起重機勵磁保磁裝置的創新與應用

孫文濤

（河鋼唐鋼一鋼軋廠，河北唐山 063000）

0 引言

電磁起重機廣泛應用于冶金、礦山、機械制造、交通運輸等領域，與之配套的起重電磁鐵勵磁保磁電控系統設備，既是起重電磁鐵作業的饋電整流設備，又是其作業現場的安全保證系統，具有停電保磁功能，當起重電磁鐵處于吸料狀態而又遇到電網停電時，能自動切換電源，采用備用蓄電池組給電磁鐵繼續供電，保證起重電磁鐵所吊物不落下，并通過點動控制制動器將吊物安全降至地面，保證物料運輸和吊裝任務安全進行，保證作業現場的其他設備及人身安全。

1 勵磁保磁電控系統

勵磁保磁電控系統由免維護蓄電池組、變壓器、整流柜、保磁充電柜（含逆變器）、電阻器、儀表箱等構成（圖1）。勵磁保磁電控系統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、大電感的負載，斷開電源時，由于電磁鐵內線圈自感作用，其出線端間產生大感應電壓，存儲了電能，通過外接電阻，使電磁鐵與電阻形成回路，保持其電流繼續流動，電能在外接電阻和電磁鐵內阻上消耗，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秒。當電網停電或回路故障時，備用蓄電池組自動接入，與電磁鐵形成勵磁回路，提供電能，使電磁鐵持續勵磁，并能點動控制制動器動作，在故障狀態下將吊物安全放下。

圖1 勵磁保磁電控系統

（1）整流柜。整流柜通過變壓器降壓后經三相橋式整流，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。保磁充電柜是系統的安全保護裝置，采用三相橋式半控整流并對蓄電池組進行全自動充電，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，當電網停電或回路故障時，自動接通蓄電池組與電磁鐵的勵磁回路，提供電能，使電磁鐵持續勵磁，所配置的逆變器同時接通電源，將DC 220 V 電壓轉換為AC 380 V 電壓供主起升制動器使用，可以通過點動按鈕控制制動器動作，在故障狀態下將吊物安全放下。

（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阻上消耗，勵磁電流經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接成星形得到零線，而一次側接成角形能避免3 次諧波流入電網，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通狀態，整流輸出。

2.2 保護電路

勵磁保磁電控系統電源進線采用斷路器保護，變壓器次級采用快速熔斷器進行限流保護，吊運過程中若斷路器脫扣或熔斷器熔斷，蓄電池自動投入工作，同時發出警報。設有RC 阻容保護和壓敏電阻保護，對交流側、直流側和電力元器件進行過電壓保護。

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，勵磁電流經限流電阻RA1、RA2 反向接入電磁鐵YA，反向消磁3S，1KT常開觸點斷開，消磁結束。

2.4 保磁、充電控制

如圖3 所示，合上斷路器QF2，當電網停電或回路故障時，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，安裝在起重機上的電喇叭響，同時逆變器VF 通電，將DC 220 V 電壓轉換為AC 380 V 的電壓供主起升制動器使用，通過點動按鈕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，通過開關進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警，根據檢測結果實現浮充、主充自動切換，并要求對電池定期活化放電。系統自動跟蹤主電源狀態，保證在主電源斷電時蓄電池自動投人使用。

3 結束語

勵磁保磁電控系統在電磁起重機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生，有效地保證物料運輸和吊裝任務安全進行。