起重機(jī)勵磁保磁裝置的創(chuàng)新與應(yīng)用

孫文濤

（河鋼唐鋼一鋼軋廠，河北唐山 063000）

0 引言

電磁起重機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，與之配套的起重電磁鐵勵磁保磁電控系統(tǒng)設(shè)備，既是起重電磁鐵作業(yè)的饋電整流設(shè)備，又是其作業(yè)現(xiàn)場的安全保證系統(tǒng)，具有停電保磁功能，當(dāng)起重電磁鐵處于吸料狀態(tài)而又遇到電網(wǎng)停電時，能自動切換電源，采用備用蓄電池組給電磁鐵繼續(xù)供電，保證起重電磁鐵所吊物不落下，并通過點(diǎn)動控制制動器將吊物安全降至地面，保證物料運(yùn)輸和吊裝任務(wù)安全進(jìn)行，保證作業(yè)現(xiàn)場的其他設(shè)備及人身安全。

1 勵磁保磁電控系統(tǒng)

勵磁保磁電控系統(tǒng)由免維護(hù)蓄電池組、變壓器、整流柜、保磁充電柜（含逆變器）、電阻器、儀表箱等構(gòu)成（圖1）。勵磁保磁電控系統(tǒng)中整流柜輸出恒定的直流電壓，對電磁鐵勵磁，由于電磁鐵是小電阻、大電感的負(fù)載，斷開電源時，由于電磁鐵內(nèi)線圈自感作用，其出線端間產(chǎn)生大感應(yīng)電壓，存儲了電能，通過外接電阻，使電磁鐵與電阻形成回路，保持其電流繼續(xù)流動，電能在外接電阻和電磁鐵內(nèi)阻上消耗，磁能消耗到一定程度后失去磁力，為了縮短消磁的時間，反向接入勵磁電流數(shù)秒。當(dāng)電網(wǎng)停電或回路故障時，備用蓄電池組自動接入，與電磁鐵形成勵磁回路，提供電能，使電磁鐵持續(xù)勵磁，并能點(diǎn)動控制制動器動作，在故障狀態(tài)下將吊物安全放下。

圖1 勵磁保磁電控系統(tǒng)

（1）整流柜。整流柜通過變壓器降壓后經(jīng)三相橋式整流，輸出恒定的直流電壓，對電磁鐵勵磁，儀表箱上的電流表、電壓表指示直流輸出電流、電壓。

（2）保磁充電柜。保磁充電柜是系統(tǒng)的安全保護(hù)裝置，采用三相橋式半控整流并對蓄電池組進(jìn)行全自動充電，同時提供直流控制電源，儀表箱上的電流表、電壓表指示充電電流、電壓，當(dāng)電網(wǎng)停電或回路故障時，自動接通蓄電池組與電磁鐵的勵磁回路，提供電能，使電磁鐵持續(xù)勵磁，所配置的逆變器同時接通電源，將DC 220 V 電壓轉(zhuǎn)換為AC 380 V 電壓供主起升制動器使用，可以通過點(diǎn)動按鈕控制制動器動作，在故障狀態(tài)下將吊物安全放下。

（3）電阻器。電阻器用于消磁過程，一部分用于消耗電能，一部分用于限流。由于電磁鐵的電感量很大，在與電源斷開時，首先接入一合適電阻，是電磁鐵與電阻形成回路，使電能在外接電阻和電磁鐵內(nèi)阻上消耗，勵磁電流經(jīng)限流電阻反向接入電磁鐵，反向消磁以縮短消磁時間。

2 電控系統(tǒng)控制分析

2.1 整流電路

圖2 勵磁控制原理

三相橋式半控整流電路中變壓器二次側(cè)接成星形得到零線，而一次側(cè)接成角形能避免3 次諧波流入電網(wǎng)，由3 個共陽極二極管和3 個共陰極晶閘管組成半控整流電流，兼有可控和不可控的特性。共陽極組的3 個二極管在自然換相點(diǎn)換流，使電流換到比陰極電位更低的一相，而共陰極組的3 個晶閘管要在觸發(fā)后才能換到陽極電位高的一相。在任意時刻共陽極組和共陰極組中總是各有一個管子處于導(dǎo)通狀態(tài)，整流輸出。

2.2 保護(hù)電路

勵磁保磁電控系統(tǒng)電源進(jìn)線采用斷路器保護(hù)，變壓器次級采用快速熔斷器進(jìn)行限流保護(hù)，吊運(yùn)過程中若斷路器脫扣或熔斷器熔斷，蓄電池自動投入工作，同時發(fā)出警報(bào)。設(shè)有RC 阻容保護(hù)和壓敏電阻保護(hù)，對交流側(cè)、直流側(cè)和電力元器件進(jìn)行過電壓保護(hù)。

2.3 勵磁控制

如圖2 所示，合上斷路器QF1，電源由變壓器TR1 降壓后經(jīng)三相橋式整流，輸出恒定的直流電壓，對電磁鐵YA 勵磁。儀表箱面板上裝有電壓表PV1、電流表PA1，指示整流電壓和整流電流，即YA 的勵磁電壓和電流；斷開SM1，接通SM0，1KM、3KM 失電，電磁鐵YA 存儲的電能經(jīng)電阻RA3、二極管V8 釋放并衰減，同時2KM 得電，時間繼電器1KT 延時斷開，勵磁電流經(jīng)限流電阻RA1、RA2 反向接入電磁鐵YA，反向消磁3S，1KT常開觸點(diǎn)斷開，消磁結(jié)束。

2.4 保磁、充電控制

如圖3 所示，合上斷路器QF2，當(dāng)電網(wǎng)停電或回路故障時，1KC 或2KC 失電，4KM、5KM 得電吸合，接通蓄電池向電磁鐵YA 的勵磁回路，切斷蓄電池充電回路，儀表箱上的蜂鳴器HA1響，故障燈HL2 亮，安裝在起重機(jī)上的電喇叭響，同時逆變器VF 通電，將DC 220 V 電壓轉(zhuǎn)換為AC 380 V 的電壓供主起升制動器使用，通過點(diǎn)動按鈕SB 控制6KM 來使制動器動作，將吊物安全放下。

圖3 保磁、充電控制原理

充電回路采用三相橋式半控整流電路，電流及電壓通過電阻采樣，并配有濾波電抗器，電壓表PV2、電流表PA2 指示充電電壓和充電電流。蓄電池充電有主充和浮充兩種工作方式，通過開關(guān)進(jìn)行自動與手動充電切換，充電屏通過充電控制板對電池欠電壓、過電壓自動檢測并報(bào)警，根據(jù)檢測結(jié)果實(shí)現(xiàn)浮充、主充自動切換，并要求對電池定期活化放電。系統(tǒng)自動跟蹤主電源狀態(tài)，保證在主電源斷電時蓄電池自動投人使用。

3 結(jié)束語

勵磁保磁電控系統(tǒng)在電磁起重機(jī)中能有效的延遲電磁鐵故障斷電后的使用時間，防止斷電時物料墜落事故的發(fā)生，有效地保證物料運(yùn)輸和吊裝任務(wù)安全進(jìn)行。