常用施工機械的電氣控制第一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日【知識目標】1了解振動器、攪拌機、附墻電梯及塔式起重機的結構和生產工藝過程；2通過對振動器、攪拌機、附墻電梯、塔式起重機的電氣控制過程進行分析，掌握分析電氣控制系統的方法和電氣控制電路圖的閱讀方法。【能力目標】1能夠對振動器、攪拌機、附墻電梯、塔式起重機等建筑施工生產設備的電氣控制系統進行維修、安裝和調試；2能夠對簡單的施工設備的電氣控制系統進行改造。第二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.1混凝土振動器控制電路混凝土振動器是一種振動密實混凝土的施工機械。施工時，通過混凝土振動器產生具有一定頻率、振幅和激振力的振動能量，并通過某種方式傳遞給混凝土，使混凝土內的骨料和水泥漿在模板中能得到致密的排列和充分的填充。4.1.1混凝土振動器分類混凝土施工中使用的振動器實際機械品種有很多，按照不同的方式有不同的分類。（1)按照振動器對混凝土的作用方式不同可分為內部振動器、附著振動器、表面振動器和振動臺。第三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

內部振動器是一種可以插入到混凝土中對混凝土進行振動密實的機械，目前，絕大部分采用高頻振動。附著振動器利用夾具固定在施工模板或振動平臺上，通過模板或平臺傳遞振動。表面振動器實際上是附著振動器的一種變形，它是在附著振動器下裝上一個底板，工作時將底板放在混凝土表面上，并沿混凝土構件表面緩慢滑移，振動能量從混凝土表面傳入。表面振動器又稱為平板振動器。振動臺是一種產生低頻振動的大面積工作平臺，振動裝置安裝在臺架下部，對制作構件的混凝土拌合料進行振動密實的機械。第四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日（2）按照振動器的不同驅動方式，可以將振動器分為電動振動器、氣動振動器、液壓驅動振動器和內燃機驅動振動器。氣動和液壓振動器受使用條件限制，內燃機驅動的振動器只有在缺乏電源的場合使用，而電動振動器則由三相電動機作為動力驅動源。在建筑施工現場，電動插入式振動器、電動平板振動器使用最為廣泛。第五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.1.2電動混凝土振動器的結構和工作原理1插入式振動器的結構和工作原理插入式振動器又叫內部振動器，主要由電動機、軟軸和振動棒組成，如圖4.1所示。工作時，將振動棒插入已澆注的混凝土中，依靠振動棒振動時所產生的高頻機械振動波(每分鐘可達8000～10000次)將混凝土振搗密實。插入式振動器一般使用二極三相交流異步電動機，為了提高軟軸的轉速（5000～8000r/min），在電動機與軟軸之間裝有增速器。振動器產生振動的主要工作部件是振動棒，它是利用重心不對稱的物體轉動時產生的離心力來產生振動的，常用的有電動軟軸偏心式振動棒和電動軟軸行星式振動棒。電動軟軸偏心式振動棒如圖4.2所示。第六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.1電動軟軸插入式振動棒第七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.2電動軟軸偏心式振動器1—軟軸絲頭；2—膠管接頭；3—軸承座；4—棒殼；5—柱形偏心子；6—棒頭；7—軸承座第八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

行星式振動器的振動棒內采用行星式振動子，其工作原理如圖4.3所示。工作時，電動機通過軟軸帶動行星振動子自轉，振動子在自轉的同時沿外滾道作行星式滾動公轉，這種復合運動使棒體的振動頻率高達14000次/min。2表面振動器表面振動器是通過振動混凝土外表面將振動傳入混凝土內部，使混凝土振搗密實的機械。它由電動機振子與平板或模板組成平板式或附著式振動器，如圖4.4所示。第九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.3電動軟軸行星式振動器1—棒殼；2—滾道；3—滾錐；R1—滾錐自轉半徑；R2—滾錐公轉半徑；Q1—滾錐中心；Q2—棒頭中心第十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.4表面振動器1—螺栓；2—偏心塊；3—軸承蓋；4—軸承座；5—軸承；6—機殼；7—定子；8—轉子軸；9—底腳螺絲；10—端蓋：11—底板第十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

從圖4.4中可以看出，電動機振子由電動機和轉軸兩端安裝的兩塊偏心塊構成，轉子轉動帶動偏心塊轉動，從而產生周期變化的離心力，使電動機整體（即電動機振子）產生高頻振動。4.1.3混凝土振動器控制線路混凝土振動器產生高頻振動的方法有兩種：一種是直接使用工頻電源驅動電動機，再由增速裝置增速產生約10000Hz的振動頻率；另外一種方式就是使用200Hz的變頻機組供電。前一種方式設備內部結構復雜，故障率較高，但施工方便、控制簡單，因此在建筑施工企業得到廣泛的應用；后一種方法振動器結構簡單，設備故障率低，但施工時需要專門的變頻電源。第十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日1使用工頻電源直接驅動電動機的控制電路使用工頻電源直接驅動的振動器控制電路如圖4.5所示，圖中旋鈕開關安裝在電動機上部，合上電源QS，然后直接扭動旋鈕開關SA，振動器開始工作。2變頻電源供電的控制電路圖4.6為變頻機組供電的振動器控制電路，M為三相交流電動機，G為頻率為200Hz的三相交流發電機。圖4.6(a)所示的控制電路中，有多臺振動器連接于高頻電源，工作時合上開關QS1，電動機M起動帶動發電機G產生200Hz交流電，合上QS2接通振動器的電源，扭動振動器上的旋鈕開關SA1，振搗器開始工作。第十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

圖4.6(b)所示的控制電路中，振動器操作手把上設置機械自鎖式按鈕SB，按一下振動器手把上的按鈕SB，變壓器T副邊繞組接通，連接在變壓器T副邊的電磁鐵YA吸合，使開關Q閉合，進而使接觸器KM1通電吸合。隨后KM1的主觸頭閉合使電動機M起動，帶動發電機G產生200Hz交流電，KM1的輔助常開觸點閉合使時間繼電器KT通電吸合。KT延時期間，發電機完成起動。KT的常開延時閉觸點閉合后使接觸器KM2通電吸合，KM2的主觸點閉合，接通振搗器電動機的電源，振搗器開始工作。停車時再按一下按鈕SB，電磁鐵斷電釋放，Q斷開，KM1、KT、KM2相繼失電，振搗器停止工作。第十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.5工頻電源驅動電動機的控制電路第十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.6變頻電源供電的振動器控制電路第十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.2混凝土攪拌機械控制電路

混凝土攪拌機是一種將一定比例的水泥、砂、石以及添加劑攪拌成混凝土的施工機械，它是建筑工地使用頻率最高的施工機械之一。4.2.1混凝土攪拌機的構成及分類4.2.1.1混凝土攪拌機的分類混凝土攪拌機的種類較多，通常按攪拌形式、出料方式和攪拌軸的位置對其進行分類。1按攪拌形式分類(1)自落式攪拌機自落式攪拌機筒體為圓筒，其內壁焊有若干攪拌葉第十七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日片，通過筒體的旋轉使葉片上的物料提升至一定高度后再自由落下來，以達到拌和物料的目的。自落式攪拌機的結構特點是葉片和筒體沒有相對運動，在滾筒轉動的過程中，利用原料的自重下落進行攪拌。（2）強制式攪拌機強制式攪拌機是攪拌筒不動，由筒內旋轉軸上均置的葉片強制攪拌物料。這種攪拌機攪拌質量好，生產效率高，但動力消耗大，且葉片磨損快。它的結構特點是葉片和筒體存在相對運動，依靠葉片的攪動完成混凝土的攪拌。第十八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日2按出料方式分類（1）反轉出料式攪拌機反轉出料式攪拌機的筒體兩端敞開，筒體正轉時進料攪拌，出料時反轉。

(2)傾翻出料式攪拌機傾翻出料式混凝土攪拌機攪拌部分的結構、原理與反轉出料式相似，不同的是筒體只有一端敞開，物料的進出都用此端，進料時口朝上，出料時口朝下，每攪拌一次攪拌筒就要翻轉一次。3按攪拌軸的位置分類（1）立軸式(垂直軸式)攪拌機第十九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

強制式攪拌機的攪拌軸垂直設置時稱為立軸式攪拌機。目前立軸式攪拌機在小型混凝土攪拌站使用較為廣泛。（2）臥軸式(水平軸式)攪拌機強制式攪拌機的攪拌軸水平設置時稱為臥軸式攪拌機，它又分為單臥軸和雙臥軸兩種。4.2.1.2混凝土攪拌機的組成無論何種混凝土攪拌機，其基本構成是相似的，一般由上料系統、攪拌系統、供水系統、電氣控制系統和底盤組成。圖4.7為最常見的JZC350型混凝土攪拌機。第二十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.7JZC350型混凝土攪拌機第二十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日1上料系統上料系統的作用是將水泥、砂、石等物料投入到攪拌筒中。其上料過程是：首先通過人工將水泥、砂、石等投入到料斗中；按下料斗控制按鈕，料斗在電動機的牽引作用下自動上升，到達預定位置后自動停止并卸下物料；卸料完成后按下料斗下放按鈕，料斗自動下降，到達預定位置后自動停止。在上、下運行過程中，如果出現意外斷電，料斗將被抱閘鎖死，以防發生墜落事故。2攪拌系統攪拌系統的作用是將混凝土物料攪拌均勻，并送出第二十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日攪拌筒。JZC350型混凝土攪拌機的攪拌筒正轉時進料和攪拌物料，反轉時送出物料，因此攪拌系統的拖動電動機有正、反兩個旋轉方向。3供水系統攪拌給水系統有兩種方式，一是利用外部管網壓力供水,二是攪拌機自帶水泵供水,這兩種情況都采用電磁閥控制供水水嘴。4電氣系統上料機構、攪拌系統各需一個電動機作為原動力，電氣系統負責對各部分的運行過程進行控制。5底盤底盤的作用是支撐攪拌機的各部分。第二十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.2.2攪拌機的控制過程分析圖4.8為JZC350型雙錐反轉自落式攪拌機的控制電路,它由上料控制系統、攪拌出料控制系統和給水控制系統組成。電動機M1為攪拌電動機,M2為上料電動機。M1正轉攪拌、反轉出料；M2正轉上料、反轉放下料斗。利用外部管網壓力供水，電磁閥YV控制給水水嘴。SQ1、SQ2為料斗上、下限位繼電器。1上料系統控制過程第二十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.8JZC350型雙錐反轉自落式攪拌機電氣控制電路第二十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日①料斗上升過程第二十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日②料斗放下過程第二十七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日攪拌、出料過程電動機M1正轉時攪拌，反轉時出料。①正轉攪拌過程②反轉出料過程當混凝土攪拌完成后，控制攪拌筒出料有兩種操作方式：一是先按下停止按鈕SB1，再按下起動按鈕SB3；二是直接按下反轉出料按鈕SB3。下面按照后一種方法介紹出料控制過程。第二十八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日第二十九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日3給水控制攪拌機給水由具有機械自鎖功能的按鈕SB7控制，給水時按下按鈕SB7，電磁閥YV通電，給水系統給水；不需要給水時，再次按下按鈕SB7，解除自鎖，電磁閥YV斷電，水閥關閉停止供水。第三十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.3附墻式升降機控制電路隨著高層建筑施工項目的不斷增多，高層建筑施工中的施工機械使用量也在不斷加大，其中運送貨物和人員的垂直運輸設備——附墻式升降機更是廣泛地使用在高層建筑的施工工地，成為高層建筑施工中必不可少的施工機械之一。4.3.1附墻式升降機的結構及其分類1附墻式升降機的分類附墻式升降機按用途劃分有三種形式：載貨電梯、載人電梯和人貨兩用電梯。為了提高工作效率，一般要求載貨電梯有較強的起重能力和較快的起升速度。載人電第三十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日梯或人貨兩用電梯則對安全裝置和調速平層系統有較高的要求。目前，人貨兩用電梯在高層建筑施工中使用較為廣泛。附墻式升降機按驅動形式可分為鋼索曳引、齒輪齒條曳引和星輪滾道曳引三種形式。按吊廂數量，附墻式升降機又可分為單吊廂式和雙吊廂式。按承載能力，附墻式升降機可分為兩級，一級載重量為1000kg或載人12名，另一級載重量為2000kg或載人24名。第三十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日2附墻式升降機的構成附墻式升降機類型不同，其構成也有相應差異，下面以建筑施工現場廣泛使用的齒輪齒條驅動的附墻式升降機為例介紹其基本構成。齒輪齒條驅動的附墻式升降機主要由帶有底籠的平面主框架結構、吊廂、立柱導軌架、驅動裝置、安全裝置、電控系統等部件組成，如圖4.9所示。第三十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.9附墻式升降機第三十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日(1)立柱導軌架立柱通常由無縫鋼管焊接成桁架結構并帶有齒條的標準節組成，既是支承柱，又是導軌柱。(2)帶底籠的安全柵電梯的底部通常有一個便于安裝立柱段的平面主框架。在主框架上立有帶鍍鋅鐵網狀護圍的底籠，該底籠在地面上把整個電梯圍起來，以防止電梯升降時閑人進出而發生事故。(3)吊廂(或吊籠)

吊廂既是乘人載物的容器，又是安裝驅動裝置和架設或拆卸支柱的場所。吊廂由型鋼焊接骨架，頂部和周壁由方眼編織網圍護結構組成。第三十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

吊廂頂上設有提升標準節接高和拆卸用的小吊桿（手搖或電動）。在安裝或拆卸電梯時，廂頂可當做工作平臺，工人可站在廂頂上進行操作。吊廂兩側均裝有門。吊廂的一側為入口門，另一側則為通向樓層的門。吊廂門都帶有機械和電器聯鎖裝置，當廂門打開時，電器聯鎖使電梯不能運行。(4)驅動裝置驅動裝置安裝在吊廂上，負責驅動吊廂上下運行。齒輪齒條驅動機構可為單驅動、雙驅動甚至三驅動。采用雙驅動或三驅動的形式，是在一套傳動機構發生故障時，其他驅動裝置迅速替代故障部分，從而提高系統的安全性。第三十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

升降機一般采用多擋（4～5擋）渦流制動調速，由主令開關、渦流制動器和繞線式電機組成的開環調速系統可以消除沖擊現象，實現平穩地起動和制動，使乘員沒有不適的感覺，提高了運行質量與安全性。(5)安全裝置①限速制動器吊廂在超過規定的速度約15％的情況下運行時，該套裝置能自動起作用，使電梯馬上停止工作。②電機制動器設有內抱制動器和外抱電磁制動器等。③緊急制動器設有手動楔塊制動器和腳踏液壓緊急剎車等，在限速和傳動機構第三十七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

都發生故障時，可緊急實現安全制動。④限位裝置設在立柱頂部，由限位碰鐵和限位開關構成，可防止冒頂。設在樓層的為分層停車限位裝置，可實現準確停層。設在立柱下部的限位器可不使吊廂超越下部極限位置。(6)電氣控制與操縱系統電梯的電器裝置安裝在吊廂內壁的廂內。為了便于控制電梯升降和以防萬一，一般考慮地面、樓層和吊廂內均能獨立進行操作，即在上述三處都有上升、下降和停止的按鈕開關箱。在樓層上，開關箱放在靠近平臺欄柵或入口處。第三十八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.3.2典型附墻式升降機電氣控制電路分析附墻式升降機典型控制電路見圖4.10。1工作原理控制電路中使用了既有電壓線圈又有電流線圈的交流電流繼電器KC1、KC2。KC1、KC2的動作特點為：當電壓線圈無電壓時觸點斷開；當電壓線圈有電壓但電流線圈電流大于整定值時，觸點也斷開；只有當電壓線圈有電壓且電流線圈電流小于整定值時,觸點才閉合。在控制電路的工作過程中，將依據通過繼電器KC1、KC2的電流大小，依次分段切除電阻。在上升Ⅰ、Ⅱ擋和下降Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ擋低速運行中，驅動電動機采用渦流制動調速，轉子電流越大，制動轉矩越大，轉速越低，從而實現電動機轉速平滑地第三十九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.10附墻升降機典型控制電路第四十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日變化；在上升Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ或Ⅵ擋和下降Ⅲ、Ⅳ、ⅤⅥ擋中，采用轉子回路串電阻起動以及轉子回路串電阻調速，其方法是：利用兩個交流電流繼電器KC1和KC2交替動作，順序切除電動機轉子回路的電阻，最終根據擋位的不同保留部分電阻運行，實現調速運行。繼電器KC1、KC2電流線圈連接在主回路中電流互感器TA的二次側，電壓線圈和加速接觸器輔助觸點串接在控制回路中。2控制過程分析主令開關SA置0位為停止，左右分別為下降、上升各六個擋位。第四十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

上升Ⅰ擋與Ⅱ擋的控制結果相同，電動機工作在轉子串全部電阻且渦流制動器進行制動的低速運行狀態；上升Ⅲ擋，電動機轉子串三級電阻運行；上升Ⅳ擋，通過電流繼電器KC1分段切除兩級電阻，電動機工作在轉子串兩級電阻的狀態下運行；上升Ⅴ擋與Ⅵ擋的控制結果相同，通過電流繼電器KC1、KC2進行控制，分段切除全部電阻，電動機工作在自然特性下高速運行。下降Ⅰ擋，電動機依靠重物的重力驅動轉子運轉，渦流制動器產生制動力矩下放重物；下降Ⅱ擋與Ⅲ擋的控制過程相同，電動機工作在轉子串全部電阻且渦流制動器進行制動的低速運行狀態；下降Ⅳ擋，電動機轉子串第四十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日三級電阻運行；下降Ⅴ擋，通過電流繼電器KC1分段切除兩級電阻，電動機工作在轉子串兩級電阻的狀態下運行；下降Ⅵ擋，通過電流繼電器KC1、KC2進行控制，分段切除全部電阻，電動機工作在自然特性下高速運行。第四十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日(1)準備狀態主令開關SA置于零位，觸點S1閉合，零壓保護繼電器KA得電，控制回路電源接通為上升或下降做好準備。(2)上升控制過程①主令開關SA置于上升Ⅰ擋或Ⅱ擋，觸點S2、S4、S6閉合。

S2閉合，接觸器KM2通電吸合，KM2的主觸頭閉合使電動機通電運轉，吊廂開始上升；KM2輔助常開觸點和觸點S4閉合，接觸器KM7通電吸合；KM2的輔助常開觸點閉合，電磁制動器YA通電松閘。

S6閉合，變壓器T與電源接通，經過變壓器T變壓后將降低的電壓作用在渦流制動器WE上，渦流制動器WE產生制動力矩。第四十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

上升Ⅰ擋或Ⅱ擋，電動機工作在轉子串入全部電阻、渦流制動器產生制動轉矩調速的低速運行狀態。②主令開關SA置于上升Ⅲ擋時，觸點S2、S4、S5閉合。

S2、S4閉合的作用與SA置Ⅰ擋或Ⅱ擋情況相同。

S5閉合，接觸器KM3通電吸合，KM3的主觸點閉合，將轉子回路的第一級電阻切除，電動機轉子繞組串三級電阻開始起動。③主令開關SA置于上升Ⅳ擋時，觸點S2、S4、S5、S7閉合。

S2、S4閉合，與SA置Ⅰ擋或Ⅱ擋情況相同。第四十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日S5閉合，接觸器KM3通電吸合，KM3的主觸點閉合將電動機轉子繞組的第一級電阻切除，電動機串三級電阻開始起動；KM3的輔助常開觸點閉合，使繼電器KC1的電壓線圈通電，同時起動電流經電流互感器變換后加于電流繼電器KC1、KC2的電流線圈。盡管KC2的電流線圈中有電流接入，但因電壓線圈未接通而不能起作用。KC1將依據通過的電流的變化情況切除轉子回路的第二級電阻。繼電器KC1的具體動作過程分析如下：

KC1接入的起始階段，流過KC1的電流線圈的電流大第四十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日于整定電流，故KC1的觸點斷開，接觸器KM4不吸合，隨著電動機加速，起動電流逐步減小，當KC1的電流線圈的電流降低到整定值以下時，繼電器KC1的觸點閉合使接觸器KM4和中間繼電器KA1通電吸合。KA1通電吸合后，常開觸點KA1閉合自鎖了接觸器KM4所在的支路。接觸器KM4吸合后，主觸頭KM4閉合將第二級電阻切除；串聯在電壓線圈KC1支路的輔助常閉觸點KM4斷開，使繼電器KC1失電釋放（接觸器KM4通過中間繼電器KA1的自鎖依然保持吸合狀態）。上升Ⅳ擋，電動機工作在轉子回路串兩級電阻調速的運行狀態。第四十七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日④主令開關SA置于上升Ⅴ擋或Ⅵ擋時，觸點S2、S4、S5、S7、S8閉合。

S2、S4、S5、S7閉合，其作用與Ⅳ擋相同。

S8閉合，電流繼電器KC1、KC2將會配合動作，在KC1、KC2的共同作用下，控制電路將依據定子電流的大小分段自動切除全部串入的轉子電阻。KC1的動作過程與Ⅳ擋相同，KC2的動作過程分析如下：當KC1動作使KM4通電吸合后，由于串聯在繼電器KC2支路的輔助常開觸點KM4閉合，使繼電器KC2的電壓線圈通電，同時KM4的主觸頭閉合切除了第三級電阻。KM4的主觸頭切除第三級電阻的瞬間，電動機定子電流增大，此電流大于繼電器KC2的整定值，KC2不能動作，第四十八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日電動機定子繞組串最后一級電阻運轉，轉速將開始升高。隨著電動機轉速的升高，電動機定子電流逐漸減小，當定子繞組通過的電流小于KC2的整定值時，KC2動作。KC2的觸頭閉合接通了中間繼電器KA2和接觸器KM5的支路，使KA2和KM5吸合。KA2的吸合自鎖了KA2所在的支路。KM5的吸合，其主觸頭KM5切除了第三級電阻；輔助常開觸頭KM5接通了中間繼電器KA3，使KA3通電吸合。KA3吸合后，一是自鎖KA3所在的支路，二是使接觸器KM6吸合，切除最后一級電阻，使電動機運行在自然特性狀態。上升Ⅴ擋或Ⅵ擋，控制電路分段依次切除串在轉子回路的四級電阻，電動機運行在自然特性狀態。第四十九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日(3)下降控制過程①主令開關SA置于下降Ⅰ擋，觸點S4、S6閉合。

S6閉合，使渦流制動器WE接通，WE產生制動力矩調速。電流繼電器KC3得電吸合，KC3的常開觸頭閉合使接觸器KM7通電吸合，抱閘電磁鐵YA松閘。下降Ⅰ擋，電動機工作在定子不接電源，轉子在重力作用下沿重力方向運轉，通過渦流制動器制動減速的低速運行狀態。②主令開關SA置于下降Ⅱ擋或Ⅲ擋時，觸點S3、S4、S6閉合。

S3、S4閉合，使電動機下降，接觸器KM1和松閘接第五十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日觸器KM7通電，抱閘裝置松閘，電動機定子接通電源，電動機開始下降。

S6閉合，使變壓器T連接在電源上，渦流制動器產生制動力矩調速。下降Ⅱ擋或Ⅲ擋，電動機工作在轉子串全部電阻，渦流制動器通電產生制動力矩的低速運行狀態。③主令開關SA置于下降Ⅳ擋時，觸點S3、S4、S5閉合。

S3、S4閉合，使電動機下降，接觸器KM1和松閘接觸器KM7通電，作用同Ⅱ擋或Ⅲ擋狀態。

S5閉合，使接觸器KM3得電，KM3的主觸點閉合將電動機第一級電阻切除，電動機在轉子串三級電阻的情況下開始起動運行。第五十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日④主令開關SA置于下降Ⅴ擋時，觸點S3、S4、S5、S7閉合。

S3、S4、S5閉合，作用同Ⅱ擋或Ⅲ擋狀態。

S7閉合，使電流繼電器KC1的控制起作用。此時，電流繼電器KC1將根據電動機定子繞組電流的大小變化切除轉子回路的第二級電阻。其控制過程分析如下：KC1接入的起始階段，流過KC1電流線圈的電流大于整定電流，故KC1的觸點斷開，接觸器KM4不吸合。隨著電動機加速，起動電流逐步減小，當KC1電流線圈的電流降低到整定值以下時，繼電器KC1的觸點閉合，接觸器KM4和中間繼電器KA1通電吸合。KA1通電吸合后，使第五十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日KA1常開觸點閉合，自鎖了接觸器KM4所在的支路。接觸器KM4吸合后，閉合的主觸頭KM4將第二級電阻切除；而串聯在電壓線圈KC1支路的輔助常閉觸點KM4斷開，使繼電器KC1失電釋放（接觸器KM4通過中間繼電器KA1的自鎖依然保持吸合狀態）。下降Ⅴ擋，電動機工作在分段切除兩級轉子電阻、轉子回路串兩級電阻調速的運行狀態。⑤主令開關SA置于下降Ⅵ擋時，觸點S3、S4、S5、S7、S8閉合。

S3、S4、S5、S7閉合，作用同Ⅴ擋狀態。

S8閉合，使電流繼電器KC2工作。KC1、KC2將依次切第五十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日除四級電阻，KC1的控制過程與Ⅴ擋的情況相同。KC2的動作過程分析如下：當KC1動作使KM4通電吸合后，由于串聯在繼電器KC2支路的輔助常開觸點KM4閉合，使繼電器KC2的電壓線圈通電，同時KM4的主觸頭閉合切除了第三級電阻。KM4的主觸頭切除第三級電阻的瞬間，電動機定子電流增大，此電流大于繼電器KC2的整定值，KC2不能動作，電動機定子繞組串最后一級電阻運轉，轉速將開始升高。隨著電動機轉速的升高，電動機定子電流逐漸減小，當定子繞組通過的電流小于KC2的整定值時，KC2動作。KC2的觸頭閉合接通了中間繼電器KA2和接觸器KM5的支路，使KA2和KM5吸合。KA2的吸合自鎖了KA2所在的支路。KM5的吸合，其主觸頭KM5切除了第三級第五十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日電阻；輔助常開觸頭KM5接通了中間繼電器KA3，使KA3通電吸合。KA3吸合后，一是自鎖KA3所在的支路，二是使接觸器KM6吸合，切除最后一級電阻，使電動機運行在自然特性上。下降Ⅵ擋，控制電路分段依次切除串在轉子回路的四級電阻，電動機運行在自然特性上。第五十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.4塔式起重機控制電路

塔式起重機又稱塔吊，是常用的起重運輸機械。由于塔式起重機具有回轉半徑大、提升高度高、占地面積小、操作簡單、拆裝容易等優點，在多層、高層建筑的施工中得到了廣泛應用。4.4.1塔式起重機的分類及特點塔式起重機有很多分類方法，通常是按起重量大小和結構分類。

目前在建筑施工現場運用較多的是上回轉、自升、固定、平臂式塔吊。自升是指塔吊依靠自身的專門裝置，增、減標準節或整體爬升的塔吊。第五十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.4.2塔式起重機的組成與工作機構塔式起重機類型很多，不同類型的塔式起重機的構成及工作方式存在一些差異。QTZ80型塔式起重機為水平臂架、小車變幅、上回轉自升式。該機的最大工作半徑為55m；獨立式起升高度為46m，附著式起升高度可達150m。下面以QTZ80型塔式起重機為例，介紹塔式起重機的運行工藝與工作過程。第五十七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.11QTZ80型塔式起重機主體結構示意圖第五十八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日1塔式起重機的組成塔式起重機由金屬結構部分、機械傳動部分、電氣系統和安全保護裝置組成。電氣系統由電動機、控制系統和照明系統組成。2QTZ80塔式起重機的工作機構重物的運輸是通過操作控制開關，控制吊鉤提升機構、塔臂回轉機構和小車行走機構來實現的，塔身的升降是通過液壓頂升機構完成的。①提升機構提升機構負責垂直方向的運輸。為了提高生產效率，充分滿足施工要求，針對不同的起吊重量，提升第五十九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日機構的運行速度不同。提升機構的驅動電動機M3采用YZR2254/8滑環渦流制動電動機，工作時有5擋速度，分別為變極調速、轉子回路串電阻調速、液壓推桿渦流制動調速和渦流制動調速。圖4.12為提升機構實物圖。提升機構采用液壓推桿制動器制動，其制動器兼具調速功能。起動時液壓電動機M2由電動機M3的轉子繞組供電，該電壓低于M2的額定電壓，使制動器處于半制動狀態，高速運轉時由外接電源供電，制動器處于完全松閘狀態，斷電時制動機構處于制動鎖死狀態。渦流制動器在提升機構低速運轉時通電制動，實現調速。第六十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.12提升機構實物圖第六十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

提升機構設有力矩超限保護、提升高度限位保護和高速限重保護。當提升機構起吊的負載力矩超過允許值時，力矩超限保護動作，使提升機構斷電抱閘。為了防止沖頂事故，當起吊重物上升的高度超過允許范圍時，提升高度限位保護動作，使提升機構只能下降，不能上升。重載時，提升機構的運行速度不能太高；否則，高速限重保護將動作，使提升機構自動處于低速狀態。②回轉機構回轉機構負責在吊臂半徑平面范圍內運送重物，驅動電動機M5型號為YD1324/8/16，運行速度有三種，分別在4、8、16極下運行。

第六十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

制動方式為液壓推桿制動，液壓制動電動機為M4，M4通電時抱閘鎖死進行準確定位。回轉機構設有回轉角度限位保護。其保護分為兩級，一是臨界減速，二是極限斷電。當回轉機構轉動的角度超過臨界位置時，臨界限位保護裝置動作，此時回轉機構自動處于低速運轉狀態。回轉機構超過極限位置時，系統將斷電停車，以后只能反方向起動，直到離開極限位置后系統才能恢復正常狀態。③小車牽引機構小車牽引機構是載重小車變幅的驅動裝置，驅動電動機M6型號為YD1324/8/16，經由圓柱蝸輪減速器第六十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日帶動卷筒，通過鋼絲繩使載重小車分別以三種速度在起重臂軌道上來回變幅運動。牽引鋼絲繩一端纏繞后固定在卷筒上，另一端則固定在載重小車上。變幅時通過鋼絲繩的收、放來保證載重小車正常工作。小車牽引機構采用直流電磁制動器YB斷電抱閘制動，小車停止時抱閘鎖死。小車牽引機構設有前后臨近終點減速保護、前后終點極限保護和力矩超限保護。當小車行走至臨近終點時，臨近終點減速保護動作，小車自動從高速轉換到低速運轉；當小車行走到終點極限位置時，小車牽引機構將斷電抱閘，小車停止行走，以后小車只能反方向起動；由于起重機的最大允許負載是用最大力矩來第六十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日描述的，在不同的吊臂位置，同樣的重物負載力矩不同。因此，小車在運載重物前進時，可能出現力矩超限，當力矩超限時力矩超限保護裝置動作，系統將自動切斷向前支路，小車只能后退運行。圖4.13小車變幅機構示意圖第六十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.14小車變幅機構實物圖第六十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日④液壓頂升機構液壓頂升機構的工作主要靠安裝在爬升架內側面的一套液壓油缸、活塞、泵、閥和油壓系統來完成。當需要頂升時，由起重吊鉤吊起標準節，送進引入架，把塔身標準節與下支座的4個M45連接螺栓松開，開動電動機使液壓缸工作，頂起上部機構，操縱爬爪支持上部重量，然后收回活塞，再次頂升，這樣兩次工作循環可加裝一個標準節。第六十七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.15液壓頂升機構加節過程(a)升塔準備；(b)頂升作業；(c)加節作業第六十八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日3安全保護裝置

QTZ80設有吊鉤提升高度限位保護、小車幅度限位保護、力矩超限保護、回轉角度限位保護、零位保護、過載保護和短路保護等保護環節。①吊鉤提升高度限位為了防止吊鉤行程超越極限碰撞吊臂結構和觸地亂繩，在提升機構的卷筒另一端裝有提升高度限位器（多功能限位開關），高度限位器可根據實際需要進行調整。提升機構運行時，卷筒轉動的圈數也就是吊鉤提升的高度，通過一個小變速箱傳遞給行程開關。當吊鉤上升到預定的極限高度時，行程開關動作，切斷起升方向的運行。再次起動只能向下降鉤。圖4.17為吊鉤提升高度限位實物圖。第六十九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.16限位保護裝置安裝位置示意圖第七十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.17吊鉤提升高度限位實物圖第七十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日②小車幅度限位為了防止小車前進或后退發生越位和碰撞事故，在小車牽引機構旁設有限位裝置，內有多功能行程開關，小車運行到臂頭或臂尾時，碰撞多功能行程開關，小車將停止運行。再開動時，小車只能往吊臂中央運行。圖4.18為小車幅度限位實物圖。第七十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.18小車幅度限位實物圖第七十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日③力矩超限保護為了保證塔吊的起重力矩不大于額定力矩，塔吊設有力矩保護裝置。力矩保護裝置安裝在塔頂結構主弦桿上。塔吊負載時，主弦桿因負載產生變形。當載荷超過額定值時，主弦桿的變形通過放大桿的作用壓迫限位器觸頭，卷揚機的起升及變幅小車的向外運動將停止，這時只能將小車向內變幅方向運動，以減小起重力矩，然后再驅動提升方向。

第七十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日④回轉角度限位保護回轉機構的回轉角度超過限度時，將損壞電纜，因此必須限制吊臂回轉角度。其保護分為兩級，一是臨界減速，二是極限斷電。當回轉機構轉動的角度超過臨界位置時，臨界限位保護裝置動作，此時回轉機構自動處于低速運轉狀態；當超過極限位置時，回轉機構斷電抱閘，并只能反方向轉動。圖4.19為回轉角度限位保護實物圖。第七十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.19回轉角度限位保護實物圖第七十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日⑤零位保護塔吊開始工作時，必須先把控制起升、回轉、小車行走用的主令開關操作手柄置于零位，開啟電源后，塔吊各機構才能開始工作，這樣可以防止各機構在工作過程中突然掉電而再次來電引起的誤動作。⑥短路保護與過載保護各工作機構電源的引入，使用低壓斷路器作為短路保護與過載保護之用。為了防止提升機構過載，在提升機構中專門設置了限流保護裝置，當提升電動機內的電流超過額定值時，保護裝置迅速動作。第七十七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.4.3QTZ80型塔式起重機電氣控制電路分析前面對QTZ80型塔吊的各工作機構及保護作了介紹，對其工作過程也有了基本的了解，下面將對其控制電路進行詳細分析。1主電路分析圖4.20為QTZ80型塔式起重機主電路，M1是塔機自升系統液壓頂升電動機，M3是YZR2254/8滑環變極渦流制動電動機，用于起升重物，M2、M4為渦流制動電動機，M5、M6分別為塔臂回轉電動機和小車行走電動機，型號為YD1324/8/16，YB為直流磁力制動器。電源總開關QF1為DZ20100型低壓斷路器，可對主回路第七十八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日進行短路及過載保護。QF2、QF3、QF4、QF5分別為液壓頂升電動機、起升電動機、旋轉電動機、小車電動機主回路低壓斷路器，可分別對該回路進行短路及過載保護。1KM1為電源控制接觸器，控制頂升機構之外各機構的電源和控制電路的電源。FA為限流保護器，當提升電動機M3電流超過額定值時動作，切斷起升機構控制回路電源。第七十九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日4.20QTZ80型塔吊的主電路第八十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日(1)提升機構電動機的控制提升機構驅動電動機M3和液壓制動電動機M2使用10個接觸器控制它們的不同運行狀態，其中2KM3、2KM4控制上升和下降，運行中必有一個吸合。其余接觸器動作關系如下：①接觸器2KM1、2KM5、2KM6吸合，電動機M3定子繞組接成8極、轉子串兩級電阻；渦流制動器將接通電源制動；電動機M2的電源引自電動機M3轉子繞組，此時，作用在電動機M2上的實際電壓低于額定電壓，液壓推桿制動器處于半制動狀態。此時，電動機M3的軸上存在四個轉矩：一是電磁轉矩；二是液壓推桿制動器產生的制動轉矩；三是渦流制動器產生的制動轉矩；四是負載轉矩。在四個轉矩的共同作用下，電動機M3處于低速運轉狀態。第八十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日②接觸器2KM2、2KM5、2KM6吸合，電動機M3定子繞組接成8極、轉子串兩級電阻；作用在電動機M2上的電壓為額定電壓，液壓推桿制動器處于完全松閘狀態；渦流制動器有兩種情況，一是與電源連接產生渦流制動，二是斷開電源無渦流制動。渦流制動轉矩與負載轉矩共同作用或只有負載轉矩作用在電動機M3軸上，使電動機M3處于次低速運轉狀態。③接觸器2KM2、2KM5、2KM6、2KM9、2KM10吸合，電動機M3定子繞組接成8極；電動機M2接外部電源，液壓推桿制動器處于完全松閘狀態；渦流制動器不工作。只有負載轉矩作用在電動機M3軸上，使電動機M3處于較高速運轉狀態。第八十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日④接觸器2KM2、2KM6、2KM7、2KM8、2KM9、2KM10吸合，電動機M3定子繞組接成4極；電動機M2接外部電源，液壓推桿制動器處于完全松閘狀態；渦流制動器不工作。只有負載轉矩作用在M3軸上，使電動機M3處于高速運轉狀態。(2)小車變幅電動機的控制小車變幅機構電動機M6和直流電磁抱閘裝置由6個接觸器控制。接觸器4KM1、4KM2控制前進后退，運行中必有一個吸合,并使YB松閘。其余接觸器動作關系如下：①4KM3吸合，電動機M6接成△16極低速運行。②4KM4吸合，電動機M6接成Ｙ8極中速運行。③4KM6、4KM5吸合，電動機M6按2△4極接法高速運轉。第八十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日(4)液壓頂升機構電動機的控制液壓頂升機構驅動電動機M1，工作在塔吊頂升狀態，由接觸器1KM3控制。2控制電路控制過程分析圖4.21為QTZ80型塔吊的控制電路。圖4.21中1SB1為塔吊總起動按鈕，1SB2為總停車按鈕，1SB3為緊急停車按鈕；1SB4與1SB5分別為頂升機構停、起控制按鈕；主令開關SA1、SA2、SA3分別控制起升機構、回轉機構和小車變幅機構。(1)總電源控制過程合上低壓斷路器QF1、QF2、QF3、QF4、QF5，為系統起動做準備。在控制開關SA1、SA2、SA3手柄處于零位時，首先第八十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日合上控制線路總開關QS1，再按下總起動按鈕1SB1，此時，電流從一端經1SB3、1SB2、1SB1、SA1、SA2、SA3、1KM1流到另外一端，控制電源的接觸器1KM1得電吸合并自鎖，在力矩限位器1SQ1正常的情況下，接觸器1KM2也通電吸合，主回路和控制回路電源分別接通，塔吊處于待命狀態。電網斷電時，1KM1失電，主回路和控制回路電源被切斷。當恢復供電后，必須先將各控制開關返回零位，再按下總起動按鈕1SB1方可重新起動，實現了零電壓保護。第八十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日第八十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日(2)力矩限位控制過程如果力矩保護開關1SQ1處于正常閉合狀態，電源接觸器1KM1閉合，力矩保護接觸器1KM2吸合，小車行走(向前)和起升(上升)控制線路接通。當力矩超限時，1SQ1斷開，1KM2失電，這時增大力矩(小車向前或起吊向上)操作被停止，只能進行減小力矩(小車向后或吊鉤向下)操作，實現了力矩超限保護。在力矩減小到額定值范圍以內時，1SQ1復位，此時，小車變幅機構向前或提升機構向上操作仍不能進行，必須重新按下總起動按鈕1SB1才能恢復1KM2通電吸合狀態。第八十七頁，共一百零七頁，2022年，8月28日(3)提升機構控制過程提升控制主令開關SA1分別置于不同擋位，可用高低不同的速度起吊或下放重物。提升控制電路如圖4.22所示。為了清楚地描述提升控制電路的工作過程，下面將提升狀態的五個擋位對應的控制電路分解敘述。第八十八頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.22提升控制電路第八十九頁，共一百零七頁，2022年，8月28日①控制開關撥至上升Ⅰ擋，觸點S1、S3閉合，控制電路接通部分見圖4.23。接觸器2KM1吸合；力矩限制接觸器1KM2觸頭處于閉合狀態，接觸器2KM3得電；接觸器2KM6、2KM5先后得電。主線路中觸頭2KM6閉合，電動機M3轉子電阻全部接入；觸頭2KM1閉合，電動機M3轉子電壓加在液壓制動器電動機M2的定子繞組上，電動機M2上的電壓低于額定電壓，電動機M2處于半制動狀態；觸頭2KM5閉合，滑環電動機M3定子繞組按8極連接；觸頭2KM3閉合，電動機M3得電低速正轉(上升)；觸頭2KM1閉合，75號線端與201號線端接通，110V第九十頁，共一百零七頁，2022年，8月28日的交流電經橋式整流后供給渦流制動器，產生制動轉矩。在負載轉矩、液壓推桿制動器的半制動力矩、渦流制動器的制動力矩共同作用下，電動機M3在Ⅰ擋低速起動運轉。第九十一頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.23提升Ⅰ擋控制電路分解圖第九十二頁，共一百零七頁，2022年，8月28日②控制開關撥至上升第Ⅱ擋，觸點S2、S3、S7閉合，控制電路接通部分見圖4.24。當控制開關撥至第Ⅱ擋，S2、S3、S7閉合，觸點S1斷開，使接觸器2KM1斷電釋放，常閉觸頭2KM1復位；觸點S2閉合，使接觸器2KM2通電吸合；觸點S3閉合，使接觸器2KM3繼續通電吸合。主電路中觸頭2KM1斷開、2KM2閉合，使外部電源直接作用在液壓制動器電動機M2上，制動器完全松閘；觸點S7閉合，使渦流制動器繼續保持制動狀態；觸頭2KM5、2KM6依然閉合，電動機M3仍為8極接法。在負載力矩和渦流制動器的制動力矩共同作用下，電動機M3在Ⅱ擋速度下運轉。第九十三頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.24提升Ⅱ、Ⅲ擋控制電路分解圖第九十四頁，共一百零七頁，2022年，8月28日③控制開關撥至第Ⅲ擋，觸點S2、S3依然閉合，只有觸點S7斷開，觸點S7斷開使渦流制動器斷電，渦流制動解除，電動機M3仍為8極接法。此時，電動機在只有負載轉矩的作用下運轉。④控制開關撥至第Ⅳ擋，觸點S2、S3、S6閉合，此時，控制電路的分解圖如圖4.25所示。觸點S2、S3繼續閉合,使接觸器2KM2、2KM3、KM5、KM6依然通電吸合；觸點S6閉合，使接觸器2KM9、時間繼電器2KT1通電吸合。經過一段時間延時后，時間繼電器的延時閉合觸頭2KT1閉合，使接觸器2KM10通電吸合，進而使時間繼電器2KT2得電。電動機M3轉子串入的電阻R1、R2因2KM9和2KM10間隔一段時間后依次閉合先后被短接，電動機M3得到兩次加速。第九十五頁，共一百零七頁，2022年，8月28日圖4.25提升Ⅳ擋控制電路分解圖第九十六頁，共一百零七頁，2022年，8月28日

時間繼電器2KT2的延時閉合觸頭閉合，接通中間繼電器2KA1控制支路的一部分電路，由于觸點S5斷開，所以KA1并沒有吸合，2KT2延時觸頭的閉合只是為下一步改變電動機定子繞組接法實現高速運轉做好準備。⑤控制開關撥至第Ⅴ擋，觸點S2、S3、S5、S6閉合，圖4.26為該情況下控制電路的分解圖。觸點S2、S3繼續閉合，使接觸器2KM2、2KM3依然通電吸合，進而使KM5、KM6所在的回路依然連通；觸點S6閉合，使2KM9、2KM10、2KT1、2KT2依然通電吸合；但是，觸點S5的閉合使中間繼電器2KA1得電自鎖，中間繼電器2KA1的常閉觸頭動作，切斷了接觸器2KM5、2KM6所在的支路，接觸器2KM5、2KM6斷電釋放，其常閉觸頭復位使接觸器2KM8、2KM7相繼通電吸合。

第九