起重机械电气学习知识.doc

-* 电气基本知识 第01讲　电气基本知识（一）00:33:39 　　目录： 　　一、电气基本知识 　　1.电气控制基本原理 　　2.典型电气控制线路分析 　　3.常见电气故障分析 　　二、电气保护 　　电动机保护、应急断电开关、联锁保护、线路保护、错相和缺相保护、失压保护、电动机定子异常失电保护、电气超速保护、接地与防雷、绝缘电阻、信号与照明：含义、检验要求及方法 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　任何复杂的控制线路都是由一些基本的单元电路所组成，而基本单元电路则由若干的功能不同的电气元件组合而成。为此，必须先了解电气元件的结构、动作原理以及它们的控制作用。 　　 　　（一）主要电气元件的基本原理及安全技术要求 　　1.电子元件：电容、电感、二极管、变频器、PLC 　　2.低压电器：1）接触器 2）继电器 3）熔断器 　　4）刀开关 5）断路器 6）按钮 7）行程开关 8）凸轮控制器 9）主令控制器 10）变阻器 　　3.电动机 　　4.变压器 　　5.供电装置 　　1.电容 电感 二极管 　　 　　单相桥式整流电路 　　 　　变频器 　　 　　分类 　　按变换的环节分类 　　交-直-交变频器、交-交变频器 　　按直流电源性质分类 　　电压型变频器、电流型变频器 　　按照工作原理和发展过程分类 　　V/f控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制等 　　接口控制回路：开关量、模拟量、通讯、编码器 　　主回路：电源、制动电阻 　　 　　PLC 　　 　　 　　 　　2.低压电器 　　1）接触器：仅一个休止位置，能接通、承载和分断正常电路条件（包括过载运行条件）下的电流的非手动操作的机械开关电器 　　作用：■可远距离、频繁通断交直流负载电路 　　■具有欠压保护、零压保护功能。 　　 　　 　　 　　2）（电气式）继电器当控制电器的电气激励量（输入量）在电路中的变化达到规定要求时，在电器的一个或多个电气输出电路中，使被控制发生预定的阶跃变化的开关电器。 　　■作用：主要用于控制和保护电路中作信号转换用。即当输入信号变化时，继电器产生输出而动作，通断控制回路。 　　■特点 　　●输入信号可为电量（电压、电流、频率等）和非电量（温度、压力、速度、时间等） 　　●输出电路（执行元件）通常为触点 　　 　　 　　■电磁式继电器 　　●种类 　　电压继电器、电流继电器、中间继电器、部分时间继电器 　　■电流继电器 　　★含义：反映输入量为电流的继电器。 　　★种类：过电流继电器、欠电流继电器。 　　■电压继电器 　　★含义：反映输入量为电压的继电器。 　　★种类：过电压继电器、欠电压继电器。 　　●过电流继电器 　　作用：当电路发生短路及过载时切断电路。 　　原理：线圈通过电流小于整定电流时继电器不动作，反之动作。 　　●欠电流继电器 　　作用：当电路电流过低时立即切断电路。 　　原理：线圈通过电流大于整定电流时继电器吸合，反之释放。 　　 　　 　　过电压继电器 　　▲作用：当电路电压过高时切断电路。 　　▲原理：线圈两端电压小于整定电压时继电器不动作，反之动作。 　　欠电压继电器 　　▲作用：当电路电压过低时切断电路。 　　▲原理：线圈两端电压大于整定电压时继电器吸合，反之释放。 　　■时间继电器 　　自得到动作信号起至触头动作或输出电产生跳跃式改变有一定延时，该延时又符合其准确度要求的继电器。 　　●种类：通电延时型，断电延时型；空气阻尼式、电动式、电子式 　　空气阻尼式 　　 　　热继电器 　　 第02讲　电气基本知识（二）00:29:17 　　热继电器：当温度达到规定值时动作的继电器。 　　■作用：用于连续运行三相异步电动机的过载保护及断相保护。 　　由双金属片受热弯曲而动作的称双金属片式温度继电器。 　　由利用热敏电阻值的突变而动作的称热敏电阻式温度继电器。 　　 　　●结构 　　双金属片：加热元件串联于电机定子绕组中→双金属片感测热元件发热量而弯曲→过载→电流加大→弯曲变形加大→延时→触头动作 　　■特点 　　●由于热惯性，电路短路时不能立即动作，不能用于短路保护。 　　●电机启动或短时过载时，不会动作。 　　 　　速度继电器 　　 　　3）熔断器 　　■熔体发热量Q∝I2t，正常时熔体温度T小于熔断温度Trd 　　■短路时，电流增大，T＞Trd，熔体自行熔断 　　■保护特性（安秒特性）：I越大，熔断时间t越小 　　 　　4）刀开关 　　带有刀形动触头，在闭合位置与底座上的静触头相楔合的开关。 　　作用：用于电源与线路间的隔离。 　　 　　5）断路器 　　 　　断路器在正常电路条件下能接通、承载以及分断电流，也能在规定的非正常电路条件（例如短路）下接通、承载一定时间和分断电流的机械开关电器。 　　 　　作用 　　作过载、短路、欠压、漏电保护，自动切断故障电路正常时可手动不频繁通断电路或控制电动机起停。 　　结构 　　触头及灭弧装置脱扣器和操作机构、自由脱扣机构 　　 　　6）按钮 　　 　　7）行程开关：用以反映工作机械的行程，发出命令以控制其运动方向或行程大小的开关。 　　 　　 　　 　　8）凸轮控制器 　　 　　 　　9）主令控制器 　　 　　 　　10）变阻器 　　 第03讲　电气基本知识（三）00:32:16 　　3.三相异步电动机 　　特点和用途 　　优点：结构简单、工作可靠、价格低廉维护方便、效率较高 　　缺点：功率因数较低，调速性能不如直流电动机动机 　　用途：三相异步电机主要用作拖动各种生产机械 　　 　　 　　三相异步电动机定子的三相绕组通入三相电流产生旋转磁场，由于转子线圈被旋转磁场的磁力线所切割，因而产生了感应电动势，而转子线圈是闭合的，在转子线圈内就有感应电流。转子线圈中的电流和旋转磁场相互作用产生电磁力，由电磁力产生的电磁转矩，推动三相异步电动机的转子将沿着旋转磁场的旋转方向转动。 　　旋转磁场转速决定于电流的频率和电机的磁极对数。 　　改变三相交流电的相序即可，即把三根电源线中的任意两根对调。 　　 　　电动机的机械特性 　　 　　4.变压器 　　 　　 　　5.供电方式 　　电源滑触线、集电器、电缆卷筒、悬挂电缆小车 　　 　　 　　（二）起重机械电气传动基础 　　1）电气传动 　　以电动机作为原动机来带动各个机构进行工作的传动方式，称为电气传动。 　　将电动机和各种电器，按一定的规律组成系统，对起重机械工作过程进行控制，一般即可称为起重机械电气控制。 　　分类：开环系统和闭环系统 　　交流系统和直流系统 　　 　　例：一桥式起重机 　　 　　 　　例：一门式起重机 　　 　　一轮胎起重机 　　 　　2）三相异步电动机的调速 　　 　　（1）变极调速：改变定于绕组的极对数p 　　（2）变频调速：改变供电电源的频率f1 　　（3）变转差率调速 ：改变电动机的转差率s 　　变极调速 　　 　　转子电路串联电阻调速 　　 　　改变定子电压调速 　　 　　 　　变频调速 　　 　　3）三相异步电动机的制动： 　　反接制动 　　能耗制动 　　再生制动 　　单相制动 　　4）三相异步电动机运行状态 　　 　　（1）提升物品时电动机的工作状态 　　 　　（2）下降物品时电动机工作状态 　　 第04讲　电气基本知识（四）00:42:41 　　2.典型电气控制线路分析 　　 　　 第05讲　电气基本知识（五）00:23:40 　　3.常见电气故障分析 　　习题集12.3.8 　　 　　习题集12.2.94 　　 电气保护 第01讲　电气保护 　　二、电气保护 　　电气试验注意点： 　　了解试验项目含义，掌握试验内容、方法及要求；尽量先查阅图纸；试验样机符合试验条件；供电系统符合要求；配备和穿戴必需的防护用品；试验现场整洁，放置、回收警示牌；部分项目应先断电，然后确认、监护；选择满足检验要求的仪器设备；找准测量点；养成正确的操作习惯，如量程；部分项目试验后应恢复原状。 　　TSG Q7015—2016 　　C8.1　电气设备 　　（1）检查电气设备功能是否有效； 　　检验方法：试验 　　讨论：综合检查，结合其他试验项目 　　检查电气设备功能是否有效。 　　 　　（2）检查防爆型、绝缘型、吊运熔融金属的起重机械电气设备机器元器件是否与工作环境的防爆、绝缘、温度等级相适应，并且有防护措施；吊运熔融金属的起重机械主起升机构（电动葫芦除外）电动机是否采用符合JB/T10104—2011《YZ系列起重及冶金用三相异步电动机技术条件》和JB/T10105—1999《YZR系列起重及冶金用绕线转子三相异步电动机技术条件》中规定的起重及冶金用电动机（必要时也可采用符合起重机要求的其他类型电动机）；环境温度超过40℃的场合，是否选用H级绝缘的电动机或者采取相应的必要措施。 　　参考检验方法： 　　技术文件检查及外观检查。 　　C8.2　电动机的保护 　　检查电动机是否具有下列一种以上（含一种）的保护功能（电动葫芦除外），具体选用是否按照电动机及其控制方式确定： 　　（1）瞬动或者反时限动作的过电流保护，其瞬时动作电流整定值应当约为电动机最大起动电流的1.25倍； 　　（2）在电动机内设置热传感元件； 　　（3）热过载保护。 　　GB5226.2 7.3额定功率超过2kw的电动机应配备电动机过载保护，额定功率低于2kw的电动机则推荐配备电动机过载保护。在不能自动切断电动机运行的场合（如消防泵），应由过载检测装置为操作人员发出一个能令其作出反应的警告信号。对于不会过载的电动机（如力矩电动机、受机械过载保护器件保护或受运动尺度限定的运动驱动装置），可省去过载保护器件。电动机的过载保护可用过载保护器、温度传感器或电流限制装置等器件来实现。 　　参考检验方法：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。目测：检查实物是否与技术文件相符及是否完好。 　　C8.3　线路保护 　　检查所有外部线路是否均具有短路或者接地引起的过电流保护功能。 　　GB6067.1—2010 8.2线路保护： 　　所有线路都应具有短路或接地引起的过电流保护功能，在线路发生短路或接地时，瞬时保护装置应能分断线路。对于导线截面较小，外部线路较长的控制线路或辅助线路，当预计接地电流达不到瞬时脱扣电流值时，应增设热脱扣功能，以保证导线不会因接地而引起绝缘烧损。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　目测检查：检查实物是否与技术文件相符及是否完好。 　　短路保护要求每一相都必须设置。起重机采用电缆供电或一组滑线为一台起重机供电时，如果地面上已设置总电源开关并具有短路保护功能，起重机上可不设置总电源回路的短路保护？多台起重机共用一组滑线，设置一个地面总电源开关的，则应要求每台起重机上另行设置断路器或者熔断器，作为配电线路的短路保护装置。 　　C8.4　错相和缺相保护 　　检查当错相和缺相会引起危险时，是否装设错相和缺相保护。采用通电试验方法，断开供电电源任意一根相线或者将任意两相线换接，检查有断错相保护的起重机械供电电源的断错相保护是否有效，总电源接触器是否断开。 　　GB6067.1—2010 　　8.3错相和缺相保护：当错相和缺相会引起危险时，应设错相和缺相保护。 　　GB5226.2-2002 7.8相序的保护：如果电源电压的相序错误会引起危险情况或损坏起重机械，则应提供相序保护。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　操作试验：采用通电试验方法。 　　C8.5　零位保护（机构运行采用自动复位按钮控制的除外） 　　检查是否开始运转和失压后恢复供电时，必须先将控制器手柄置于零位后，该机构或者所有机构的电动机才能启动。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　操作试验：断开起重机械供电电源，然后恢复供电，如控制器手柄未置于零位，该机构或者所有机构的电动机不能启动，必须先将控制器手柄置于零位后，该机构或者所有机构的电动机才能启动。 　　通常：凸轮控制器：手柄未置于零位，总电源接触器不通电 　　主令控制器：手柄未置于零位，总电源接触器通电 　　C8.6　失压保护 　　检查当起重机械供电电源中断后，凡涉及安全或者不宜自动开启的用电设备是否均处于断电状态，避免恢复供电后用电设备自动运行。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　操作试验：控制器手柄置于零位，断开起重机械供电电源，检查凡涉及安全或者不宜自动开启的用电设备，均应当处于断电状态。然后恢复供电，用电设备不应自动运行。 　　举例：控制器手柄置于零位，断开起重机械供电电源，检查总电源接触器不能接通，凡涉及安全或者不宜自动开启的用电设备，均应当处于断电状态。然后恢复供电，按下起动按钮，总电源接触器接通，如未按起动按钮，总电源接触器便不能自行接通。 　　C8.7　电动机定子异常失电保护 　　对于吊运熔融金属或者发生事故后可能造成重大危险或者损失的起重机械起升机构，检查电动机是否设置定子异常失电保护功能，当调速装置或者正反向接触器故障导致电动机失控时，制动器是否能够立即上闸。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　目测检查：检查实物是否与技术文件相符及是否完好。 　　操作试验：模拟调速装置或者正反向接触器故障导致电动机失控时，制动器是否能够立即上闸。 　　操作试验举例：用一断路器串接在正（反）向接触器线圈回路，吊钩放在低位，起重机空载下行，操作断路器使线圈回路断开，电动机失电，检查制动器是否能够立即上闸。 　　讨论 　　C8.8　超速保护装置 　　对于重要的、负载超速会引起危险的起升机构和非平衡式变幅机构，检查其是否设置超速开关。 　　注C-6：采用可控硅定子调压、涡流制动器、能耗制动、可控硅供电、直流机组供电调速及其他由于调速可能造成超速的起重机起升机构和非平衡式变幅机构应当设置超速保护。吊运熔融金属的起重机，其主起升机构超速保护整定值应当按照JB/T7688.1—2008《冶金起重机技术条件第1部分：通用要求》中3918设置。 　　3811-2008 　　对用于安全保护的联锁信号，如极限限位、超速限制等，应有继电保护联锁线路 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　目测检查：检查实物是否与技术文件相符及是否完好。 　　C8.9.1　电气设备接地 　　检查是否符合以下要求： 　　（1）电气设备正常情况下不带电的外露可导电部分直接与供电电源保护接地线连接； 　　（2）起重机械上所有电器设备外壳、金属导线管、金属支架及金属线槽均根据配电网情况进行可靠接地（保护接地或者保护接零）。 　　C8.9.2　金属结构接地 　　C8.9.2　接地线 　　（1）检查是否设置专用接地线，金属结构的连接有非焊接处，是否采用另装设接地干线或者跨接线的处理； 　　（2）检查是否按照管道禁用金属结构和接地作为载流零线（电气系统电压为安全电压除外）。 　　供电电源中性点不接地 　　 　　供电电源中性点接地 　　 　　TN-S系统：整个系统的中性导体和保护导体是分开的 　　 　　TN-C系统：整个系统的中性导体和保护导体是合一的 　　 　　TN-C-S系统：系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的 　　 　　TT系统：指电源系统有一点直接接地，设备的外露可导电部分接地与电源系统的接地电气上无关的系统 　　 　　IT系统：指电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地，电气设备的外露可导电部分接地的系统。 　　 　　GB6067.1—2010 8.8接地与防雷 　　8.8.1交流供电起重机电源应采用三相（3Ф+PE）供电方式。设计者应根据不同电网采用不同型式的接地故障保护，并由用户负责实施。接地故障保护应符合GB50054的有关规定。 　　8.8.2起重机械本体的金属结构应与供电线路的保护导线可靠连接。起重机械的钢轨可连接到保护接地电路上。但是，它们不能取代从电源到起重机械的保护导线（如电缆、集电导线或滑触线）。司机室与起重机本体接地点之间应用双保护导线连接。 　　8.8.3起重机械所有电气设备外壳、金属导线管、金属支架及金属线槽均应根据配电网情况进行可靠接地（保护接地或保护接零）。 　　8.8.4严禁用起重机械金属结构和接地线作为载流零线（电气系统电压为安全电压除外）。 　　8.8.8对于保护接零系统，起重机械的重复接地或防雷接地的接地电阻不大于10Ω。对于保护接地系统的接地电阻不大于4Ω。 　　TSG Q7015---2016 　　C8.9.2.2接地电阻 　　采用接地电阻测量仪测量起重机械接地电阻。测量重复接地电阻时，把PE线从接地装置上断开，检查是否符合以下要求： 　　（1）采用TN接地系统时，PE线重复接地每一处的接地电阻不大于10Ω（测量时把接地线从重复接地体上断开）； 　　（2）采用TT接地系统时，起重机设置漏电保护装置， 电气设备的外露可导电部分（电源保护接地线）的接地电阻不大于4Ω； 　　（3）采用IT接地系统时，起重机电气设备的外露可导 电部分（电源保护接地线）的接地电阻不大于4Ω。 　　讨论 　　C8.10电气线路对地绝缘电阻 　　按照被检设备的电压等级确定检验所用兆欧表电压。断开电源，人为使起重机械上的接触器、开关全部处于闭合状态，使起重机械电气线路全部导通，将兆欧表L端接于电气线路，E端接于起重机械金属结构或者接地极上，测量绝缘电阻值；也可以采用分段测量的方法。测量时应当将容易击穿的电子元件短接。 　　检查是否符合以下要求： 　　（1）额定电压小于或者等于500V时，不低于1.0MΩ ；防爆起重机不低于1.5MΩ； 　　（2）绝缘起重机械，用1000v兆欧表测量电气线路对地、吊钩与滑轮、起升机构与小车架、小车架与大车的绝缘值，其值均不低于1.0MΩ。 　　参考测量方法： 　　1.断开地面上的起重机总电源开关、验证、专人看护。 　　2.测量主电路绝缘电阻时，应断开动力线路、照明、信号及控制电路的电源，并取下熔断器熔体。 　　3.人为使起重机械上的接触器、开关全部处于闭合状态，使起重机械电气线路全部导通。 　　4.由于单相负载的存在，测量对地绝缘时，可能导致绝缘电阻为零，从而产生误判，因此测量时应断开各相线上的单相负载。 　　5.额定电压不大于500V时，将500V兆欧表L端接于电气线路，E端接于起重机械金属结构或者接地极上，测量绝缘电阻值；也可以采用分段测量的方法。 　　6.用兆欧表测量主电路或控制电路的带电体对金属结构的绝缘电阻时，金属结构上的测量点应选择鱼嘴夹容易夹住的部位，用锉刀除掉铁锈、油漆，露出金属光泽。 　　测量时应当将容易击穿的电子元件（半导体器件、电容器等）短接。 　　C8.11照明 　　（1）检查起重机械的司机室、通道、电气室、机房等，其可移动式照明是否是安全电压，必要时进行测量； 　　（2）检查是否按规定禁用金属结构做照明线路的回路。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件。 　　外观检查：检查实物是否与技术文件相符。 　　测试：有质疑时用万用表测量。 　　C8.12信号指示 　　查验配置情况并且进行操作试验，检查是否符合以下要求： 　　（1）起重机械总电源开关状态在司机室内有明显的信号指示； 　　（2）起重机械（跟随式操作控制的除外）有警示音响信号，并且在起重机械工作场地范围内能够清楚地听到； 　　（3）集装箱专用吊具开闭锁指示信号灯有效。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　目测检查：检查实物是否与技术文件相符及是否完好。 　　试验：功能正确 　　C5.10紧（应）急停止开关 　　检查起重机械（应）急停止开关是否能够切断起重机械动力电源，并且不能自动复位，是否装设在司机操作方便的地方。 　　3811-2008 　　紧急情况下，能在司机室和电气室内断开总动力电源和制动器电源。争停按钮为红色非自动式。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　目测检查：检查实物是否与技术文件相符及是否完好。 　　试验：在起重机工作状态下动作紧（应）急停止开关，能切断起重机总动力电源或相应机构的动力电源，各机构或相应机构立即停止运行。 　　C5.12联锁保护装置 　　检查联锁保护装置是否符合GB6067.1中9.5的要求。对于出入起重机械的门、司机室到桥架上的门，若使用说明书没有特别说明门打开并且能够保证使用安全的，则检查当门打开时，动力电源是否不能接通，如处于运行状态，当门打开时，动力电源是否断开，所有机构运行是否均停止。 　　如：登上大车走台的舱口门、大车走台栏杆门、起重机端梁栏杆门、司机室门、司机室外走台栏杆门等应设置电气连锁保护装置。 　　参考检验方法： 　　资料检查：检查技术文件，是否设置及设置是否合理。 　　目测检查：检查实物是否与技术文件相符及是否完好。 　　试验：所有相关门试验