起重机励磁保磁装置的创新与应用

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。

图1 励磁保磁电控系统

（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。

（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

图2 励磁控制原理

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。

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。

图3 保磁、充电控制原理

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。

3 结束语

励磁保磁电控系统在电磁起重机中能有效的延迟电磁铁故障断电后的使用时间，防止断电时物料坠落事故的发生，有效地保证物料运输和吊装任务安全进行。