CD型钢丝绳电动葫芦电气控制系统及改进.doc

毕业论文CD型钢丝绳电动葫芦电气控制系统及改进专业： 机电系班级： 10机电学号： 9101431006姓名： 毛坚清指导老师： 汤伟芳2012年5月10日目录摘要 1一、绪论2（一）概述 2（二）国内钢丝绳电动葫芦的技术现状 2（三）本论文的改进原因 3二、CD型钢丝绳电动葫芦简介5（一）构造特征5（二）电气控制原理71主电路 72控制电路7三、断相保护器简介 9（一）检测电压来控制的断相保护器9（二）检测电流来控制的断相保护器9（三）加装断相保护器的电气原理简介10结论12参考文献 13摘要：电动葫芦是一种常见的用电力驱动的小型起重机械，可用于固定作业场所，加上运行小车也可沿着工字钢梁的直线轨道或弯曲轨道进行起升和运送物品的作业，因此电动葫芦常被用作单梁桥式起重机、龙门起重机和悬臂起重机的配套提升装置。一般用途的常速钢丝绳电动葫芦，由起升机构、运行机构、电控设备部分组成。本论文以常用的CD型电动葫芦为例介绍其结构、工作原理和电气控制部分。并根据本人工作单位的实际情况，在不改变原电器布局和保持原电气控制技术性能的情况下，将电路稍加改动，在电动葫芦的主电路中加装一个断相保护器，对三相电源进行监控，如有断路情况，就会自动切断电源，避免电动机烧毁绕组，保证了三相电动机使用的安全。关键词：电动葫芦；单梁；电气控制；断相保护器；电动机；绕组一、绪论（一）概述起重机械是用来对物料进行起重，运输，装卸和作业的机械。它可以完成靠人力所无法完成的物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，已经在国民经济的多个领域得到了广泛的应用。它是一种循环的，间歇动作的，短程搬运物料的机械。一个工作循环一般包括上料，运送，卸料和回到原位的过程。在循环与循环之间一般有短暂的停歇。起重机工作的时候，各机构通常是处于启动，制动以及正向，反向等相互交替的运动状态之中。起重机械的种类很多，通常按用途和构造特征来对其进行分类。按用途来分的话，可以分为通用起重机，建筑起重机，冶金起重机，铁路起重机，造船起重机，甲板起重机等等。按构造特征来分的话，可以分为轻小型起重机，桥式起重机，臂架式起重机，固定式起重机和运行式起重机。本论文所改进的电动葫芦属于轻小型起重机械，它主要配合单梁桥式或门式起重机来组成一个完整的起重机械。然而随着时代的发展，电动葫芦也开始向大起重量，大提升高度发展，其结构形式也在不断的更新，从而使电动葫芦的品种和应用范围日益扩大。（二）国内钢丝绳电动葫芦的技术现状钢丝绳电动葫芦作为一种轻小型起重设备，广泛用于国民经济各个领域，而国内钢丝绳电动葫芦的发展却比较缓慢。上世纪60年代到70年代初，我国从前苏联引进了TV型钢丝绳电动葫芦，70年代初我国自行设计了CD型钢丝绳电动葫芦取代TV型钢丝绳电动葫芦，至目前为止CD型钢丝绳电动葫芦在国内生产制造、使用已达30多年的历史。其间，曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术，但均未获得广泛的推广应用。钢丝绳电动葫芦技术水平在国内发展迟缓，其原因是多方面的：(1)国内钢丝绳电动葫芦企业生产、制造水平及配套的机械、电气及标准件技术基础较低； (2) 近20年来，国内经济体制由计划经济转向市场经济，许多国营企业在转制初期不可能将大量的资金投入到产品开发上；(3) CD型钢丝绳电动葫芦目前仍有一定的市场占有率。然而，随着技术的成熟完善和用户对产品的性价比的越来越挑剔，国内钢丝绳电动葫芦已开始不再适应人们的要求。CD型电动葫芦是我国自形设计的产品，采用锥形转子制动异步电动机、制动采用常闭式电磁制动器，当发生停电事故时可以立即进行制动以避免事故的发生。整个控制电路经过变压器将380V AC转换成36V，安全可靠，控制电路采用接触器控制，并设有机械式行程开关作为提升上限限位。但CD型钢丝绳电动葫芦在使用过程中也体现出一些不足，如电气保护措施方面。CD型钢丝绳电动葫芦只有上、下限位保护，超载保护。而国外钢丝绳电动葫芦除有上述保护功能，还具有错相、缺相、过热、多制动系统保护等。本论文就缺相保护方面，在主电路上加以改动，加装一个断相保护器。（三）本论文的改进原因据统计，三相异步电动机绕组烧毁事故，大多数是由于电动机缺相运行造成的。在负载功率相同的情况下，缺相运行电流比三相运行电流高一倍左右，此时电动机处于过载状态，若不及时处理，电动机绕组就会烧坏。如果电动机在起动前就有一相断路，则在接通电源后只发出嗡嗡声而不能起动，此时必须立即切断电源，否则也会烧坏电动机。对于三相异步电动机，其正常运行时必须采用三相供电，而缺相是电动机正常运行的大忌，造成电动机缺相主要有以下的情况。（1）电源缺相，由于供电线路故障，电源在到达电动机保护线路前，就已少一相或两相，它可造成电动机无法启动或启动运转异常。（2）配电变压器高端侧或低端侧一相断电（熔断器一相熔断）造成电动机缺相运行，在这种情况下，由该变压器供电的所有电动机都会缺相运行。（3）保护线路造成缺相，保护线路中的控制开关、接触器、继电器等的电器触点氧化、烧伤、松动、接触不良等现象造成缺相。（4）接线端子触点氧化造成接触不良，电机定子三相绕组中一相绕组断开，从而造成电动机运行缺相。（5）闸刀开关上的熔体没有拧紧，或拧得太紧（将熔体端头压断），熔体出现浮体现象。当通过电流稍大时，熔体便会熔断，造成电动机缺相运行。此外，熔断器选择不合适，有一相因为熔体选择偏小而熔断，也会造成电动机缺相运行。（6）电动机某处接地或断路，出现局部过热现象，将导线熔断，导致电动机缺相运行。根据电动葫芦的设备结构和工作特点，电源缺相是造成电动机缺相的最主要原因。现在，对电源缺相保护已较多采用电子断相保护器，该设备具有安装简单、成本低廉、工作可靠、基本无需维护等优点。本次设计采用的是ND-380W断相保护器（又称电压相序多功能保护器、三相电源监视器、相序保护器、过欠压保护器等）主要用于交流50/60Hz，额定电压380V电压级别的各种故障检测，对三相输入电源的电压过高、电压过低、缺相、逆相(相序)、三相电压不平衡等提供继电保护，可以及时切断电源，从而有效地保证电动机的安全运行。二、CD型钢丝绳电动葫芦简介（一）构造特征CD型钢丝绳电动葫芦的结构（外形结构见图1）由减速器、运行机构、卷筒装置、吊钩装置、联轴器、软缆电流引入器、限位器、电动机等主要部件组成。在使用和维护中非常便利，能缩短产品检修周期。它的起升电动机采用较大启动力矩的锥形制动电机，以适应产品断续工作中频繁的直接启动，最大转矩为额定力矩的2.43倍。起升速度为常速，由控制按钮控制操作，并采用标准模数斜齿轮减速器，便于维修装配。图1（二）电气控制原理电动葫芦是一种常见的用电力驱动的小型起重机械，可用于固定作业场所，加上运行小车也可沿着工字钢梁的直线轨道或弯曲轨道进行起升和运送物品的作业，因此电动葫芦常被用作单梁桥式起重机、龙门起重机和悬臂起重机的配套提升装置。一般用途的常速钢丝绳电动葫芦，由起升机构、运行机构、电控设备部分组成。CD型电动葫芦的电气控制原理图如图2所示，由主电路和控制电路两部分组成。1主电路主电路的电源由总接触器KM1控制。电动机M1是升降电动机，用接触器KM2、KM3控制它的正反转，用于上升和下降；M2是小车电动机，用KM4、KM5控制它的正反转，用于使电动葫芦左右移动。2控制电路SB1是电动葫芦提升重物的点动控制按钮，SB2是电动葫芦放下重物的点动控制按钮，SB3是电动葫芦向左移动的点动控制按钮，SB4是电动葫芦向右移动的点动控制按钮。SQ1为限位行程开关，当电动葫芦提升物体上升到极限位置时，行程开关SQ1被压下，KM2失电用于电动葫芦的安全保护。工作时，合上电源开关，按下按钮SB，主接触器KM1闭合，主电路电源接通，主接触器KM1的得电通路为：L1SA急停按钮常闭触点SB常开触点（已闭合）KM1线圈L3。按下按钮SB1，接触器KM2闭合通电，电动机M2正转，提起重物，松开按钮SB1，由于没有采用自锁措施，接触器KM2失电，M2制动停车，停止提升；如果按下按钮SB2，则接触器KM3得电，电动机M1反转，物体被放下，松开按钮SB2，KM3失电，M1制动停车，物体停止向下运动。如果要使电动葫芦左右移动，则按下按钮SB3或SB4，接触器KM4或KM5得电，便可以实现电动葫芦的左右移动。接触器KM2、KM4分别和接触器KM3、KM5构成控制电路的机械电气联锁，用以防止接触器KM2和KM3、KM4和KM5同时通电，从而避免主电路短路事故的发生。图2三、断相保护器简介断相保护器又称电机断相保护器或者电源源相保护器，一般多用在三相电机电路上，如果缺少一相电源，电机扭力会变小，转子转速会下降，从而导致其它两相电流增大，烧毁电机绕组。断相保护器的原理就是通过不同方法，对三相电进行监控，如有断路情况，就会自动切断电源，避免烧毁绕组，由于科技发展迅速，断相保护器的类型，有通过监测各路电压控制通断的，有监测各路电流进行控制的。 （一）检测电压来控制的断相保护器这种检测电压来控制的又可以称呼为三相电源监视器、相序保护器、过欠压保护器等）主要用于交流50/60Hz，额定电压460V以下，工业三相220V、380V、440V、460V等电压级别的各种故障检测，对三相输入电源的电压过高、电压过低、缺相、断相、逆相(相序)、三相电压不平衡等提供继电保护，产品广泛应用于配电箱、中央空调机组、电控箱、配电柜、起重机等，如中央空调压缩机保护，各种电梯的电源监视，水泵、油泵防缺相、逆相保护等，是工业设备运行中维护设备工作电压正常的不可缺少的保护产品。 （二）检测电流来控制的断相保护器这种检测电流来控制的又可以称呼为断相继电器，过载继电器，过流保护继电器等，根据功能又可称呼电机保护器，压缩机保护器等，用于交流4560Hz，电压24V至380V的供电电路中与交流接触器等开关电器组成电动机的控制电路。当电动机的主电路出现断相、过载、三相不平衡等非正常工作状态时，保护器能够及时分断开关电器的触头，断开电动机的三相电源，快速可靠地保护电动机。保护器采用穿芯式电流取样检测技术，可控硅输出，结构简单、使用方便、工作可靠，并且具有无功耗、寿命长、动作时无电弧产生等优点，是理想的用于电动机保护的电器产品。根据电动葫芦的设备结构和工作特点，本设计采用的是检测电压来控制的电源缺相保护器ND-380W断相保护器,额定电压380V；具有断相、错相、电压不平衡、过压、欠压(带电位器可自调±5-20%)保护。其保护特性如下：1）缺相保护：指被保护线路在运行状态或非运行状态时，任意一相发生断相故障，延时2S动作。2）逆相保护：防止L1、L2、L3三相交流相序接错的一种保护措施，延时2S动作。3）电压不平衡保护：指三相电压不平衡将会影响线路安全运行的一种保护措施，三相不平衡率 ×100%>10%时，保护延时2S动作。4）过压保护：指被保护线路电压高于设定值，延时38S动作，恢复回差为620VAC。5）欠压保护：指被保护线路电压低于设定值，延时38S动作，恢复回差为320VAC。从上述保护特性看，当电源出现断相、错相、电压不平衡、过压、欠压等故障时，断相保护器能及时可靠地动作，切断电源从而保护电动机，而保护延时的设置，也有效地避免了断相保护器误动作的发生。（三）加装断相保护器的电气原理简介当电路的三相电源处于正常工作状态时，经阻容元件降压后的电压较高，其电压信号驱动执行检测机构动作，继电器吸合，常开触点接通控制电源。当电源断相时，经阻容元件降压后的电压很低，其电压信号不足以驱动执行检测机构动作，继电器断开，控制电源断电。加装断相保护器的电路原理图如图3，当L1、L2、L3三相电源正常工作的时候，断相保护器检测到电源正常，通过保护器内部的继电器常开触点ND的闭合使得控制电路正常工作。三相电源正常工作时，主接触器KM1的得电通路为：L1ND（闭合）SA急停按钮常闭触点SB常开触点（闭合）KM1线圈L3，控制回路得电。电源断相时，ND断开，控制回路失电，电动葫芦自动停车，所有控制按钮无法操作，待查电气故障，以保护电动机的安全。图3结论通过将近一段时间的努力，本人终于完成了老师教给的毕业论文内容，本设计能够顺利地完成主要是靠指导老师的谆谆教导和指点，其次就是本人自己动手查阅有关资料，认真积极地完成老师布置的任务，遇到问题能够做到及时解决。在设计中，本人为涉及到的每一个电气元件、电动机、低压元件，都查阅了大量的相关资料，并且仔细阅读，标记出相关内容，为书写设计说明做好了准备工作。还从Internet上下载和查阅了大量相关资料，并且进行分析和总结，最终达到本次设计的目的。起重机作为一种古老的机械,时至今日,在其承载结构、驱动机构、取物装置、控制系统及安全装置等各方面都有了很大的发展,其设计理论、制造工艺检测手段等都逐渐趋于完善和规范化,并已经成为一种较完善的机械。但由于生产发展提出新的使用要求起重机的种类、形式也需要相应地发展和创新,性能参数也需要不断变化与完善。由于现代化设计方法的建立和计算机辅助设计等现代设计手段的应用,使起重机设计思维观念和方法有了进一步的更新,其它技术领域和相邻工业部门不断取得的新科技成果在起重机上的渗透、推广应用等,更使起重机的各方面不断地丰富更新。因此,起重机将向现代化、智能化、更安全可靠方便的方向发展。参考文献1严大考，郑兰霞.起重机械M.郑州：郑州大学出版社，2003.84-91.2裘为章，吴锡忠.实用起重机电气技术手册M.北京：机械工业出版社，2001.100-118.3赵定元.国内钢丝绳电动葫芦的技术现状和发展方向J.起重运输机械，2004，（7）：7-8.4陈登云.电动葫芦的换代设计J.起重运输机械，1999，（9）：8-12.5白玉岷. 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