橋式起重機的基本運動(dòng)形式有3種：1)起重機由大車(chē)驅動(dòng)沿車(chē)間兩邊的軌道作縱向前后運動(dòng);2)小車(chē)及提升機構由小車(chē)電動(dòng)機驅動(dòng)沿橋架上的軌道作橫向左右運動(dòng);3)升降重物時(shí)由起重電動(dòng)機驅動(dòng)吊鉤作垂直上下運動(dòng)。

　　橋式起重機按照起重量的大小分為小型、中型和重型3個(gè)等級，其中起重量在5～10t之間的的為小型起重機，起重量在15～50t之間的為中型起重機，起重量在50t以上的為重型起重機。小型起重機只有一個(gè)吊鉤;15t以上的中型和重型起重機有主、副2個(gè)吊鉤。2個(gè)吊鉤的起重機，其起重量可用一個(gè)分數標注其起重量，例如，起重量標注為“15/3t”的起重機，分子“15”表示主鉤起重量為15t，分母“3”表示副鉤起重量為3t。

　　圖1所示的起重機只有一個(gè)吊鉤，屬于小型起重機。本文對小型起重機的電氣原理以及故障維修給以介紹。

　　一、橋式起重機對電力拖動(dòng)的要求

　　1.起重電動(dòng)機為重復短時(shí)工作制，電動(dòng)機經(jīng)常處于啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉狀態(tài)，而且負載不規律，時(shí)輕時(shí)重，因此要求電動(dòng)機有較強的過(guò)載能力。

　　2.具有一定的調速范圍，普通起重機高速和低速的調速比一般為3:1，要求較高的則能達到(5～10):1。

　　3.橋式起重機的大車(chē)運行如果采用集中驅動(dòng)，則為一臺大車(chē)電動(dòng)機;如果采用分別驅動(dòng)，則由兩臺相同的電動(dòng)機分別驅動(dòng)左右兩邊的主動(dòng)輪。

　　4.為了確保安全，提升電動(dòng)機應設有機械抱閘，并配有電氣制動(dòng)。

　　5.由于起重機的應用很廣泛，所以其電氣控制設備都已標準化。小型橋式起重機常采用凸輪控制器直接去控制電動(dòng)機的啟動(dòng)、停止、正反轉、調速和制動(dòng)。

　　6.空鉤應能夠快速升降，以減少輔助工時(shí);輕載時(shí)的提升速度應大于額定負載時(shí)的提升速度。

　　7.剛開(kāi)始提升重物或重物下降至接近預定位置時(shí)，應能低速運行，同時(shí)要求由高速向低速過(guò)渡時(shí)應逐級減速以保持運行穩定。

　　8.起重電動(dòng)機的負載特點(diǎn)是負載轉矩的方向并不隨電動(dòng)機的轉向而改變，因此要求在下放重物時(shí)起重電動(dòng)機可以工作在電動(dòng)機狀態(tài)、反接制動(dòng)狀態(tài)或再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，以滿(mǎn)足對不同下降速度的要求。

　　9.要有完備的電氣保護與連鎖環(huán)節。對于短時(shí)的過(guò)載保護，由于熱繼電器的熱慣性較大，因此起重機多采用過(guò)流繼電器做過(guò)載保護。要有失壓保護。在6個(gè)運行方向上，除了向下運行以外，其余5個(gè)方向均要求有行程開(kāi)關(guān)作限位保護。

　　二、小型橋式起重機的電氣工作原理

　　小型橋式起重機一般使用4臺電動(dòng)機驅動(dòng)，包括一臺吊鉤電動(dòng)機，一臺小車(chē)電動(dòng)機和兩臺大車(chē)電動(dòng)機。根據起重裝置的技術(shù)特點(diǎn)，通常4臺電動(dòng)機均使用繞線(xiàn)轉子型異步電動(dòng)機?？紤]到經(jīng)濟技術(shù)上的合理性要求，小型橋式起重機使用的電動(dòng)機選用凸輪控制器對其啟動(dòng)、調速、正反轉進(jìn)行控制。凸輪控制器的型號規格很多，圖2是KT12-25J系列凸輪控制器的外形結構。

　　1.小車(chē)控制電路

　　小型橋式起重機的小車(chē)與吊鉤的控制電路幾乎相同，現以小車(chē)電氣控制電路為例介紹其工作原理。

　　相關(guān)電路見(jiàn)圖3。

　　使用凸輪控制器QM(圖3中將凸輪控制器標記為QM)可以控制繞線(xiàn)轉子型電動(dòng)機的正反轉，以及轉子繞組上串聯(lián)電阻的切除，它的手輪可向左、向右旋轉，以實(shí)現對電動(dòng)機的正轉或反轉控制。每種旋轉方向各有5擋，用來(lái)依次切除繞線(xiàn)轉子異步電動(dòng)機轉子回路中的電阻，用來(lái)調節啟動(dòng)電流，并可實(shí)現調速。

　　圖3電路中使用的凸輪控制器有12對觸點(diǎn)，其中有4對是用來(lái)對電動(dòng)機進(jìn)行正反轉控制用的，即圖3中的觸點(diǎn)1～4;有5對是用來(lái)依次切除啟動(dòng)電阻的，即圖3中的觸點(diǎn)5～9;而10～12這3對觸點(diǎn)則用于0位保護或行程保護(限位保護)。

　　【提示】用凸輪控制器操作控制繞線(xiàn)轉子型異步電動(dòng)機，在其轉子回路中串聯(lián)的電阻R是非對稱(chēng)型的，即每相轉子繞組上串聯(lián)的電阻，阻值并不相等，這是為了在保證電動(dòng)機順利啟動(dòng)的前提下，盡量減小凸輪控制器的觸點(diǎn)數量。

　　所謂小車(chē)的運行控制，是對橋式起重機橋架上的起重機構左右運動(dòng)的控制。除此之外，橋式起重機還有大車(chē)運行的控制。大車(chē)是橋式起重機橋架整體沿軌道前進(jìn)、后退的運動(dòng)。大車(chē)的運動(dòng)應有兩側軌道上的兩臺電動(dòng)機驅動(dòng)。當然橋式起重機還有用來(lái)升降重物的吊鉤作上下垂直運動(dòng)，也須由繞線(xiàn)轉子型異步電動(dòng)機配合凸輪控制器進(jìn)行控制。

　　圖3中點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)方框內是凸輪控制器QM的電路結構，控制器的手輪左旋或右旋各有5擋，還有中間一個(gè)0位擋。與每一擋對應的各個(gè)觸點(diǎn)的通斷情況，則須看某觸點(diǎn)在各擋位線(xiàn)上有無(wú)小黑點(diǎn)。有黑點(diǎn)表示接通，沒(méi)有黑點(diǎn)表示斷開(kāi)。

　　若啟動(dòng)電動(dòng)機，須操作凸輪控制器使其處于0位。然后點(diǎn)按啟動(dòng)按鈕SB，參見(jiàn)圖3，這時(shí)交流接觸器KM的線(xiàn)圈供電通路被接通，路徑如下：電源L3→隔離開(kāi)關(guān)QS→熔斷器FU→啟動(dòng)按鈕SB→凸輪控制器的觸點(diǎn)12(凸輪控制器在0位時(shí)接通)→行程開(kāi)關(guān)SQ6→緊急開(kāi)關(guān)SA1→電流繼電器KA2常閉觸點(diǎn)(KA2是一只雙線(xiàn)圈的電流繼電器)→電流繼電器KA0常閉觸點(diǎn)(KA0是一只單線(xiàn)圈的電流繼電器)→接觸器KM線(xiàn)圈→熔斷器FU→隔離開(kāi)關(guān)QS→電源L1，如此接觸器KM線(xiàn)圈得電吸合，其主觸點(diǎn)閉合。之后接觸器KM的線(xiàn)圈經(jīng)過(guò)另一條通路實(shí)現自保持，這條通路是：電源L3→隔離開(kāi)關(guān)QS→熔斷器FU→接觸器輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM-1→凸輪控制器的觸點(diǎn)11(凸輪控制器觸點(diǎn)11在0位及右旋1～5擋時(shí)均接通)→行程開(kāi)關(guān)SQ2的常閉觸點(diǎn)→接觸器輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM-2→行程開(kāi)關(guān)SQ6→緊急開(kāi)關(guān)SA1→電流繼電器KA2常閉觸點(diǎn)→電流繼電器KA0常閉觸點(diǎn)→接觸器KM線(xiàn)圈→熔斷器FU→隔離開(kāi)關(guān)QS→電源L1。

　　這時(shí)由于凸輪控制器處在0位，其它觸點(diǎn)1、2、3、4、5、6、7、8、9均斷開(kāi)，所以這時(shí)電動(dòng)機處于待啟動(dòng)狀態(tài)。如果需要橋式起重機的小車(chē)向右移動(dòng)，則將凸輪控制器手輪向右旋轉至1擋，由圖3可見(jiàn)，其觸點(diǎn)1、3閉合，L1和L2相電源經(jīng)接觸器KM的主觸點(diǎn)、電流繼電器的線(xiàn)圈、凸輪控制器的觸點(diǎn)1、3送達電動(dòng)機的定子繞組，而L3相電源也同時(shí)送達電動(dòng)機的定子繞組，電動(dòng)機M2開(kāi)始啟動(dòng)。由于此時(shí)凸輪控制器的觸點(diǎn)5、6、7、8、9均不閉合，所以，電動(dòng)機的轉子回路接入全部電阻進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。電阻值此時(shí)**大，限制了啟動(dòng)電流，也保證了較大的啟動(dòng)轉矩。

　　隨著(zhù)電動(dòng)機轉速的逐漸增高，轉子電流也相應減小，即可將凸輪控制器的手輪由1擋轉向2擋，此時(shí)會(huì )有一段電阻被切除，電動(dòng)機轉速會(huì )有加速。隨著(zhù)手輪擋位的逐次旋轉，當旋轉至5擋時(shí)，轉子回路中的電阻將全部切除，電動(dòng)機即可進(jìn)入正常運轉狀態(tài)。

　　當然，橋式起重機的小車(chē)左右運動(dòng)的行程畢竟不會(huì )很長(cháng)，所以，也可根據運行情況，將手輪停留在1～5擋中間的一個(gè)合適擋位，讓小車(chē)以一個(gè)合適的速度移動(dòng)。并不一定需要每次移動(dòng)小車(chē)都將凸輪控制器旋轉至5擋的較高行走速度。

　　當小車(chē)向右移動(dòng)到極限位置，司機因故未能及時(shí)將手輪回轉至零位停車(chē)時(shí)，將會(huì )撞擊到行程開(kāi)關(guān)SQ2，這會(huì )使交流接觸器線(xiàn)圈斷電，保護設備安全。保護停機后，制動(dòng)電磁鐵YB2線(xiàn)圈也同時(shí)斷電，對小車(chē)進(jìn)行制動(dòng)。

　　若遇這種情況，司機應在保護停機后，將凸輪控制器的手輪操作至0位，點(diǎn)按按鈕SB使接觸器KM線(xiàn)圈得電動(dòng)作，然后操作凸輪控制器的手輪向左旋轉，讓小車(chē)離開(kāi)保護停機的位置。

　　小車(chē)向左移動(dòng)時(shí)，接觸器KM線(xiàn)圈得電的電路通道與向右移動(dòng)相同，而接觸器的自保持電路略有不同，這個(gè)自保持通路是：電源L3→隔離開(kāi)關(guān)QS→熔斷器FU→接觸器輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM-1→凸輪控制器的觸點(diǎn)10→行程開(kāi)關(guān)SQ1的常閉觸點(diǎn)→接觸器輔助常開(kāi)觸點(diǎn)KM-2→行程開(kāi)關(guān)SQ6→緊急開(kāi)關(guān)SA1→電流繼電器KA2常閉觸點(diǎn)→電流繼電器KA0常閉觸點(diǎn)→接觸器KM線(xiàn)圈→熔斷器FU→隔離開(kāi)關(guān)QS→電源L1。

　　在凸輪控制器手輪左旋操作時(shí)，電動(dòng)機的運轉方向與右旋時(shí)相反，這是由于凸輪控制器的觸點(diǎn)在手輪左旋時(shí)，其觸點(diǎn)2、4接通(見(jiàn)圖3)，這與手輪右旋時(shí)觸點(diǎn)1、3接通不同，它使加到電動(dòng)機定子繞組上的電源相序發(fā)生了變化，從而實(shí)現了電動(dòng)機旋轉方向的轉變。

　　繼續左旋凸輪控制器手輪，同樣可以逐次切除電阻并調速。

　　圖3中，有幾個(gè)元器件的編號順序不是從1開(kāi)始，例如電動(dòng)機M2，制動(dòng)電磁鐵YB2;或者未與已有的同類(lèi)元件順序編號，例如行程開(kāi)關(guān)SQ6。這是因為圖3電路是橋式起重機整機電路的一部分，元件編號是其在整機電路中的編號。這里分析了起重機整機電路中的小車(chē)電路，為分析整機電路打下了基礎。整機電路中的小車(chē)電路將繪制的更加簡(jiǎn)潔。

　　2.橋式起重機的整機電路

　　圖4是橋式起重機的整機電路，包括QM1(凸輪控制器1)控制的吊鉤電動(dòng)機電路(在圖4中的3區)、QM2控制的小車(chē)電動(dòng)機電路(在圖4中的4區)和使用QM3控制的兩臺大車(chē)電動(dòng)機M3和M4的控制電路(在圖4中的5區);R1～R4分別為4臺電動(dòng)機轉子電路串入的調速電阻;YB1～YB4分別為4臺電動(dòng)機的制動(dòng)電磁鐵。過(guò)流繼電器KA0～KA4用作過(guò)電流保護，其中KA1～KA4為雙線(xiàn)圈式，分別保護電動(dòng)機M1～M4;KA0為單線(xiàn)圈式，串聯(lián)在主電路的一相電源線(xiàn)中，作為電路的總保護。

　　橋式起重機的保護電路在圖4中的6～9區，保護功能包括零壓、0位、過(guò)流、行程終端限位保護，以及駕駛室艙門(mén)開(kāi)關(guān)SQ6、橫梁欄桿門(mén)開(kāi)關(guān)SQ7和SQ8的安全保護等。

　　由于在橋式起重機控制電路中，需要保護的電動(dòng)機有4臺，而且保護種類(lèi)較多，因此，在接觸器KM的線(xiàn)圈回路中串聯(lián)的觸點(diǎn)也較多，這些觸點(diǎn)有：KA0～KA4這5只過(guò)電流繼電器的常閉觸點(diǎn);SA1緊急停車(chē)開(kāi)關(guān)(緊急情況出現時(shí)切斷總電源);SQ6駕駛室艙門(mén)安全開(kāi)關(guān);SQ7和SQ8橫梁欄桿門(mén)的安全開(kāi)關(guān)(SQ6～SQ8連接的是其常開(kāi)觸點(diǎn)，相關(guān)的門(mén)關(guān)閉后才能將其壓合至閉合狀態(tài)。所以，若有任何一個(gè)安全門(mén)沒(méi)有關(guān)閉，按壓?jiǎn)?dòng)按鈕也不能使接觸器KM通電);與接觸器KM的線(xiàn)圈回路串聯(lián)的觸點(diǎn)還有3臺凸輪控制器的0位保護觸點(diǎn)，即QM1、QM2的觸點(diǎn)12(在圖4中的7區)和QM3的觸點(diǎn)17(在圖4中的7區);另外，橋式起重機的大車(chē)、小車(chē)和吊鉤共有前后、左右、上下6個(gè)方向的運動(dòng)，除了吊鉤下降不需要限位保護外，其余5個(gè)方向都需要行程終端限位保護，實(shí)施5個(gè)限位保護的行程開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)SQ1～SQ5也串聯(lián)在接觸器KM線(xiàn)圈的自保持電路中，這5個(gè)行程開(kāi)關(guān)處在圖4電路圖中的6區。

　　表1 行程開(kāi)關(guān)與受保護電器的關(guān)聯(lián)關(guān)系

　　圖4整機電路中的大車(chē)控制電路，用一臺凸輪控制器QM3(在圖4中的5區)控制兩臺繞線(xiàn)轉子型電動(dòng)機M3和M4(在圖4中的5區)。這里使用的凸輪控制器，與僅能控制一臺電動(dòng)機的凸輪控制器不同。前者有17對觸點(diǎn)，后者僅有12對觸點(diǎn)。兩種凸輪控制器的相同之處是：(1)都使用觸點(diǎn)1～4控制受控電動(dòng)機的旋轉方向;(2)都使用觸點(diǎn)5～9依次切除一臺繞線(xiàn)轉子型電動(dòng)機轉子回路中的串聯(lián)的電阻。它們的不同之處是：(1)凸輪控制器QM3多了5個(gè)觸點(diǎn)，即觸點(diǎn)10～14，這5個(gè)觸點(diǎn)用于依次切除電動(dòng)機M4轉子回路中的串聯(lián)的電阻;這5個(gè)觸點(diǎn)和電動(dòng)機M4在圖4中的5區;(2)兩種凸輪控制器用于0位保護和限位保護的3個(gè)觸點(diǎn)的編號不同，詳見(jiàn)圖4中的6區和7區電路。圖4電路中，4臺電動(dòng)機各有自己的制動(dòng)電磁鐵YB1～YB4，只要電動(dòng)機處于斷電停機狀態(tài)，制動(dòng)電磁鐵就對電動(dòng)機進(jìn)行制動(dòng)，從而保證設備安全。

三、橋式起重機電氣故障的維修處理橋式起重機電氣故障的維修處理方法參閱表2。

　　表2 橋式起重機電氣故障的維修處理方法