2)当凸轮控制器手柄置于第二档时,其触头1闭合,转子电路u相电阻U3~U2(阴影部分)被短接(见图7-20c),电阻减小,电机转矩大于负载转矩,电动机的起动转速上升。
3)当凸轮控制器手柄置于第三档时,其触头1,2闭合,除转子电路u相电阻U3~U2短接外,v相V3~V2也被短接(见图7-20d),电阻进一步减小,转矩增大,电动机转速继续上升。
4)当控制器手柄置于第四档时,其触头1,2,3闭合,除u相U3~U2、v相V3~V2短接外,w相W1~W2电阻也被短接(见图7-20e),电动机转速继续上升。
图8-3平衡接线方式a)开口三角形b)闭口三角形
5)当控制器手柄置于第五档时,其触头1一5闭合,转子各相电阻U1~U2,V1~V2,Wl~W2全部被短接(见图7-20f),电动机在固有特性曲线上工作,此时电动机的转速最高,且等于额定转速。
可见,凸轮控制器手柄从一档至五档,由于其触头顺序闭合。
转子电路外接电阻逐级短接(切除),电动机的转速从低速到高速。
同理,控制器手柄从五档至一档,由于其触头顺序断开,转子电路外接电阻逐级接人,电动机的转速从高速到低速,
以至停止。
第三节控制电路
天车电路中控制电路(也叫做联锁保护电路)的作用是:
(1)过电流保护当电路短路或电动机严重过载时,主电路自动脱离电源。
实现过电流保护作用的电器有熔断器、过电流继电器和热继电器等。
(2)零压保护在停电(电压为零)或电路电压过低的情况下,主电路自动脱离电源。
零电压继电器(或接触器)起零压保护作用。
(3)零位保护防止控制器不在零位,电动机定子电路接通,使转子电路在电阻较小的情况下送电。
(4)行程保护限制大、小车或起升机构在所规定的行程范围内工作,行程开关(或终端开关)起行程保护作用。
(5)舱口开关和安全栏杆开关当舱口盖(或栏杆)打开时,主电路不能送电;已送电的主电路当舱口盖(或栏杆)打开时,能自动切断电源,防止天车工或检修人员上车触电。
紧急开关供在紧急情况下迅速切断电源用。
第四节PQY,PQS,PQZ交流控制屏的主令控制回路
交流控制屏与主令控制器相配合,可以用来控制天车上较大容量电动机的起动、制动、调速和换向。
我国目前生产的交流控制屏有PQY,PQS,PQZ系列,它们是在PQD和PQR系列交流控制屏的基础上改进而来的,虽然后者还在应用,但已停止生产。
一、交流控制屏的分类
交流控制屏按其作用可分为:
用于平移机构的PQY;用于起升机构的卿S;用于抓斗开和闭的升降机构的卿Z三种。
其型号、控制形式及工作性能等见表8-20
表8-2各种型号控制屏的工作参数
二、交流控制屏的型号其中:
结构形式:
P表示控制屏;X表示控制箱。
应用代号:
Q表示在天车上使用。
控制对象:
Y表示平移机构;S表示升降机构;Z表示带抓斗开和闭的升降机构。
设计序号:
表示不同的线路特征。
制动电磁铁代号:
T表示普通制动电磁铁;Y表示液压制动电磁铁。
主要特征:
表示主接触器的电源性质,Z表示直流;J表示交流。
基本规格:
表示主接触器的额定容量,以额定电流的安培数表示。
三、交流控制屏的工作原理
1.平移机构的工作原理
图8-6为PQY1平移控制屏的电气原理图。
卿Y1一口平移控制屏的工作过程如下:
图8-6PQYI一口平移控制屏的电气原理图
设隔离开关QSl,QS2闭合,主令控制器QM的手柄置于“0”位时,零电压继电器KHV线圈得电,其KHV辅助触头闭合,实现自锁,为下一步的控制工作做好准备;与此同时,时间继电器KTl,KT2的线圈得电而吸合,其常闭延时闭合的触头KTl,KT2瞬时断开。
当主令控制器QM手柄扳至“正向1”位置时,正转接触器KMF线圈得电,其主触头(常开)KMF闭合,使电动机M与制动器的操纵元件接通电源,制动器松闸,转子回路中的电阻全部串人,电动机起动,起动转矩T较小,消除传动装置间隙,轻载可以起动。
当主令控制器QM手柄扳至“正向2"位置时,反接接触器KM3线圈得电而吸合。
其主触头(常开)闭合,将转子电路U6-U2,V6-V2,W6-W2的部分电阻短接,电动机起动,转速上升;KM3的辅助触头闭合,为加速接触器KMA1,KMA2,KMA3的接通准备条件。
当主令控制器QM手柄扳至“正向3”位置时,反接接触器KM3仍处于吸合状态,其辅助触头闭合使加速接触器KMA1线圈得电而吸合,KMAI主触头闭合将转子电路U5-U6,V5-V6,W5-W6的部分电阻短接,使电动机的转速上升。
由于KMA1辅助触头断开,时间继电器KTl断电释放,经过暂短延时后,KTl触头延时闭合。
KTl触头闭合使加速接触器KMA2线圈得电,其主触头KMA2闭合将转子电路U4-U5,V4-V5,W4-W5部分电阻短接,电动机的转速继续上升。
由于KMA2辅助触头断开,时间继电器KT2断电释放,经过暂短延时后,KU触头延时闭合。
KT2触头闭合使加速接触器KMA3线圈得电,其主触头闭合,将转子电路U3-U4,V3-V4,W3-W4部分电阻短接,电动机转速继续上升,最后的稳定转速略低于额定转速。
此时转子电路Ul-U3,Vl-V3,Wl-W3中仍留下部分电阻,这部分电阻称为软化级电阻(常接电阻),使电动机的机械特性软化。
主令控制器QM手柄扳至反向各位置时,其工作原理与正向各位置相同,这里不再赘述。
从以上分析可以看出:
1)PQ、平移机构控制屏为对称线路。
2)主令控制器的档数为3-0-3,6个回路。
3)电动机转子回路串接4(或5)级起动电阻,第一、二级电阻为手动切除,其余由时间继电器控制自动切除。
4)制动器操纵元件与电动机同时通电或断电。
5)允许直接打反向第一档,实现反接制动停车。
PQY平移机构控制屏控制的电动机机械特性曲线如图8-7所示。
2.起升机构的工作原理
图8-8为PQS1起升机构控制屏的电气原理图。
PQS1起升机构控制屏的工
作过程如下:
设隔离开关QS1,QS2闭合,主令控制器QM的手柄置于“0”位时,其触头
K1闭合,零电压继电器KHV线圈得电吸合,其辅助触头闭合,实现自锁,为下一步的控制工作做好准备;与此同时,经SQH1(上升限位开关)、SQH2(下降限位开关),时间继电器KT2,KU,KT4线圈得电而吸合。
(1)吊钩上升当主令控制器QM手柄扳至上升第一档,QM的触头K3,K4,K5,K8,K11闭合,回路④接通,正转(上升)接触器KMF线圈得电吸合,其主触头闭合,电动机定子绕组接至电源;回路⑧KMF辅助(常开)触头闭合,制动接触器KMB线圈得电,制动器松闸。
由于KMF,KMB辅助(常开)触头闭合,时间继电器KTl得电吸合,回路⑤、⑧中的触头KTl瞬时闭合。
回路⑤的作用是当停车(主令控制器QM手柄回零)时,触头Kll断开,制动接触器KMB断电释放,制动器制动,由于触头K5闭合经KT1给接触器KMF供电,电动机仍正向运转。
0.6s后时间继电器触头断开,KMF断电释放,主触头断开,电动机停止,从而实现了电动机先制动、后断电的程序,避免了重物下滑(溜钩)的现象。
回路⑩的作用是防止产生重物自由下降的事故。
图8-8PQS1起升机构控制屏的电气原理图
接触器KMF吸合,转子电路Ul—U2,Vl—V2,WI—W2的电阻全部接人电路,电动机的起动转矩Tst很小,消除了传动装置的间隙,避免产生较大的机械与电冲击。
回路⑩中的KMF常闭触头断开,时间继电器KT2断电释放。
回路⑧中KT2的常闭触头延时0.3s闭合,反接接触器KM3得电吸合,其主触头KM3闭合,切除转子电路U6—U2,V6—V2,W6—W6的部分电阻(反接电阻),电动机的起动转矩Tst大于负载转矩TL,电动机起动。
若手柄停留在此位置,电动机的运转速度极低。
当主令控制器QM手柄置于上升第二档时,正转接触器KMF、制动接触器KMB、反接接触器KM3仍处于吸合状态,电动机正转、制动器松闸、转子电阻切除一部分。
由于QM的触头K9闭合,KM3触头闭合,加速接触器KMAI得电吸合,KMA1主
触头闭合,将转子电路U5—U6,V5—V6,W5—W6部分电阻切除,使电动机的转速提高,当主令控制器手柄停留在此档时,电动机的转速高于上升第一档,但也较低。
当主令控制器QM手柄置于上升第三档时,由于KMF,KMB,KM3,KMAl仍处于吸合状态,主令控制器QM的触头K9闭合及KAC1在⒁回路中的触头断开,时间继电器KT3断电释放,其触头KT3延时闭合使加速接触器KMA2得电吸合,KMA2的主触头闭合,将转子电路U4—U5,V4—V5,W4—W5部分电阻切除;KMA2辅助触头断开,时间继电器KT4断电释放,KT4延时闭合的常闭触头,加速接触器KMA3得电吸合,其触头KMA3闭合,将转子电路U3—U4,V3—V4,W3—W4部分电阻切除,此时电动机在转子电路Ul—U3,V1—V3,WI—W3串人少量电阻下运转,电动机的转速最高(略低于额定转速)。
(2)吊钩下降当主令控制器QM手柄从零位扳到下降第一档时,QM的触头K5,K11闭合,由于KT1是断开的,KMF不得电,KMB也不得电,此时电动机不转、制动器也不松闸,这一档为反接制动档。
只有从下降第二档或下降第三档扳回下降第一档时,才能动作,以避免因轻载而出现提升现象。
下降第二档为单相制动,下降第三档为再生制动,在这两个档位,由于单相接触器KMS与反转接触器KMR均处于吸合状态;回路⑩中的触头KMS与KMR闭合,时间继电器KT1也处于吸合状态;回路⑧中的KTI闭合,制动接触器KMB也处于吸合状态,制动器松开。
当主令控制器QM手柄从下降二档(或下降三档)扳至下降一档时,K7(或K6)断开,KMS(或KMR)断电释放,时间继电器KT1也断电释放。
QM的触头K5,K11延时动作,在⑤、⑧回路延时断开,在未断开时正转接触器KMF通电吸合,⑧回路中的
KMF闭合,使制动接触器KMB仍保持吸合状态,制动器松开;⑩回路中的KMF与KMS辅助(常开)触头闭合,使时间继电器KTI再次得电吸合,K5与KTI为正转接触器KMF获电吸合提供条件。
因此,在下降第一档时,正转接触器KMF、制动接触器KMB处于吸合状态,反接接触器KM3及加速接触器KMA1,KMA2,KMA3均处于释放状态,这相当于上升第一档反接接触器KM3未吸合前的情况;电动机正向接通、制动器已松开,转子电路电阻最大。
不同的是在负载作用下电动机低速反转,以实现重载低速下降。
当主令控制器QM手柄扳至下降第二档时,其触头K2闭合,使各控制回路电流经过下降限位开关SQH2;K7闭合,使换相继电器KIL线圈得电,其常开触头KIL延时0.11~0.16s闭合,回路⑦接通,单相接触器KMS线圈得电,其主触头KMS闭合,电动机定子绕组Ul和V1并接于L1,Wl接于L3,使电动机形成单相接电状态;在回路⑩中KMS触头闭合,时间继电器KTI线圈得电而吸合。
可见,K7闭合,KTI闭合,制动接触器KMB得电吸合,制动器松开,K8闭合、KMS闭合,反接接触器KM3得电吸合,其触头KM3闭合,将转子电路U6—U2,V6—V2,W6—W2部分电阻切除。
此时电动机在接成单相,制动器松开,转子电路切除反接电阻情况下,在负载作用下往下降方向转动。
单相制动适用于轻载短距离下降。
当采用单相制动下放重物时,如发现下降速度很快,应将主令控制器QM手柄扳至下降第一档,采用反接制动,以实现重载低速下降。
当主令控制器QM手柄置于下降第三档时,其触点K2,K6,K8,K9,K10,K11闭合。
K2闭合,各控制回路电流经过下降限位开关SQH2;K6闭合,回路⑥接通,反转(下降)接触器KMR得电吸合,电动机与电源接通,回路⑩KMR的触点闭合,时间继电器KTl得电吸合;回路⑧的KT1触头瞬时闭合,K11闭合,制动接触器KMB得电吸合,制动器松开;KMR触点闭合,K8闭合,使反接接触器KM3得电吸合,KM3的主触头闭合,将转子电路U6—U2,V6—V2,W6—W2部分电阻切除;回路⑨中的KM3触头闭合,K9闭合,加速接触器KMAI得电吸合,其主触头K1闭合将转子电路U5—U6,V5—V6,W5—W6部分电阻切除,回路⑩中的KMAI常闭触头断开,时间继电器KT3断电释放;回路⑩中的K10闭合,KT3延时闭合,使KMA2加速接触器得电吸合;KMA2主触头闭合,将转子电路U4—U5,V4—V5,W4—W5部分电阻切除;KMA2在回路⑩中的常闭触头断开,时间继电器KT4断电释放;回路⑩中的KT4常闭触头延时闭合,加速接触器KMA3得电吸合;KMA3主触头闭合,将转子电路U3—U4,V3—V4,W3—W4部分电阻切除。
从反转接触器KMR—KTl—KMB及KMR—KM3—KMA1—KT3—KMA2—KT4—KMA3的顺序动作过程就是电动机反向起动、制动器松开、反接电阻及各级加速电阻逐级切除的过程,当此过程结束后,电动机转子电路U1—U3,V1—V3,W1—W3只保留部分软化电阻。
电动机在负载作用下,其转速超过同步转速稳定运行,这种状态称为再生(回馈)制动状态。
下降第三档适用于任何负载的快速下降,对长距离下降是非常适用的,这样可以提高生产率。
在再生制动状态,转子电路电阻越小,电动机转速越低(大于同步转速);转子电路电阻越大,电动机转速越高,当反接接触器KM3不吸合,电动机将会产生危险的高速。
PQSI起升机构控制屏电路的特点是:
1)可逆不对称线路。
2)主令控制器的档数为3-0-3,12个回路。
3)电动机转子回路串接4(或5)级起动电阻,上升第一、二级电阻为手动切除,其余由时间继电器控制,自动切除。
4)下降第一档为反接制动,可实现重载(半载以上)慢速下降。
5)下降第二档为单相制动,可实现轻载(半载以下)慢速下降。
6)下降第三档为再生制动下降,可使任何负载以略高额定速度下降。
7)停车时,由于时间继电器KT1的作用,使制动器操纵元件比电动机先停电0.6s,以防止溜钩。
8)利用换相继电器KIL(动合延时0.11一0.16s,动断延时0.15一20s)来延长可逆转换时间,防止正转接触器KMF、单相接触器KMS、反转接触器KMR在可逆转换时造成相间短路,同时利用KIL的短暂延时,使主令控制器快速由零位打到下降第三档或由下降第三档打到零位。
此时单相接触器KMS不动作。
9)回路⑩KT1线圈中正转接触器KMF与制动接触器KMB常开辅助触头串联,防止工作在某一档或换档时,因主接触器(KMF,KMS,KMR)不能可靠地吸上而产生重物自由下降的事故。
因为若不加KMF常开辅助触头,此时KMB和KTl常开辅助
触头相互自保,使KMB线圈得电,制动器松开,而电动机不接电源,产生重物自由下降的事故。
10)下降行程开关SQH2如不用,可短接。
11)回路④、⑤、⑥中的正转接触器KMF、反转接触器KMR、单相接触器KMS之间有电气联锁,防止发生相间短路事故。
12)上升行程开关SQHI、下降行程开关SQH2分别作上升、下降行程保护。
PQSl起升机构控制屏控制电动机的机械特性如图8-9所示。
图8-9中第一象限的1,2,3曲线分别为上升第一、二、三档时的机械特性曲线。
第四象限的1曲线为下降第一档反接制动时的机械特性曲线;2曲线为下降第二档单相制动时的机械特性曲线,3曲线为下降第三档再生制动时的机械特性曲线。
图8-9PQSI起升机构控制屏控制电动机的机械特性