起重機(jī)三設(shè)計規(guī)范課件

《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》電氣部分《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》電氣部分1主要內(nèi)容一、電源與供電二、電氣保護(hù)三、控制系統(tǒng)四、電機(jī)選擇附錄P：電機(jī)初選附錄R：電機(jī)過載校驗附錄S：電機(jī)發(fā)熱校驗五、裝置及電阻器選擇主要內(nèi)容一、電源與供電2一、電源與供電對電網(wǎng)電壓波動范圍按GB5226.2中4.3.2交流電源的電壓波動范圍規(guī)定為：在正常工作條件下，供電系統(tǒng)，在起重機(jī)械饋電線接入處的電壓波動不應(yīng)超過額定值的±10%的要求，但FEM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為±5%，建議在應(yīng)用中盡可能要求用戶的供電電源符合±5%的國際通用要求。一、電源與供電對電網(wǎng)電壓波動范圍按GB5226.2中4.3.3對供給起重機(jī)的電源要求采用3φ+PE的供電系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)了要提供接地線，軌道將不得作為接地保護(hù)回路。原GB/T3811規(guī)定可以無PE線，軌道接地可作為起重機(jī)接地回路；因為當(dāng)接地電流流經(jīng)軸承和滾輪時，由于接地電阻較大，會提高起重機(jī)結(jié)構(gòu)對地電位，從而影響人身安全。同時，對地電流經(jīng)過軸承時也會對軸承造成一定的損壞，考慮上述因素并參考FEM標(biāo)準(zhǔn)，故本次修訂時，要求供電電源提供PE線。對供給起重機(jī)的電源要求采用3φ+PE的供電系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)了要提供4二、電氣保護(hù)超速保護(hù)整定值取決于控制系統(tǒng)在下降最高速度時系統(tǒng)的控制狀態(tài)，若系統(tǒng)為速度閉環(huán)控制，其靜態(tài)速度精度較高，超速保護(hù)整定倍數(shù)可為1.25（也可達(dá)1.1，視系統(tǒng)而定），若系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，其速度精度較差，通常超速整定倍數(shù)約為下降額定速度的1.4倍。接地保護(hù)在本規(guī)范中規(guī)定了車輪、滾輪、鉸接等均不能作為接地導(dǎo)體，必須設(shè)專門的接地線，以提供接地電流通路，且建議整車設(shè)專用接地線至所有用電設(shè)備。

二、電氣保護(hù)超速保護(hù)整定值取決于控制系統(tǒng)在下降最高速度時系統(tǒng)5線路保護(hù)與分支線路配電主要包括兩重含義：a）分支線路應(yīng)設(shè)置斷路器保護(hù)，以避免分支線路出現(xiàn)短路時事故上擴(kuò)及不能及時分?jǐn)喙收匣芈?。b）除我們通常概念上對用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)外，對長距離電纜也要進(jìn)行保護(hù)，斷路器應(yīng)在其下方任一回路發(fā)生短路或接地時能夠自動分?jǐn)唷?/p>

線路保護(hù)與分支線路配電主要包括兩重含義：6起重機(jī)構(gòu)電動機(jī)應(yīng)設(shè)置定子異常失電保護(hù)功能，當(dāng)調(diào)速裝置或正反向接觸器故障導(dǎo)致電動機(jī)失控時，制動器應(yīng)立即抱閘。為確保制動器抱閘，制動接觸器輔助觸點應(yīng)反饋至控制系統(tǒng)，確認(rèn)制動接觸器可靠分?jǐn)啵駝t斷開總接觸器。起重機(jī)構(gòu)電動機(jī)應(yīng)設(shè)置定子異常失電保護(hù)功能，當(dāng)調(diào)速裝置或正反向7三、控制系統(tǒng)電氣控制部分在修訂時，其內(nèi)容包括了原GB3811-1983，F(xiàn)EM相關(guān)部分的內(nèi)容，同時增加了變頻調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速的說明。(對吊鉤起重機(jī)，當(dāng)起升機(jī)構(gòu)的工作級別為M4、M5和M6，且額定起升速度≥5m/min時要求制動平穩(wěn)，應(yīng)采用電氣制動方法，保證在0.2～1.0G范圍內(nèi)下降時,制動前的電動機(jī)轉(zhuǎn)速降至同步轉(zhuǎn)速的1/3以下,該速度應(yīng)能穩(wěn)定運行.)三、控制系統(tǒng)電氣控制部分在修訂時，其內(nèi)容包括了原GB38118調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)：調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)：9

系統(tǒng)特點：1）低速區(qū)域（通常n≤50%ne）為速度閉環(huán)控制，高速區(qū)域為開環(huán)控制；下放高速檔為超同步運行，實現(xiàn)回饋制動。2）若采用編碼器作為速度反饋信號，可實現(xiàn)低速區(qū)域的靜態(tài)高精度速度控制，但由于調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)特性曲線太軟，即：動態(tài)速降大，所以調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)較適用于起升機(jī)構(gòu)，而不太適合用于運行機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)特點：10

3）調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在任何速度上的允許運行時間相對于電阻器的發(fā)熱時間常數(shù)來講，均為長期。故電阻元件的接電持續(xù)率應(yīng)按100%選用。但由于上升和下降時，機(jī)械傳動效率相反，電動機(jī)的工作電流不等，所以電阻元件在JC=100%下的電流值為：I上=

IN；I下=

IN×η2。

3）調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在任何速度上的允許運行時間相對于電阻器11變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)12

系統(tǒng)特點：1）變頻調(diào)速系統(tǒng)可實現(xiàn)額定頻率以下恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速及額定頻率以上恒功率調(diào)速，弱磁升速范圍取決于電機(jī)允許的最高運行轉(zhuǎn)速及在最高轉(zhuǎn)速下輸出的轉(zhuǎn)矩能否滿足負(fù)載的加速要求。2）動態(tài)特性較硬，即：動態(tài)速降小，因此適用于起升及運行機(jī)構(gòu)。運行采用變頻調(diào)速較采用調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)其速度穩(wěn)定性更好。3）變頻調(diào)速采用開環(huán)還是閉環(huán)控制，對于在起重機(jī)上的應(yīng)用來講最大的差別在于閉環(huán)控制起動轉(zhuǎn)矩更大，低速運行更平穩(wěn)，調(diào)速范圍更寬。一般起升采用閉環(huán)控制，運行采用開環(huán)控制。系統(tǒng)特點：13對于有機(jī)械偶合的多電機(jī)傳動（如大容量起升機(jī)構(gòu)采用大減速機(jī)方案由兩臺電動機(jī)拖動，大車運行機(jī)構(gòu)前后兩組電動機(jī)通過車輪和軌道的偶合），當(dāng)采用兩套驅(qū)動裝置并分別構(gòu)成閉環(huán)控制時，兩套驅(qū)動裝置之間應(yīng)設(shè)置負(fù)荷均衡控制功能，在起重機(jī)上，通?？刹捎萌缦聝煞N負(fù)荷均衡方式：①主裝置為速度閉環(huán)控制、從裝置為轉(zhuǎn)矩控制的主從控制方式②采用下垂軟化特性功能、兩臺裝置相對獨立的負(fù)荷均衡方式對于有機(jī)械偶合的多電機(jī)傳動（如大容量起升機(jī)構(gòu)采用大減速機(jī)方案14對于兩臺（或兩組）電動機(jī)有同步要求時，可根據(jù)應(yīng)用情況采用下列同步控制方式：①速度閉環(huán)控制、同步賦予相同的速度給定值、絕對位置點標(biāo)定與校正。③速度閉環(huán)控制、同步賦予相同的速度給定值、采用絕對式編碼器實時位置檢測校正、絕對位置點標(biāo)定。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)采用星行傳動時，兩臺電機(jī)應(yīng)采用順序啟動方式即：0~50%速度范圍由一臺電機(jī)運行，50%~100%另一臺電機(jī)啟動，兩臺電機(jī)同時運行?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用變頻控制方式時，由于負(fù)載慣性大且通常工作在起、制動狀態(tài)，為起、制動平穩(wěn)，減少機(jī)械沖擊，變頻系統(tǒng)應(yīng)采用轉(zhuǎn)矩控制方式。對于兩臺（或兩組）電動機(jī)有同步要求時，可根據(jù)應(yīng)用情況采用下列15四、電機(jī)選擇在進(jìn)行電動機(jī)容量選擇時，必須對電動機(jī)的過載和發(fā)熱能力進(jìn)行計算與校驗。所選電動機(jī)應(yīng)同時滿足過載和發(fā)熱的功率計算值。以二者計算值的較大值為準(zhǔn)，作為選擇電動機(jī)的計算依據(jù)。在考慮工作環(huán)境條件等影響因素后，最終選取電動機(jī)。具體方法見附錄P電動機(jī)的初選、附錄R電動機(jī)的過載校驗和附錄S電動機(jī)的發(fā)熱校驗。四、電機(jī)選擇在進(jìn)行電動機(jī)容量選擇時，必須對電動機(jī)的過載和發(fā)熱16附錄P：電機(jī)初選起升電動機(jī)初選：1).計算穩(wěn)態(tài)起升功率：PN=PQ×Vq/1000/η2).計算S3、JC=40%基準(zhǔn)工作制下所需的電動機(jī)功率：Pn≥KPN式中：K——作業(yè)頻繁系數(shù)，與機(jī)構(gòu)工作級別對應(yīng)，見表1；Pn——S3、JC=40%下電動機(jī)額定功率。

附錄P：電機(jī)初選起升電動機(jī)初選：17表1作業(yè)頻繁系數(shù)機(jī)構(gòu)工作級別

M5以下M6M7M8K0.9~1.01.01.21.3注：M5及以下K值可選1是因為太小的K值會在負(fù)荷試車的靜載試驗時，機(jī)構(gòu)不能起吊1.25倍額定載荷。

表1作業(yè)頻繁系數(shù)機(jī)構(gòu)工作級別M5以下M6M7M8K0.918

3）電動機(jī)在不同工作制下功率值的折算將S1工作制下的電動機(jī)功率值折算到S3JC=40%或S3JC=60%下的電動機(jī)功率值可參考下式折算：P40≈1.15~1.2PS1P60≈1.05~1.1PS1對于不同的電動機(jī)，其折算系數(shù)略有不同，若需知道準(zhǔn)確折算值，需向制造商索取3）電動機(jī)在不同工作制下功率值的折算19起升電機(jī)初選舉例例1：某起升機(jī)構(gòu)額定起重量100t、吊具重5t、額定起升速度6m/min、電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速730r/min、變頻調(diào)速方式、供電電壓380VAC、機(jī)構(gòu)工作級別M7、機(jī)構(gòu)總效率η=0.87、環(huán)境溫度40℃、海拔低于1000m。1）穩(wěn)態(tài)計算功率:PN=PQ×Vq/1000/η=(100+5)×6/6.12/0.87=118.3kw2）電動機(jī)基準(zhǔn)工作制下的功率值：1.2×118.3=142kw（S3JC=40%）

起升電機(jī)初選舉例20

3）電動機(jī)初選：

根據(jù)用戶要求采用西門子變頻電動機(jī),折算到S1工作制下的功率為：PS1≥P40/1.2=142/1.2=118.3（kw）選?。?LG4318—8AB132kwS13）電動機(jī)初選：21運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選1）計算穩(wěn)態(tài)運行功率：PN=PJ×VY/1000/η/m2）計算S3

JC=40%基準(zhǔn)工作制下所需的電動機(jī)的功率值：Pn≥KPN式中：K——綜合運行速度所體現(xiàn)的作業(yè)頻繁程度和慣性功率對發(fā)熱影響的綜合因素系數(shù)，見表2。

運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選22表2綜合因素系數(shù)（僅對室內(nèi)軌道式運行機(jī)構(gòu)）

運行速度(m/min)≤30

6090120150180加速時間ta（s）

566.5(8)

7.5(10)

8(11.5)9(12)K1.21.62(1.8)2.2(2)2.4(2.1)2.6(2.2)注：該表取自設(shè)計手冊，括號內(nèi)值為推薦值。

對于室外軌道式運行機(jī)構(gòu)由于考慮了風(fēng)阻因素，K值取1.1~1.3。表2綜合因素系數(shù)（僅對室內(nèi)軌道式運行機(jī)構(gòu)）運行速度(m/23

運行機(jī)構(gòu)穩(wěn)態(tài)運行功率（靜阻功率）與總質(zhì)量（M）、速度、摩擦系數(shù)等有關(guān)，慣性功率與總質(zhì)量、速度、加速度（加速時間）有關(guān)，通常速度取值也是基于作業(yè)頻繁程度（工作級別），那么可以通過給穩(wěn)態(tài)運行功率乘以大于1的綜合因素系數(shù)K，以體現(xiàn)慣性功率與作業(yè)頻繁率對電動機(jī)發(fā)熱的影響，該系數(shù)也是經(jīng)過了實踐驗證的。

運行機(jī)構(gòu)穩(wěn)態(tài)運行功率（靜阻功率）與總質(zhì)24運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選舉例例1：橋式起重機(jī)小車運行機(jī)構(gòu)自重200t、額定起重量550t、額定運行速度30m/min、機(jī)構(gòu)工作級別M6、m=4臺、總效率η=0.9、電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速975r/min、Kh=1、Kt=1。

1）計算穩(wěn)態(tài)運行功率（靜阻功率）：PN=Pj×Vy/1000/η/m

=(10×1.5)(200+550)×30/6120/0.9/4=15.3KWPn≥KPN=1.2×15.3=18.36KW(S3JC40%)

2）初選電動機(jī)：4臺，型號：YZP200L-622kwS3JC=40%

運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選舉例25附錄R：電機(jī)過載校驗以變頻電動機(jī)為例進(jìn)行過載校驗說明。當(dāng)機(jī)構(gòu)設(shè)計完成電動機(jī)初選后，電氣設(shè)計應(yīng)對電動機(jī)進(jìn)行過載和發(fā)熱校驗。電動機(jī)過載校驗的準(zhǔn)則是：所選電動機(jī)的最大加速（起動）轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于機(jī)構(gòu)加速所需的最小加速轉(zhuǎn)矩。當(dāng)機(jī)構(gòu)有部分（單個或單組）電動機(jī)運行或其他特殊工況要求時，一定要計算在這些特殊工況要求下所需的電動機(jī)的最小加速轉(zhuǎn)矩值。

附錄R：電機(jī)過載校驗以變頻電動機(jī)為例進(jìn)行過載校驗說明。26

當(dāng)采用變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制時，基速內(nèi)可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩控制。系統(tǒng)可做到以最大恒定轉(zhuǎn)矩加速，而調(diào)壓調(diào)速或其它針對繞線電動機(jī)的控制系統(tǒng)，其加速過程是延鋸齒特性線進(jìn)行的，所以過載校驗時，要注意鋸齒線根部對加速最大負(fù)載時的影響關(guān)系。為了保證電動機(jī)的安全運行，電動機(jī)的最大運行（起動）轉(zhuǎn)矩與顛覆轉(zhuǎn)矩之間應(yīng)保留30%的安全距離，即：Mmax/

λm/Mn≤1/1.3或Mmax≤0.8λmMn

當(dāng)采用變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制時，基速內(nèi)可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩27

對于變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制的電動機(jī)，可以不考慮電壓波動對電動機(jī)最大起動轉(zhuǎn)矩的影響。對于工作級別（M）較低的機(jī)構(gòu)，由于初選時的系數(shù)K取值較小，所以要更加注意做好過載校驗對于變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制的電動機(jī)，可以不考慮電壓28起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗

在電動機(jī)初選時（見6.1.1.1.3.2）對變頻電動機(jī)n=0時的最小起動轉(zhuǎn)矩的要求是：Mdmin≥1.4MN……………（86）但在實際應(yīng)用中考慮到110%動載試驗和125%靜載試驗對起動轉(zhuǎn)矩的要求，通常情況下，選擇Md=1.7MN，對于公式：Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η…..（87）

變頻電動機(jī)取H=2.2，其取值依據(jù)如下：起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗29

當(dāng)所選電動機(jī)額定功率Pn=PN時，H的物理意義是：只要所選電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λm≥H，則過載校驗通過，或者說，在Pn=PN時，H的取值是對所選電動機(jī)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的最小要求值。因為，所選電動機(jī)的λm=2.2時，考慮最大運行轉(zhuǎn)矩與顛覆轉(zhuǎn)矩間留30%的安全距離，該電動機(jī)能夠輸出最大起動轉(zhuǎn)矩為：Mmax=λm×MN/1.3=2.2×MN/1.3≈1.7MN這就是H=2.2的來源。從過載校驗公式（87）可以看出，僅從過載能力要求來講，所選電動機(jī)額定功率值與其最大轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)是可以相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)所選電動機(jī)額定功率Pn=PN時，H的物理意義是：只30起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗舉例

例1：對起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選中的例1進(jìn)行過載校驗。已知：額定起重量105t，額定起升速度6m/min，η=0.87，m=1臺，電動機(jī)：1LG4318—8AB132kwS1λm=2.9。按過載校驗公式計算：Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η=2.2/2.9×105×6/6.12/0.87=90KW所選電動機(jī)Pn=132kw≥90kw過載校驗通過。

起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗舉例31

例2：本例1中起重機(jī)正常工作時起重量為105t、工作級別為M7、若還有一種特殊工況，要求在工廠設(shè)備安裝或檢修時偶爾要吊裝170t載荷，則過載校驗計算為：Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η=2.2/2.9×175×6/6.12/0.87=149.6KW由于170t載荷為偶爾吊裝，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計計算原則中6.1.1.1.3.2起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)距的最低要求，對于變頻控制的電動機(jī)：Md≥1.4MN

對于特殊情況，電動機(jī)可以1.4MN的平均加速轉(zhuǎn)距加速，此時最小H取值為，H=1.82，取H=1.9，則特殊情況下，過載校驗計算可為：例2：本例1中起重機(jī)正常工作時起重量為105t、工作32

Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η=1.9/2.9×175×6/6.12/0.87=129.2KW經(jīng)進(jìn)一步驗證，所選電動機(jī)Pn=132KW≥129.2KW，過載校驗通過。設(shè)計時還應(yīng)注意，當(dāng)起吊170t負(fù)荷時，穩(wěn)態(tài)起升功率為：Pn=PQ×Vq/1000/η=175×6/6.12/0.87=197KW電動機(jī)的最小起動轉(zhuǎn)距倍數(shù)為：Mdq/Mn=197×1.4/132=2.1倍

Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η33

電動機(jī)最大轉(zhuǎn)距倍數(shù)為：

λm=2.9，2.9/2.1=1.38≥1.3（安全裕度滿足）當(dāng)起吊170t負(fù)荷時，電動機(jī)起動轉(zhuǎn)距為2.1Mn。最大工作電流按相關(guān)公式計算。變頻器應(yīng)能夠提供相應(yīng)的最大工作電流，且應(yīng)采用速度閉環(huán)控制以確保起動轉(zhuǎn)矩。

電動機(jī)最大轉(zhuǎn)距倍數(shù)為：34

例3：本例1中起重機(jī)正常工作時起重量為105t、工作級別為M7、若還有輕載高速工況，要求在工廠設(shè)備安裝或檢修時吊裝40t以下載荷時，速度由6m/min升為12m/min，則過載校驗計算為：例3：本例1中起重機(jī)正常工作時起重量為105t、工作級35

1）重載低速工況下的過載校驗同例12）輕載高速工況下的過載校驗：a)電機(jī)最大運行轉(zhuǎn)速為2×730r/min=1460r/min1LG4318-8AB電機(jī)最大允許轉(zhuǎn)速為2500r/min最大運行轉(zhuǎn)速校驗通過b)最大速度點過載校驗PN=45×12/6.12/0.87=101.4KWMN/Mn=(101.4/12)/(132/6)=0.380.38×1.4×4×1.3=2.77≤2.9(λm)高速點過載校驗通過1）重載低速工況下的過載校驗同例136軌道運行式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗

軌道式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗中變頻調(diào)速電動機(jī)λAS的確定，在GB/T3811-1983《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》中，運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗引入λAS概念，不同種類的電動機(jī)具有不同的λAS值，那么它的基礎(chǔ)是認(rèn)定不同種類的電動機(jī)一定可以產(chǎn)生λAS的平均加速轉(zhuǎn)矩，而沒有給出電動機(jī)的λm至少應(yīng)是多大。比如：繞線電動機(jī)的λAS取1.7，實際上是認(rèn)為繞線電動機(jī)的最大起動轉(zhuǎn)矩約為2.2Med時，平均加速轉(zhuǎn)矩可達(dá)1.7Med，這樣電動機(jī)的λm應(yīng)不小于2.5；對于變頻調(diào)速電動機(jī)，通常情況下能達(dá)到軌道運行式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗37

1.7Med倍的加速轉(zhuǎn)矩，這樣變頻電機(jī)的最大過載倍數(shù)λm應(yīng)不小于1.7/0.8=2.2，式中0.8含義同上。電動機(jī)的過載校驗公式：PN≥1/m/λAS{[P∑(ω+ma)+PWⅡ]×Vy/1000/η+

∑Jn2/91200/tq}…............................（88）

從公式（88）可以看出：阻性功率P阻與慣性功率P慣之和除以電動機(jī)所能提供的平均加速轉(zhuǎn)矩λAS，所選電動機(jī)功率值不小于該值，則過載校驗通過。進(jìn)行運行機(jī)構(gòu)過載校驗時，慣性功率的大小與設(shè)計所要求的加速時間有關(guān)，所以應(yīng)合理選擇加速時間，以選取合理的電動機(jī)功率。1.7Med倍的加速轉(zhuǎn)矩，這樣變頻電機(jī)的最大過載倍數(shù)38軌道運行式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗舉例例1：對運行機(jī)構(gòu)初選應(yīng)用舉例1進(jìn)行過載校驗。已知：橋機(jī)小車運行機(jī)構(gòu)自重200t、額定起重量550t、額定運行速度30m/min、機(jī)械轉(zhuǎn)動效率η=0.9、加速度a=0.126m/s2、加速時間ta=4s;電動機(jī)YZP200L-622kw、m=4臺、λm=2.8，取λAS=1.7（對于λm=2.8，可取至λAS=2.1）。運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗計算：PN≥1/m/λAS{[P∑(ω+ma)+PWⅡ]×Vy/1000/η+∑Jn2/91200/tq}軌道運行式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗舉例39

將上式換算成工程單位計算，且PWⅡ=0，ma與ω綜合取值：PN≥1/m/λAS×(Gn+G)×(gω+1.2a)×Vy/60/η=1/4/1.7×(550+200)×(9.86×0.0085+1.2×0.126)/60/0.9=14.4KWPn=22kw≥PN=14.4KW，過載校驗通過

將上式換算成工程單位計算，且PWⅡ=0，ma與ω綜合40附錄S：電動機(jī)的發(fā)熱校驗

對于YZR電動機(jī)仍可采用JC、CZ和G值進(jìn)行發(fā)熱校驗。但對于變頻電機(jī)和繞線電機(jī)均可依據(jù)機(jī)構(gòu)工作級別所對應(yīng)的等效接電持續(xù)率作為發(fā)熱校驗的依據(jù)。只要電機(jī)在機(jī)構(gòu)相應(yīng)等效接電持續(xù)率下的功率值大于機(jī)構(gòu)的計算功率，則發(fā)熱校驗通過。附錄S：電動機(jī)的發(fā)熱校驗對于YZR電動機(jī)仍可采用JC、CZ41表3工作級別與接電持續(xù)率的對應(yīng)取值關(guān)系電動機(jī)在不同工作制下功率折算值見《釋義》附錄P中的給出值。機(jī)構(gòu)工作級別≤M4M5,M6M7M8電動機(jī)工作制S3,25%S3,40%S3,60%S1表3工作級別與接電持續(xù)率的對應(yīng)取值關(guān)系機(jī)構(gòu)工作級別≤42起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗起升機(jī)構(gòu)計算功率即為穩(wěn)態(tài)運行功率（靜功率）：PN=PQVq/1000/η…………（89）所選電動機(jī)在相應(yīng)接電持續(xù)率下的功率值不小于計算功率即Pn≥PN，則發(fā)熱校驗通過。由于起升機(jī)構(gòu)要求進(jìn)行110%動負(fù)荷和125%靜負(fù)荷試驗，在此，給出工作級別與接電持續(xù)率的對應(yīng)取值關(guān)系，見表3，以供參考。起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗43起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗舉例例1：對起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選中的應(yīng)用舉例1進(jìn)行發(fā)熱校驗。已知：額定起重量100t、吊具重5t、額定起升速度6m/min、η=0.87、工作級別M7、海拔低于1000m、環(huán)境溫度40℃、電動機(jī)：1LG4318-8AB132kwS1。電動機(jī)靜功率計算：PN=PQVq/1000/η=(100+5)×6/6.12/0.87=118.3kw

起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗舉例44

機(jī)構(gòu)工作級別為M7、它所對應(yīng)的電動機(jī)工作制為S3JC=60%所選電動機(jī)在S3JC=60%下的功率P60≈132kw×1.05≈138kw≥118.3kw，發(fā)熱校驗通過。說明：電動機(jī)容量選擇宜大點，這樣會提高電動機(jī)壽命、可靠性高，降低運行成本要比降低初投資更重要。機(jī)構(gòu)工作級別為M7、它所對應(yīng)的電動機(jī)工45軌道式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選時是根據(jù)運行速度大小給穩(wěn)態(tài)運行功率（阻性功率）乘以一個大于1的系數(shù)得出，且系數(shù)為離散值，為了更好更方便地對運行機(jī)構(gòu)進(jìn)行發(fā)熱校驗，經(jīng)計算對比，當(dāng)采用公式（90）計算時，所選電動機(jī)功率值相對合適。本方法作為校驗方法，可在設(shè)計過程中進(jìn)一步比照對比。運行機(jī)構(gòu)計算功率為：PS=P阻+0.5P慣--------------------------（90）式中：PS-------計算功率P阻------阻性功率即穩(wěn)態(tài)運行功率PNP慣------慣性功率即本標(biāo)準(zhǔn)公式（S.10)軌道式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗46

PS=1/m×{[P∑(ω+ma)+PWⅠ]×Vy/1000/η+∑Jn2/182400/tq}中的第二項只要電機(jī)在機(jī)構(gòu)相應(yīng)接電持續(xù)率下的功率值Pn≥PS，則發(fā)熱校驗通過。該方式使離散系數(shù)成為連續(xù)，使電動機(jī)的選擇與校驗用不同的方法相互驗證。由于P慣仍取決于加速時間ta或者說加速度a的選擇，所以應(yīng)參照電動機(jī)初選中所給出的速度與加速時間關(guān)系表選擇加速時間，以計算合理的慣性功率。PS=1/m×{[P∑(ω+ma)+PWⅠ]×Vy47軌道式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗舉例例1：對運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選中的應(yīng)用舉例1進(jìn)行發(fā)熱校驗。已知：小車自重G=200t、額定起重量Gn=550t、額定運行速度30m/min、傳動效率η=0.9、加速時間ta=4s、加速度a=0.126m/s2、工作級別M6、電動機(jī)：YZP200L-622kwS3JC=40%、m=4臺。

軌道式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗舉例48

運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱計算功率：PS=1/m(P阻+0.5P慣)

=1/m×{[P∑(ω+ma)+PWⅠ]×Vy/1000/η+∑Jn2/182400/tq}=1/4×(Gn+G)×(gω+1/2×1.2a)×Vy/60/η=(550+200)×(9.86×0.0085+0.6×0.126)×30/4/60/0.9=17.55kw

工作級別M6，對應(yīng)電動機(jī)工作制為S3JC=40%，所選電動機(jī)YZP200L-6在S3JC=40%下的功率Pn=22kw≥17.55kw，發(fā)熱校驗通過。運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱計算功率：49五、裝置及電阻器選擇變頻調(diào)速裝置選擇時，一定要核算該裝置在起重設(shè)備應(yīng)用工況下的最大輸出電流應(yīng)不小于所驅(qū)動電動機(jī)的最大工作電流，其額定電流應(yīng)不小于額定負(fù)載時電動機(jī)的工作電流，通常情況下，裝置的額定電流是能滿足發(fā)熱驗算要求的。電動機(jī)最大工作電流的計算：對于變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制的電動機(jī)，在不同輸出轉(zhuǎn)矩下電動機(jī)的電流值可按下列公式計算：五、裝置及電阻器選擇變頻調(diào)速裝置選擇時，一定要核算該裝置在起50

（1）無功電流I0=(In-Incos?)1/2（2）有功電流Iw=(In2-I02)1/2（3）基本負(fù)載電流IM=[I02+(M/Mn×Iw)2]1/2（4）最大起動電流Imax=[I02+(Mmax/Mn×Iw)2]1/2

（Mmax應(yīng)不大于0.8λm×Mn）式中：In-----------電動機(jī)額定電流；

Mn---------電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；cosφ-----電動機(jī)額定功率因素；

M-----------基本負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

Mmax--------最大起動轉(zhuǎn)矩。（1）無功電流I0=(In-Incos?)1/251采用整流回饋公用直流母線多傳動方式時，整流回饋單元電流應(yīng)考慮可能同時工作的幾個機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的最大工作電流及額定工作電流，其電流計算方法請參考正文7.8.4.3起重機(jī)的額定工作電流與7.8.4.4起重機(jī)最大工作電流。采用制動單元方式時，制動單元的最大制動功率應(yīng)大于電機(jī)的峰值制動功率，對于起升機(jī)構(gòu)還應(yīng)校核制動單元的長期制動功率，其值應(yīng)大于下降時的額定回饋功率。采用整流回饋公用直流母線多傳動方式時，整流回饋單元電流應(yīng)考慮52變頻調(diào)速采用制動單元時，制動電阻器的阻值應(yīng)不小于制動單元限定的最小阻值（見制動單元樣本）,且要滿足在加減速時間內(nèi)所需的最大功率值，電阻器接電持續(xù)率及功率值與機(jī)構(gòu)有關(guān)。a）起升機(jī)構(gòu)制動電阻器在JC=100%下的功率值應(yīng)不小于下降時的額定回饋功率，即約為：

PN×η2；起升制動電阻器最大制動功率VD2/R應(yīng)不小于峰值制動功率，約為：2PN

變頻調(diào)速采用制動單元時，制動電阻器的阻值應(yīng)不小于制動單元限定53b）運行機(jī)構(gòu)制動電阻器的阻值通常可按制動單元樣本提供的最小阻值取值，電阻器最大功率VD2/R應(yīng)大于電動機(jī)最大制動功率Pmax，Pmax=Mdqne/9550。電阻器的功率值應(yīng)為:

1/4*Pg*

(Mdq2-MZ2)/(Mdq2+MZ2)，該功率值下的相應(yīng)JC值同電機(jī)JC值。當(dāng)電阻容量不大時，可忽略(Mdq2-MZ2)/(Mdq2+MZ2)按1/4*Pg取值。其中：Pg

=Pn-Pz,

Pg為等效發(fā)熱慣性功率Pn為電機(jī)額定功率Pz為阻性功率b）運行機(jī)構(gòu)制動電阻器的阻值通?？砂粗苿訂卧獦颖咎峁┑淖钚∽?4圖中陰影部分為1個周期內(nèi)制動功率；右圖是基于電動機(jī)起制動期間均以最大啟動轉(zhuǎn)矩工作，所以制動時間較啟動時間更短。圖中陰影部分為1個周期內(nèi)制動功率；55

c）當(dāng)已知電阻器阻值R，功率P，直流母線電壓VDC后，電阻元件在相應(yīng)JC值下的電流值應(yīng)不小于：I2=P/R

c）當(dāng)已知電阻器阻值R，功率P，直流母線電壓VDC后，電56起重機(jī)起升、大小車運行機(jī)構(gòu)制動行程計算對于起升機(jī)構(gòu)：1、S=V/100其中V為起升機(jī)構(gòu)平穩(wěn)下降或上升速度（M/MIN）一般下降制動行程控制在50-100mm為宜。2、大車制動行程：Smin=V*V/5000Smax=8V/120其中V為大車機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運行速度（M/MIN）。3、大車制動行程：Smin=V*V/5000Smax=6V/120其中V為小車機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運行速度（M/MIN）。起重機(jī)起升、大小車運行機(jī)構(gòu)制動行程計算對于起升機(jī)構(gòu)：57《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》電氣部分《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》電氣部分58主要內(nèi)容一、電源與供電二、電氣保護(hù)三、控制系統(tǒng)四、電機(jī)選擇附錄P：電機(jī)初選附錄R：電機(jī)過載校驗附錄S：電機(jī)發(fā)熱校驗五、裝置及電阻器選擇主要內(nèi)容一、電源與供電59一、電源與供電對電網(wǎng)電壓波動范圍按GB5226.2中4.3.2交流電源的電壓波動范圍規(guī)定為：在正常工作條件下，供電系統(tǒng)，在起重機(jī)械饋電線接入處的電壓波動不應(yīng)超過額定值的±10%的要求，但FEM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為±5%，建議在應(yīng)用中盡可能要求用戶的供電電源符合±5%的國際通用要求。一、電源與供電對電網(wǎng)電壓波動范圍按GB5226.2中4.3.60對供給起重機(jī)的電源要求采用3φ+PE的供電系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)了要提供接地線，軌道將不得作為接地保護(hù)回路。原GB/T3811規(guī)定可以無PE線，軌道接地可作為起重機(jī)接地回路；因為當(dāng)接地電流流經(jīng)軸承和滾輪時，由于接地電阻較大，會提高起重機(jī)結(jié)構(gòu)對地電位，從而影響人身安全。同時，對地電流經(jīng)過軸承時也會對軸承造成一定的損壞，考慮上述因素并參考FEM標(biāo)準(zhǔn)，故本次修訂時，要求供電電源提供PE線。對供給起重機(jī)的電源要求采用3φ+PE的供電系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)了要提供61二、電氣保護(hù)超速保護(hù)整定值取決于控制系統(tǒng)在下降最高速度時系統(tǒng)的控制狀態(tài)，若系統(tǒng)為速度閉環(huán)控制，其靜態(tài)速度精度較高，超速保護(hù)整定倍數(shù)可為1.25（也可達(dá)1.1，視系統(tǒng)而定），若系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，其速度精度較差，通常超速整定倍數(shù)約為下降額定速度的1.4倍。接地保護(hù)在本規(guī)范中規(guī)定了車輪、滾輪、鉸接等均不能作為接地導(dǎo)體，必須設(shè)專門的接地線，以提供接地電流通路，且建議整車設(shè)專用接地線至所有用電設(shè)備。

二、電氣保護(hù)超速保護(hù)整定值取決于控制系統(tǒng)在下降最高速度時系統(tǒng)62線路保護(hù)與分支線路配電主要包括兩重含義：a）分支線路應(yīng)設(shè)置斷路器保護(hù)，以避免分支線路出現(xiàn)短路時事故上擴(kuò)及不能及時分?jǐn)喙收匣芈?。b）除我們通常概念上對用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)外，對長距離電纜也要進(jìn)行保護(hù)，斷路器應(yīng)在其下方任一回路發(fā)生短路或接地時能夠自動分?jǐn)唷?/p>

線路保護(hù)與分支線路配電主要包括兩重含義：63起重機(jī)構(gòu)電動機(jī)應(yīng)設(shè)置定子異常失電保護(hù)功能，當(dāng)調(diào)速裝置或正反向接觸器故障導(dǎo)致電動機(jī)失控時，制動器應(yīng)立即抱閘。為確保制動器抱閘，制動接觸器輔助觸點應(yīng)反饋至控制系統(tǒng)，確認(rèn)制動接觸器可靠分?jǐn)?，否則斷開總接觸器。起重機(jī)構(gòu)電動機(jī)應(yīng)設(shè)置定子異常失電保護(hù)功能，當(dāng)調(diào)速裝置或正反向64三、控制系統(tǒng)電氣控制部分在修訂時，其內(nèi)容包括了原GB3811-1983，F(xiàn)EM相關(guān)部分的內(nèi)容，同時增加了變頻調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速的說明。(對吊鉤起重機(jī)，當(dāng)起升機(jī)構(gòu)的工作級別為M4、M5和M6，且額定起升速度≥5m/min時要求制動平穩(wěn)，應(yīng)采用電氣制動方法，保證在0.2～1.0G范圍內(nèi)下降時,制動前的電動機(jī)轉(zhuǎn)速降至同步轉(zhuǎn)速的1/3以下,該速度應(yīng)能穩(wěn)定運行.)三、控制系統(tǒng)電氣控制部分在修訂時，其內(nèi)容包括了原GB381165調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)：調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)：66

系統(tǒng)特點：1）低速區(qū)域（通常n≤50%ne）為速度閉環(huán)控制，高速區(qū)域為開環(huán)控制；下放高速檔為超同步運行，實現(xiàn)回饋制動。2）若采用編碼器作為速度反饋信號，可實現(xiàn)低速區(qū)域的靜態(tài)高精度速度控制，但由于調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)特性曲線太軟，即：動態(tài)速降大，所以調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)較適用于起升機(jī)構(gòu)，而不太適合用于運行機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)特點：67

3）調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在任何速度上的允許運行時間相對于電阻器的發(fā)熱時間常數(shù)來講，均為長期。故電阻元件的接電持續(xù)率應(yīng)按100%選用。但由于上升和下降時，機(jī)械傳動效率相反，電動機(jī)的工作電流不等，所以電阻元件在JC=100%下的電流值為：I上=

IN；I下=

IN×η2。

3）調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在任何速度上的允許運行時間相對于電阻器68變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)69

系統(tǒng)特點：1）變頻調(diào)速系統(tǒng)可實現(xiàn)額定頻率以下恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速及額定頻率以上恒功率調(diào)速，弱磁升速范圍取決于電機(jī)允許的最高運行轉(zhuǎn)速及在最高轉(zhuǎn)速下輸出的轉(zhuǎn)矩能否滿足負(fù)載的加速要求。2）動態(tài)特性較硬，即：動態(tài)速降小，因此適用于起升及運行機(jī)構(gòu)。運行采用變頻調(diào)速較采用調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)其速度穩(wěn)定性更好。3）變頻調(diào)速采用開環(huán)還是閉環(huán)控制，對于在起重機(jī)上的應(yīng)用來講最大的差別在于閉環(huán)控制起動轉(zhuǎn)矩更大，低速運行更平穩(wěn)，調(diào)速范圍更寬。一般起升采用閉環(huán)控制，運行采用開環(huán)控制。系統(tǒng)特點：70對于有機(jī)械偶合的多電機(jī)傳動（如大容量起升機(jī)構(gòu)采用大減速機(jī)方案由兩臺電動機(jī)拖動，大車運行機(jī)構(gòu)前后兩組電動機(jī)通過車輪和軌道的偶合），當(dāng)采用兩套驅(qū)動裝置并分別構(gòu)成閉環(huán)控制時，兩套驅(qū)動裝置之間應(yīng)設(shè)置負(fù)荷均衡控制功能，在起重機(jī)上，通?？刹捎萌缦聝煞N負(fù)荷均衡方式：①主裝置為速度閉環(huán)控制、從裝置為轉(zhuǎn)矩控制的主從控制方式②采用下垂軟化特性功能、兩臺裝置相對獨立的負(fù)荷均衡方式對于有機(jī)械偶合的多電機(jī)傳動（如大容量起升機(jī)構(gòu)采用大減速機(jī)方案71對于兩臺（或兩組）電動機(jī)有同步要求時，可根據(jù)應(yīng)用情況采用下列同步控制方式：①速度閉環(huán)控制、同步賦予相同的速度給定值、絕對位置點標(biāo)定與校正。③速度閉環(huán)控制、同步賦予相同的速度給定值、采用絕對式編碼器實時位置檢測校正、絕對位置點標(biāo)定。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)采用星行傳動時，兩臺電機(jī)應(yīng)采用順序啟動方式即：0~50%速度范圍由一臺電機(jī)運行，50%~100%另一臺電機(jī)啟動，兩臺電機(jī)同時運行?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用變頻控制方式時，由于負(fù)載慣性大且通常工作在起、制動狀態(tài)，為起、制動平穩(wěn)，減少機(jī)械沖擊，變頻系統(tǒng)應(yīng)采用轉(zhuǎn)矩控制方式。對于兩臺（或兩組）電動機(jī)有同步要求時，可根據(jù)應(yīng)用情況采用下列72四、電機(jī)選擇在進(jìn)行電動機(jī)容量選擇時，必須對電動機(jī)的過載和發(fā)熱能力進(jìn)行計算與校驗。所選電動機(jī)應(yīng)同時滿足過載和發(fā)熱的功率計算值。以二者計算值的較大值為準(zhǔn)，作為選擇電動機(jī)的計算依據(jù)。在考慮工作環(huán)境條件等影響因素后，最終選取電動機(jī)。具體方法見附錄P電動機(jī)的初選、附錄R電動機(jī)的過載校驗和附錄S電動機(jī)的發(fā)熱校驗。四、電機(jī)選擇在進(jìn)行電動機(jī)容量選擇時，必須對電動機(jī)的過載和發(fā)熱73附錄P：電機(jī)初選起升電動機(jī)初選：1).計算穩(wěn)態(tài)起升功率：PN=PQ×Vq/1000/η2).計算S3、JC=40%基準(zhǔn)工作制下所需的電動機(jī)功率：Pn≥KPN式中：K——作業(yè)頻繁系數(shù)，與機(jī)構(gòu)工作級別對應(yīng)，見表1；Pn——S3、JC=40%下電動機(jī)額定功率。

附錄P：電機(jī)初選起升電動機(jī)初選：74表1作業(yè)頻繁系數(shù)機(jī)構(gòu)工作級別

M5以下M6M7M8K0.9~1.01.01.21.3注：M5及以下K值可選1是因為太小的K值會在負(fù)荷試車的靜載試驗時，機(jī)構(gòu)不能起吊1.25倍額定載荷。

表1作業(yè)頻繁系數(shù)機(jī)構(gòu)工作級別M5以下M6M7M8K0.975

3）電動機(jī)在不同工作制下功率值的折算將S1工作制下的電動機(jī)功率值折算到S3JC=40%或S3JC=60%下的電動機(jī)功率值可參考下式折算：P40≈1.15~1.2PS1P60≈1.05~1.1PS1對于不同的電動機(jī)，其折算系數(shù)略有不同，若需知道準(zhǔn)確折算值，需向制造商索取3）電動機(jī)在不同工作制下功率值的折算76起升電機(jī)初選舉例例1：某起升機(jī)構(gòu)額定起重量100t、吊具重5t、額定起升速度6m/min、電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速730r/min、變頻調(diào)速方式、供電電壓380VAC、機(jī)構(gòu)工作級別M7、機(jī)構(gòu)總效率η=0.87、環(huán)境溫度40℃、海拔低于1000m。1）穩(wěn)態(tài)計算功率:PN=PQ×Vq/1000/η=(100+5)×6/6.12/0.87=118.3kw2）電動機(jī)基準(zhǔn)工作制下的功率值：1.2×118.3=142kw（S3JC=40%）

起升電機(jī)初選舉例77

3）電動機(jī)初選：

根據(jù)用戶要求采用西門子變頻電動機(jī),折算到S1工作制下的功率為：PS1≥P40/1.2=142/1.2=118.3（kw）選取：1LG4318—8AB132kwS13）電動機(jī)初選：78運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選1）計算穩(wěn)態(tài)運行功率：PN=PJ×VY/1000/η/m2）計算S3

JC=40%基準(zhǔn)工作制下所需的電動機(jī)的功率值：Pn≥KPN式中：K——綜合運行速度所體現(xiàn)的作業(yè)頻繁程度和慣性功率對發(fā)熱影響的綜合因素系數(shù)，見表2。

運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選79表2綜合因素系數(shù)（僅對室內(nèi)軌道式運行機(jī)構(gòu)）

運行速度(m/min)≤30

6090120150180加速時間ta（s）

566.5(8)

7.5(10)

8(11.5)9(12)K1.21.62(1.8)2.2(2)2.4(2.1)2.6(2.2)注：該表取自設(shè)計手冊，括號內(nèi)值為推薦值。

對于室外軌道式運行機(jī)構(gòu)由于考慮了風(fēng)阻因素，K值取1.1~1.3。表2綜合因素系數(shù)（僅對室內(nèi)軌道式運行機(jī)構(gòu)）運行速度(m/80

運行機(jī)構(gòu)穩(wěn)態(tài)運行功率（靜阻功率）與總質(zhì)量（M）、速度、摩擦系數(shù)等有關(guān)，慣性功率與總質(zhì)量、速度、加速度（加速時間）有關(guān)，通常速度取值也是基于作業(yè)頻繁程度（工作級別），那么可以通過給穩(wěn)態(tài)運行功率乘以大于1的綜合因素系數(shù)K，以體現(xiàn)慣性功率與作業(yè)頻繁率對電動機(jī)發(fā)熱的影響，該系數(shù)也是經(jīng)過了實踐驗證的。

運行機(jī)構(gòu)穩(wěn)態(tài)運行功率（靜阻功率）與總質(zhì)81運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選舉例例1：橋式起重機(jī)小車運行機(jī)構(gòu)自重200t、額定起重量550t、額定運行速度30m/min、機(jī)構(gòu)工作級別M6、m=4臺、總效率η=0.9、電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速975r/min、Kh=1、Kt=1。

1）計算穩(wěn)態(tài)運行功率（靜阻功率）：PN=Pj×Vy/1000/η/m

=(10×1.5)(200+550)×30/6120/0.9/4=15.3KWPn≥KPN=1.2×15.3=18.36KW(S3JC40%)

2）初選電動機(jī)：4臺，型號：YZP200L-622kwS3JC=40%

運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選舉例82附錄R：電機(jī)過載校驗以變頻電動機(jī)為例進(jìn)行過載校驗說明。當(dāng)機(jī)構(gòu)設(shè)計完成電動機(jī)初選后，電氣設(shè)計應(yīng)對電動機(jī)進(jìn)行過載和發(fā)熱校驗。電動機(jī)過載校驗的準(zhǔn)則是：所選電動機(jī)的最大加速（起動）轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于機(jī)構(gòu)加速所需的最小加速轉(zhuǎn)矩。當(dāng)機(jī)構(gòu)有部分（單個或單組）電動機(jī)運行或其他特殊工況要求時，一定要計算在這些特殊工況要求下所需的電動機(jī)的最小加速轉(zhuǎn)矩值。

附錄R：電機(jī)過載校驗以變頻電動機(jī)為例進(jìn)行過載校驗說明。83

當(dāng)采用變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制時，基速內(nèi)可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩控制。系統(tǒng)可做到以最大恒定轉(zhuǎn)矩加速，而調(diào)壓調(diào)速或其它針對繞線電動機(jī)的控制系統(tǒng)，其加速過程是延鋸齒特性線進(jìn)行的，所以過載校驗時，要注意鋸齒線根部對加速最大負(fù)載時的影響關(guān)系。為了保證電動機(jī)的安全運行，電動機(jī)的最大運行（起動）轉(zhuǎn)矩與顛覆轉(zhuǎn)矩之間應(yīng)保留30%的安全距離，即：Mmax/

λm/Mn≤1/1.3或Mmax≤0.8λmMn

當(dāng)采用變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制時，基速內(nèi)可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩84

對于變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制的電動機(jī)，可以不考慮電壓波動對電動機(jī)最大起動轉(zhuǎn)矩的影響。對于工作級別（M）較低的機(jī)構(gòu)，由于初選時的系數(shù)K取值較小，所以要更加注意做好過載校驗對于變頻閉環(huán)矢量（或DTC）控制的電動機(jī)，可以不考慮電壓85起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗

在電動機(jī)初選時（見6.1.1.1.3.2）對變頻電動機(jī)n=0時的最小起動轉(zhuǎn)矩的要求是：Mdmin≥1.4MN……………（86）但在實際應(yīng)用中考慮到110%動載試驗和125%靜載試驗對起動轉(zhuǎn)矩的要求，通常情況下，選擇Md=1.7MN，對于公式：Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η…..（87）

變頻電動機(jī)取H=2.2，其取值依據(jù)如下：起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗86

當(dāng)所選電動機(jī)額定功率Pn=PN時，H的物理意義是：只要所選電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)λm≥H，則過載校驗通過，或者說，在Pn=PN時，H的取值是對所選電動機(jī)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的最小要求值。因為，所選電動機(jī)的λm=2.2時，考慮最大運行轉(zhuǎn)矩與顛覆轉(zhuǎn)矩間留30%的安全距離，該電動機(jī)能夠輸出最大起動轉(zhuǎn)矩為：Mmax=λm×MN/1.3=2.2×MN/1.3≈1.7MN這就是H=2.2的來源。從過載校驗公式（87）可以看出，僅從過載能力要求來講，所選電動機(jī)額定功率值與其最大轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)是可以相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)所選電動機(jī)額定功率Pn=PN時，H的物理意義是：只87起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗舉例

例1：對起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選中的例1進(jìn)行過載校驗。已知：額定起重量105t，額定起升速度6m/min，η=0.87，m=1臺，電動機(jī)：1LG4318—8AB132kwS1λm=2.9。按過載校驗公式計算：Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η=2.2/2.9×105×6/6.12/0.87=90KW所選電動機(jī)Pn=132kw≥90kw過載校驗通過。

起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗舉例88

例2：本例1中起重機(jī)正常工作時起重量為105t、工作級別為M7、若還有一種特殊工況，要求在工廠設(shè)備安裝或檢修時偶爾要吊裝170t載荷，則過載校驗計算為：Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η=2.2/2.9×175×6/6.12/0.87=149.6KW由于170t載荷為偶爾吊裝，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計計算原則中6.1.1.1.3.2起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)距的最低要求，對于變頻控制的電動機(jī)：Md≥1.4MN

對于特殊情況，電動機(jī)可以1.4MN的平均加速轉(zhuǎn)距加速，此時最小H取值為，H=1.82，取H=1.9，則特殊情況下，過載校驗計算可為：例2：本例1中起重機(jī)正常工作時起重量為105t、工作89

Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η=1.9/2.9×175×6/6.12/0.87=129.2KW經(jīng)進(jìn)一步驗證，所選電動機(jī)Pn=132KW≥129.2KW，過載校驗通過。設(shè)計時還應(yīng)注意，當(dāng)起吊170t負(fù)荷時，穩(wěn)態(tài)起升功率為：Pn=PQ×Vq/1000/η=175×6/6.12/0.87=197KW電動機(jī)的最小起動轉(zhuǎn)距倍數(shù)為：Mdq/Mn=197×1.4/132=2.1倍

Pn≥H/m/λm×PQ×Vq/1000/η90

電動機(jī)最大轉(zhuǎn)距倍數(shù)為：

λm=2.9，2.9/2.1=1.38≥1.3（安全裕度滿足）當(dāng)起吊170t負(fù)荷時，電動機(jī)起動轉(zhuǎn)距為2.1Mn。最大工作電流按相關(guān)公式計算。變頻器應(yīng)能夠提供相應(yīng)的最大工作電流，且應(yīng)采用速度閉環(huán)控制以確保起動轉(zhuǎn)矩。

電動機(jī)最大轉(zhuǎn)距倍數(shù)為：91

例3：本例1中起重機(jī)正常工作時起重量為105t、工作級別為M7、若還有輕載高速工況，要求在工廠設(shè)備安裝或檢修時吊裝40t以下載荷時，速度由6m/min升為12m/min，則過載校驗計算為：例3：本例1中起重機(jī)正常工作時起重量為105t、工作級92

1）重載低速工況下的過載校驗同例12）輕載高速工況下的過載校驗：a)電機(jī)最大運行轉(zhuǎn)速為2×730r/min=1460r/min1LG4318-8AB電機(jī)最大允許轉(zhuǎn)速為2500r/min最大運行轉(zhuǎn)速校驗通過b)最大速度點過載校驗PN=45×12/6.12/0.87=101.4KWMN/Mn=(101.4/12)/(132/6)=0.380.38×1.4×4×1.3=2.77≤2.9(λm)高速點過載校驗通過1）重載低速工況下的過載校驗同例193軌道運行式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗

軌道式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗中變頻調(diào)速電動機(jī)λAS的確定，在GB/T3811-1983《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》中，運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗引入λAS概念，不同種類的電動機(jī)具有不同的λAS值，那么它的基礎(chǔ)是認(rèn)定不同種類的電動機(jī)一定可以產(chǎn)生λAS的平均加速轉(zhuǎn)矩，而沒有給出電動機(jī)的λm至少應(yīng)是多大。比如：繞線電動機(jī)的λAS取1.7，實際上是認(rèn)為繞線電動機(jī)的最大起動轉(zhuǎn)矩約為2.2Med時，平均加速轉(zhuǎn)矩可達(dá)1.7Med，這樣電動機(jī)的λm應(yīng)不小于2.5；對于變頻調(diào)速電動機(jī)，通常情況下能達(dá)到軌道運行式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗94

1.7Med倍的加速轉(zhuǎn)矩，這樣變頻電機(jī)的最大過載倍數(shù)λm應(yīng)不小于1.7/0.8=2.2，式中0.8含義同上。電動機(jī)的過載校驗公式：PN≥1/m/λAS{[P∑(ω+ma)+PWⅡ]×Vy/1000/η+

∑Jn2/91200/tq}…............................（88）

從公式（88）可以看出：阻性功率P阻與慣性功率P慣之和除以電動機(jī)所能提供的平均加速轉(zhuǎn)矩λAS，所選電動機(jī)功率值不小于該值，則過載校驗通過。進(jìn)行運行機(jī)構(gòu)過載校驗時，慣性功率的大小與設(shè)計所要求的加速時間有關(guān)，所以應(yīng)合理選擇加速時間，以選取合理的電動機(jī)功率。1.7Med倍的加速轉(zhuǎn)矩，這樣變頻電機(jī)的最大過載倍數(shù)95軌道運行式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗舉例例1：對運行機(jī)構(gòu)初選應(yīng)用舉例1進(jìn)行過載校驗。已知：橋機(jī)小車運行機(jī)構(gòu)自重200t、額定起重量550t、額定運行速度30m/min、機(jī)械轉(zhuǎn)動效率η=0.9、加速度a=0.126m/s2、加速時間ta=4s;電動機(jī)YZP200L-622kw、m=4臺、λm=2.8，取λAS=1.7（對于λm=2.8，可取至λAS=2.1）。運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗計算：PN≥1/m/λAS{[P∑(ω+ma)+PWⅡ]×Vy/1000/η+∑Jn2/91200/tq}軌道運行式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)過載校驗舉例96

將上式換算成工程單位計算，且PWⅡ=0，ma與ω綜合取值：PN≥1/m/λAS×(Gn+G)×(gω+1.2a)×Vy/60/η=1/4/1.7×(550+200)×(9.86×0.0085+1.2×0.126)/60/0.9=14.4KWPn=22kw≥PN=14.4KW，過載校驗通過

將上式換算成工程單位計算，且PWⅡ=0，ma與ω綜合97附錄S：電動機(jī)的發(fā)熱校驗

對于YZR電動機(jī)仍可采用JC、CZ和G值進(jìn)行發(fā)熱校驗。但對于變頻電機(jī)和繞線電機(jī)均可依據(jù)機(jī)構(gòu)工作級別所對應(yīng)的等效接電持續(xù)率作為發(fā)熱校驗的依據(jù)。只要電機(jī)在機(jī)構(gòu)相應(yīng)等效接電持續(xù)率下的功率值大于機(jī)構(gòu)的計算功率，則發(fā)熱校驗通過。附錄S：電動機(jī)的發(fā)熱校驗對于YZR電動機(jī)仍可采用JC、CZ98表3工作級別與接電持續(xù)率的對應(yīng)取值關(guān)系電動機(jī)在不同工作制下功率折算值見《釋義》附錄P中的給出值。機(jī)構(gòu)工作級別≤M4M5,M6M7M8電動機(jī)工作制S3,25%S3,40%S3,60%S1表3工作級別與接電持續(xù)率的對應(yīng)取值關(guān)系機(jī)構(gòu)工作級別≤99起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗起升機(jī)構(gòu)計算功率即為穩(wěn)態(tài)運行功率（靜功率）：PN=PQVq/1000/η…………（89）所選電動機(jī)在相應(yīng)接電持續(xù)率下的功率值不小于計算功率即Pn≥PN，則發(fā)熱校驗通過。由于起升機(jī)構(gòu)要求進(jìn)行110%動負(fù)荷和125%靜負(fù)荷試驗，在此，給出工作級別與接電持續(xù)率的對應(yīng)取值關(guān)系，見表3，以供參考。起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗100起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗舉例例1：對起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選中的應(yīng)用舉例1進(jìn)行發(fā)熱校驗。已知：額定起重量100t、吊具重5t、額定起升速度6m/min、η=0.87、工作級別M7、海拔低于1000m、環(huán)境溫度40℃、電動機(jī)：1LG4318-8AB132kwS1。電動機(jī)靜功率計算：PN=PQVq/1000/η=(100+5)×6/6.12/0.87=118.3kw

起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗舉例101

機(jī)構(gòu)工作級別為M7、它所對應(yīng)的電動機(jī)工作制為S3JC=60%所選電動機(jī)在S3JC=60%下的功率P60≈132kw×1.05≈138kw≥118.3kw，發(fā)熱校驗通過。說明：電動機(jī)容量選擇宜大點，這樣會提高電動機(jī)壽命、可靠性高，降低運行成本要比降低初投資更重要。機(jī)構(gòu)工作級別為M7、它所對應(yīng)的電動機(jī)工102軌道式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)初選時是根據(jù)運行速度大小給穩(wěn)態(tài)運行功率（阻性功率）乘以一個大于1的系數(shù)得出，且系數(shù)為離散值，為了更好更方便地對運行機(jī)構(gòu)進(jìn)行發(fā)熱校驗，經(jīng)計算對比，當(dāng)采用公式（90）計算時，所選電動機(jī)功率值相對合適。本方法作為校驗方法，可在設(shè)計過程中進(jìn)一步比照對比。運行機(jī)構(gòu)計算功率為：PS=P阻+0.5P慣--------------------------（90）式中：PS-------計算功率P阻------阻性功率即穩(wěn)態(tài)運行功率PNP慣------慣性功率即本標(biāo)準(zhǔn)公式（S.10)軌道式運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)發(fā)熱校驗103

PS=1/m×{[P∑(ω+ma)+PWⅠ]×Vy/1000/η+∑Jn2/182400/tq}中的第二項只要電機(jī)在機(jī)構(gòu)相應(yīng)接電持續(xù)率下的功率值Pn≥PS，則發(fā)熱校驗通過。該方式使離散系數(shù)成為連續(xù)，使電動機(jī)的選擇與校驗用不同的方法相互驗證。由于P慣仍取決于加速時間ta或者說加速度a的選擇，所以應(yīng)參照電動機(jī)初選中所給出的速度與加速時間關(guān)系表選擇加速時間，以計算合理的慣性功率。