淺談電動(dòng)機(jī)定子異常失電保護(hù)

鮑大亮/BAO Daliang

（撫順市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，遼寧 撫順 113008）

TSG Q7015-2016《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》中要求對(duì)于吊運(yùn)熔融金屬或者發(fā)生事故后，可能造成重大危險(xiǎn)或者損失的起重機(jī)械起升機(jī)構(gòu)，檢查電動(dòng)機(jī)是否設(shè)置定子異常失電保護(hù)功能，當(dāng)調(diào)速裝置或者正反向接觸器故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)失控時(shí)，制動(dòng)器是否能夠立即上閘[1]，目的是防止重物失控下落。

1 原理分析

此項(xiàng)要求應(yīng)結(jié)合典型的PQR6402 控制屏的電氣原理圖來進(jìn)行理解。圖1 為PQR6402 控制屏的部分電路控制圖。當(dāng)起重機(jī)在下降2 擋時(shí)，上升方向接觸器ZC 得電，制動(dòng)器接觸器ZDC 上電（開閘），同時(shí)，接觸器ZDC 通過其常開（動(dòng)合）觸點(diǎn)，形成了在下降2、3、4、5、6 擋自鎖的狀態(tài)，即制動(dòng)器接觸器ZDC 上電后，起重機(jī)在下降2、3、4、5、6 擋位時(shí)，制動(dòng)器一直處于通電開閘的狀態(tài)，而不再受到上升、下降接觸器ZC、FC 的常開（動(dòng)合）觸點(diǎn)的控制。若在下降2 擋運(yùn)行時(shí)，上升方向接觸器ZC 及下降方向接觸器FC 出現(xiàn)故障，線圈意外失電，常開（動(dòng)合）觸點(diǎn)ZC斷開，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)失電無法提供轉(zhuǎn)矩，而此時(shí)制動(dòng)器接觸器ZDC，通過其常開（動(dòng)合）觸點(diǎn)ZDC（15，16）處于通電狀態(tài)，制動(dòng)器通電開閘而未起到載荷支持作用，為重物失控下落的留下隱患。

圖1 PQR6402控制屏的部分電路控制圖

通過上述分析，這種隱患是由于電氣控制電路設(shè)計(jì)時(shí)，未考慮制動(dòng)器控制、電動(dòng)機(jī)控制的邏輯關(guān)系。在運(yùn)行中存在因正反向接觸器故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)失電后，制動(dòng)器未合閘，重物失控下落。

因此，在理解TSG Q7015-2016《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》中電動(dòng)機(jī)定子異常失電保護(hù)時(shí)，應(yīng)從電氣控制原理的角度分析，按照調(diào)速裝置或者正反向接觸器故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)定子失電為已知輸入條件，通過控制電路判斷制動(dòng)器接觸器是否為斷電狀態(tài)：斷電，則制動(dòng)器合閘，起到支持載荷的作用；否則，存在隱患。同時(shí)應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可靠性。

2 檢驗(yàn)實(shí)際工作

開展檢驗(yàn)工作時(shí)，需要清楚電動(dòng)機(jī)定子、調(diào)速裝置或者正反向接觸器，與制動(dòng)器在起重機(jī)運(yùn)行過程中的相互關(guān)系。

GB／T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》中7.5.6提出制動(dòng)器的控制分為與電動(dòng)機(jī)同時(shí)控制的制動(dòng)器、與電動(dòng)機(jī)分開控制的制動(dòng)器、安全制動(dòng)器以及意外斷電4 種情況[2]。電動(dòng)機(jī)定子的控制可能會(huì)涉及調(diào)速裝置或者換向接觸器。

1）與電動(dòng)機(jī)同時(shí)控制的制動(dòng)器，未采用制動(dòng)器接觸器。如電動(dòng)機(jī)的電源線接至制動(dòng)器的情況，無論何種原因?qū)е碌碾妱?dòng)機(jī)失電，制動(dòng)器也同時(shí)失電合閘；電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)，由于自身結(jié)構(gòu)原因，在其定子線圈失電情況下，制動(dòng)器（無制動(dòng)器接觸器）也同時(shí)合閘。此種情況，從根本上防止了電動(dòng)機(jī)定子斷電，制動(dòng)器開閘的情況。

2）與電動(dòng)機(jī)分開控制的制動(dòng)器，如制動(dòng)器采用接觸器控制，電動(dòng)機(jī)通過調(diào)速裝置或正、反向運(yùn)行接觸器控制的情況。此種情況下，應(yīng)結(jié)合起重機(jī)械的起升機(jī)構(gòu)電路圖，在每個(gè)擋位查看運(yùn)行狀態(tài)，觀察原理圖中是否存在由于方向接觸器或調(diào)速裝置故障導(dǎo)致的電動(dòng)機(jī)定子異常失電，制動(dòng)器接觸器通電的情況。圖2 是某通用橋式起重機(jī)的部分主起升機(jī)構(gòu)電氣原理圖，KM1s、KM2s 為正反向接觸器，KM3s 為制動(dòng)器接觸器，通過對(duì)該控制電路進(jìn)行分析，其制動(dòng)器接觸器在下降及上升的各個(gè)擋（零位除外）均處于通電狀態(tài)，即制動(dòng)器處于開閘狀態(tài)，起重機(jī)運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)接觸器KM1s 或KM2s 故障失電造成電動(dòng)機(jī)定子斷電，重物將失控下降。從電氣控制原理角度分析，該起升電路沒有異常失電保護(hù)措施。

圖2 通用橋式起重機(jī)的部分主起升機(jī)構(gòu)電氣原理圖

3）改進(jìn)后的電氣原理如圖3，通過將正反向接觸器常開觸點(diǎn)并聯(lián)后串入制動(dòng)器接觸器回路中，實(shí)現(xiàn)對(duì)制動(dòng)器接觸器KM3s 的分別控制。當(dāng)接觸器KM1s 或KM2s 故障失電造成電動(dòng)機(jī)定子斷電，其常開觸點(diǎn)KM1s 或KM2s 也將斷開，制動(dòng)器接觸器KM3s 失電，制動(dòng)器合閘，起到支持載荷的作用。

現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，在正反向接觸器控制電路中分別串入開關(guān)，在各個(gè)擋位運(yùn)行時(shí)，人為斷開開關(guān)，模擬正反向接觸器故障失電，制動(dòng)器立即合閘。

雖然改進(jìn)后，從電氣控制邏輯上滿足了要求。但是在實(shí)際使用中，當(dāng)正、反向接觸器觸點(diǎn)導(dǎo)通性不良時(shí)，存在電動(dòng)機(jī)供電路連通但觸點(diǎn)未通電，制動(dòng)器接觸器通電開閘的情況；當(dāng)制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)粘連，可能出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)已停止運(yùn)行，而制動(dòng)處于通電開閘的狀態(tài)。這兩種情況也可能出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)失控。

4）當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過調(diào)速裝置（變頻器）控制時(shí)，變頻器的故障輸出信號(hào)應(yīng)串入制動(dòng)器接觸器的控制回路中。一旦變頻器發(fā)生故障，其輸出的故障信號(hào)應(yīng)通過中間繼電器，使制動(dòng)器接觸器回路失電，制動(dòng)器合閘支持載荷[3]。現(xiàn)場(chǎng)可以通過模擬變頻器輸入故障，制動(dòng)器應(yīng)立即合閘。

3 結(jié)語

本文討論對(duì)電動(dòng)機(jī)定子異常失電保護(hù)要求的理解。首先，需要判斷設(shè)備是否需要設(shè)置電動(dòng)機(jī)定子異常失電保護(hù)。其次，需要結(jié)合起升機(jī)構(gòu)的電氣控制原理，判斷起重機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，因正反向接觸器或調(diào)速裝置故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)定子出現(xiàn)失電情況，制動(dòng)器是否存在仍然通電、不合閘的情況。最后，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是否與控制原理相符合。

雖然電氣設(shè)計(jì)上考慮了電動(dòng)機(jī)定子異常失電保護(hù)，從控制邏輯上不會(huì)存在隱患，但日常使用還應(yīng)注意巡檢及維護(hù)，尤其關(guān)注正反向接觸器觸點(diǎn)導(dǎo)通性及制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)粘連的情況。