起重机励磁保磁装置的创新与应用

2019-08-13孙文涛

设备管理与维修 2019年7期

孙文涛

（河钢唐钢一钢轧厂，河北唐山 063000）

0 引言

电磁起重机广泛应用于冶金、矿山、机械制造、交通运输等领域，与之配套的起重电磁铁励磁保磁电控系统设备，既是起重电磁铁作业的馈电整流设备，又是其作业现场的安全保证系统，具有停电保磁功能，当起重电磁铁处于吸料状态而又遇到电网停电时，能自动切换电源，采用备用蓄电池组给电磁铁继续供电，保证起重电磁铁所吊物不落下，并通过点动控制制动器将吊物安全降至地面，保证物料运输和吊装任务安全进行，保证作业现场的其他设备及人身安全。

1 励磁保磁电控系统

励磁保磁电控系统由免维护蓄电池组、变压器、整流柜、保磁充电柜（含逆变器）、电阻器、仪表箱等构成（图1）。励磁保磁电控系统中整流柜输出恒定的直流电压，对电磁铁励磁，由于电磁铁是小电阻、大电感的负载，断开电源时，由于电磁铁内线圈自感作用，其出线端间产生大感应电压，存储了电能，通过外接电阻，使电磁铁与电阻形成回路，保持其电流继续流动，电能在外接电阻和电磁铁内阻上消耗，磁能消耗到一定程度后失去磁力，为了缩短消磁的时间，反向接入励磁电流数秒。当电网停电或回路故障时，备用蓄电池组自动接入，与电磁铁形成励磁回路，提供电能，使电磁铁持续励磁，并能点动控制制动器动作，在故障状态下将吊物安全放下。

（1）整流柜。整流柜通过变压器降压后经三相桥式整流，输出恒定的直流电压，对电磁铁励磁，仪表箱上的电流表、电压表指示直流输出电流、电压。

图1 励磁保磁电控系统

（2）保磁充电柜。保磁充电柜是系统的安全保护装置，采用三相桥式半控整流并对蓄电池组进行全自动充电，同时提供直流控制电源，仪表箱上的电流表、电压表指示充电电流、电压，当电网停电或回路故障时，自动接通蓄电池组与电磁铁的励磁回路，提供电能，使电磁铁持续励磁，所配置的逆变器同时接通电源，将DC 220 V电压转换为AC 380 V电压供主起升制动器使用，可以通过点动按钮控制制动器动作，在故障状态下将吊物安全放下。

（3）电阻器。电阻器用于消磁过程，一部分用于消耗电能，一部分用于限流。由于电磁铁的电感量很大，在与电源断开时，首先接入一合适电阻，是电磁铁与电阻形成回路，使电能在外接电阻和电磁铁内阻上消耗，励磁电流经限流电阻反向接入电磁铁，反向消磁以缩短消磁时间。

2 电控系统控制分析

2.1 整流电路

三相桥式半控整流电路中变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成角形能避免3次谐波流入电网，由3个共阳极二极管和3个共阴极晶闸管组成半控整流电流，兼有可控和不可控的特性。共阳极组的3个二极管在自然换相点换流，使电流换到比阴极电位更低的一相，而共阴极组的3个晶闸管要在触发后才能换到阳极电位高的一相。在任意时刻共阳极组和共阴极组中总是各有一个管子处于导通状态，整流输出。

图2 励磁控制原理

图3 保磁、充电控制原理

2.2 保护电路

励磁保磁电控系统电源进线采用断路器保护，变压器次级采用快速熔断器进行限流保护，吊运过程中若断路器脱扣或熔断器熔断，蓄电池自动投入工作，同时发出警报。设有RC阻容保护和压敏电阻保护，对交流侧、直流侧和电力元器件进行过电压保护。

2.3 励磁控制

如图2所示，合上断路器QF1，电源由变压器TR1降压后经三相桥式整流，输出恒定的直流电压，对电磁铁YA励磁。仪表箱面板上装有电压表PV1、电流表PA1，指示整流电压和整流电流，即YA的励磁电压和电流；断开SM1，接通SM0，1KM、3KM失电，电磁铁YA存储的电能经电阻RA3、二极管V8释放并衰减，同时2KM得电，时间继电器1KT延时断开，励磁电流经限流电阻RA1、RA2反向接入电磁铁YA，反向消磁3S，1KT常开触点断开，消磁结束。

2.4 保磁、充电控制

如图3所示，合上断路器QF2，当电网停电或回路故障时，1KC或2KC失电，4KM、5KM得电吸合，接通蓄电池向电磁铁YA的励磁回路，切断蓄电池充电回路，仪表箱上的蜂鸣器HA1响，故障灯HL2亮，安装在起重机上的电喇叭响，同时逆变器VF通电，将DC 220 V电压转换为AC 380 V的电压供主起升制动器使用，通过点动按钮SB控制6KM来使制动器动作，将吊物安全放下。

充电回路采用三相桥式半控整流电路，电流及电压通过电阻采样，并配有滤波电抗器，电压表PV2、电流表PA2指示充电电压和充电电流。蓄电池充电有主充和浮充两种工作方式，通过开关进行自动与手动充电切换，充电屏通过充电控制板对电池欠电压、过电压自动检测并报警，根据检测结果实现浮充、主充自动切换，并要求对电池定期活化放电。系统自动跟踪主电源状态，保证在主电源断电时蓄电池自动投人使用。