、逆相(相序)、三相電壓不平衡等提供繼電保護，可以及時切斷電源，從而有效地保證電動機的安全運行。二、CD型鋼絲繩電動葫蘆簡介（一）構(gòu)造特征CD型鋼絲繩電動葫蘆的結(jié)構(gòu)（外形結(jié)構(gòu)見圖1）由減速器、運行機構(gòu)、卷筒裝置、吊鉤裝置、聯(lián)軸器、軟纜電流引入器、限位器、電動機等主要部件組成。在使用和維護中非常便利，能縮短產(chǎn)品檢修周期。它的起升電動機采用較大啟動力矩的錐形制動電機，以適應(yīng)產(chǎn)品斷續(xù)工作中頻繁的直接啟動，最大轉(zhuǎn)矩為額定力矩的2.4

10、3倍。起升速度為常速，由控制按鈕控制操作，并采用標準模數(shù)斜齒輪減速器，便于維修裝配。圖1（二）電氣控制原理電動葫蘆是一種常見的用電力驅(qū)動的小型起重機械，可用于固定作業(yè)場所，加上運行小車也可沿著工字鋼梁的直線軌道或彎曲軌道進行起升和運送物品的作業(yè)，因此電動葫蘆常被用作單梁橋式起重機、龍門起重機和懸臂起重機的配套提升裝置。一般用途的常速鋼絲繩電動葫蘆，由起升機構(gòu)、運行機構(gòu)、電控設(shè)備部分組成。CD型電動葫蘆的電氣控制原理圖如圖2所示，由主電路和控制電路兩部分組成。1主電路主電路的電源由總接觸器KM1控制。電動機M1是升降電動機，用接觸器KM2、KM3控制它的正反轉(zhuǎn)，用于上升和下降；M2是小車電動機，

11、用KM4、KM5控制它的正反轉(zhuǎn)，用于使電動葫蘆左右移動。2控制電路SB1是電動葫蘆提升重物的點動控制按鈕，SB2是電動葫蘆放下重物的點動控制按鈕，SB3是電動葫蘆向左移動的點動控制按鈕，SB4是電動葫蘆向右移動的點動控制按鈕。SQ1為限位行程開關(guān)，當電動葫蘆提升物體上升到極限位置時，行程開關(guān)SQ1被壓下，KM2失電用于電動葫蘆的安全保護。工作時，合上電源開關(guān)，按下按鈕SB，主接觸器KM1閉合，主電路電源接通，主接觸器KM1的得電通路為：L1SA急停按鈕常閉觸點SB常開觸點（已閉合）KM1線圈L3。按下按鈕SB1，接觸器KM2閉合通電，電動機M2正轉(zhuǎn)，提起重物，松開按鈕SB1，由于沒有采用自鎖措

12、施，接觸器KM2失電，M2制動停車，停止提升；如果按下按鈕SB2，則接觸器KM3得電，電動機M1反轉(zhuǎn)，物體被放下，松開按鈕SB2，KM3失電，M1制動停車，物體停止向下運動。如果要使電動葫蘆左右移動，則按下按鈕SB3或SB4，接觸器KM4或KM5得電，便可以實現(xiàn)電動葫蘆的左右移動。接觸器KM2、KM4分別和接觸器KM3、KM5構(gòu)成控制電路的機械電氣聯(lián)鎖，用以防止接觸器KM2和KM3、KM4和KM5同時通電，從而避免主電路短路事故的發(fā)生。圖2三、斷相保護器簡介斷相保護器又稱電機斷相保護器或者電源源相保護器，一般多用在三相電機電路上，如果缺少一相電源，電機扭力會變小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會下降，從而導致其它兩

13、相電流增大，燒毀電機繞組。斷相保護器的原理就是通過不同方法，對三相電進行監(jiān)控，如有斷路情況，就會自動切斷電源，避免燒毀繞組，由于科技發(fā)展迅速，斷相保護器的類型，有通過監(jiān)測各路電壓控制通斷的，有監(jiān)測各路電流進行控制的。 （一）檢測電壓來控制的斷相保護器這種檢測電壓來控制的又可以稱呼為三相電源監(jiān)視器、相序保護器、過欠壓保護器等）主要用于交流50/60Hz，額定電壓460V以下，工業(yè)三相220V、380V、440V、460V等電壓級別的各種故障檢測，對三相輸入電源的電壓過高、電壓過低、缺相、斷相、逆相(相序)、三相電壓不平衡等提供繼電保護，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于配電箱、中央空調(diào)機組、電控箱、配電柜、起重機等

14、，如中央空調(diào)壓縮機保護，各種電梯的電源監(jiān)視，水泵、油泵防缺相、逆相保護等，是工業(yè)設(shè)備運行中維護設(shè)備工作電壓正常的不可缺少的保護產(chǎn)品。 （二）檢測電流來控制的斷相保護器這種檢測電流來控制的又可以稱呼為斷相繼電器，過載繼電器，過流保護繼電器等，根據(jù)功能又可稱呼電機保護器，壓縮機保護器等，用于交流4560Hz，電壓24V至380V的供電電路中與交流接觸器等開關(guān)電器組成電動機的控制電路。當電動機的主電路出現(xiàn)斷相、過載、三相不平衡等非正常工作狀態(tài)時，保護器能夠及時分斷開關(guān)電器的觸頭，斷開電動機的三相電源，快速可靠地保護電動機。保護器采用穿芯式電流取樣檢測技術(shù)，可控硅輸出，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、工作可靠，并

15、且具有無功耗、壽命長、動作時無電弧產(chǎn)生等優(yōu)點，是理想的用于電動機保護的電器產(chǎn)品。根據(jù)電動葫蘆的設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作特點，本設(shè)計采用的是檢測電壓來控制的電源缺相保護器ND-380W斷相保護器,額定電壓380V；具有斷相、錯相、電壓不平衡、過壓、欠壓(帶電位器可自調(diào)±5-20%)保護。其保護特性如下：1）缺相保護：指被保護線路在運行狀態(tài)或非運行狀態(tài)時，任意一相發(fā)生斷相故障，延時2S動作。2）逆相保護：防止L1、L2、L3三相交流相序接錯的一種保護措施，延時2S動作。3）電壓不平衡保護：指三相電壓不平衡將會影響線路安全運行的一種保護措施，三相不平衡率 ×100%>10%時，保護延

16、時2S動作。4）過壓保護：指被保護線路電壓高于設(shè)定值，延時38S動作，恢復回差為620VAC。5）欠壓保護：指被保護線路電壓低于設(shè)定值，延時38S動作，恢復回差為320VAC。從上述保護特性看，當電源出現(xiàn)斷相、錯相、電壓不平衡、過壓、欠壓等故障時，斷相保護器能及時可靠地動作，切斷電源從而保護電動機，而保護延時的設(shè)置，也有效地避免了斷相保護器誤動作的發(fā)生。（三）加裝斷相保護器的電氣原理簡介當電路的三相電源處于正常工作狀態(tài)時，經(jīng)阻容元件降壓后的電壓較高，其電壓信號驅(qū)動執(zhí)行檢測機構(gòu)動作，繼電器吸合，常開觸點接通控制電源。當電源斷相時，經(jīng)阻容元件降壓后的電壓很低，其電壓信號不足以驅(qū)動執(zhí)行檢測機構(gòu)動作，

17、繼電器斷開，控制電源斷電。加裝斷相保護器的電路原理圖如圖3，當L1、L2、L3三相電源正常工作的時候，斷相保護器檢測到電源正常，通過保護器內(nèi)部的繼電器常開觸點ND的閉合使得控制電路正常工作。三相電源正常工作時，主接觸器KM1的得電通路為：L1ND（閉合）SA急停按鈕常閉觸點SB常開觸點（閉合）KM1線圈L3，控制回路得電。電源斷相時，ND斷開，控制回路失電，電動葫蘆自動停車，所有控制按鈕無法操作，待查電氣故障，以保護電動機的安全。圖3結(jié)論通過將近一段時間的努力，本人終于完成了老師教給的畢業(yè)論文內(nèi)容，本設(shè)計能夠順利地完成主要是靠指導老師的諄諄教導和指點，其次就是本人自己動手查閱有關(guān)資料，認真積極

18、地完成老師布置的任務(wù)，遇到問題能夠做到及時解決。在設(shè)計中，本人為涉及到的每一個電氣元件、電動機、低壓元件，都查閱了大量的相關(guān)資料，并且仔細閱讀，標記出相關(guān)內(nèi)容，為書寫設(shè)計說明做好了準備工作。還從Internet上下載和查閱了大量相關(guān)資料，并且進行分析和總結(jié)，最終達到本次設(shè)計的目的。起重機作為一種古老的機械,時至今日,在其承載結(jié)構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、取物裝置、控制系統(tǒng)及安全裝置等各方面都有了很大的發(fā)展,其設(shè)計理論、制造工藝檢測手段等都逐漸趨于完善和規(guī)范化,并已經(jīng)成為一種較完善的機械。但由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的使用要求起重機的種類、形式也需要相應(yīng)地發(fā)展和創(chuàng)新,性能參數(shù)也需要不斷變化與完善。由于現(xiàn)代化設(shè)計方法的建立和計算機輔助設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計手段的應(yīng)用,使起重機設(shè)計思維觀念和方法有了進一步的更新,其它技術(shù)領(lǐng)域和相鄰工業(yè)部門不斷取得的新科技成果在起重機上的滲透、推廣應(yīng)用等,更使起重機的各方面不斷地豐富更新。因此,起重機將向現(xiàn)代化、智能化、更安全可靠方便的方向發(fā)展。參考文獻1嚴大考，鄭蘭霞.起重機械M.鄭州：鄭州大學出版社，2003.84-91.2裘為章，吳錫忠.實用起重機電氣技術(shù)手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2001.100-118.3趙定元.國內(nèi)鋼絲繩電動葫蘆的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展方向J.起重運輸機械，2004，（7）：7-8.