起重機應用畢業(yè)論文.doc

昆明工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)（專業(yè)技術）論文關于大功率可控硅無觸點接觸器在橋式起重機上的應用文獻綜述姓 名： 秦繼林 學 號： 2010116533 系 部： 冶金機電 專 業(yè)： 2010機電（夜大班） 年 級： 2010冶金機電 指導教師： 陶智仁 職 稱： 高級講師 關于大功率可控硅無觸點接觸器在橋式起重機上的應用文獻綜述一、研究的目的及實際的意義起重運輸機械應用于社會生產、商品流通和日常生活的各個領域。隨著生產規(guī)模的擴大，自動化程度的提高，起重運輸機械在現代化生產過程中應用越來越廣，作用愈來愈大。近年來國外一些專家指出，起重運輸工程技術是現代化工業(yè)中最薄弱，最迫切需要解決的領域之一，但也是最具潛力，最有發(fā)展前途的領域之一。正是由于起重運輸機械使用的廣泛性、基礎性和重要性，。因此起重運輸機械在我國的國民經濟發(fā)展中起著越來越重要的作用，為了避免發(fā)生不必要的意外，帶來不必要的麻煩和事故，這樣自己受罪不說，家人和親戚朋友也同樣受到心靈上的傷害，對起重機進行一些改善就誓在必行了。二、研究的主要觀點和研究的方法利用雙向可控硅能導通交流電的原理，用極小的電流觸發(fā)，但能控制幾百安，上千伏的電壓，這一特征，來解決行車（橋式起重機）因接觸器通斷大電流而被電流燒壞的故障。因為這一故障是很頻繁的，對行車的正常運行和生產效率的提高是一個很大的障礙。如果這一研究課題得以實現，對社會的經濟效益是很明顯的。三、參考文獻黃繼昌：常用電子元器件實用手冊人民郵電出版社。2008年版楊春燕：新特電子無器件應用手冊福建科學技術出版社。2007年版龔華生：元器件自學通電子出版社。2008年版張忠夫:機電傳動與控制,機械工業(yè)出版社。2001年版目錄一行業(yè)概況二:起重機在實際運行中存在的問題（現況把握） （1）（一） 產品性能不穩(wěn)定 （2）（二） 產品安全性差 （3）（三） 配套件供應不能滿足要求 （4）三:起重機存在問題的原因(原因分析) （5）（一）原因分析 （6）（二）設想的對策（用無觸點開關來代替接觸器） （7）四:無觸點開關（可控硅）的認識 （6）（一）可控硅的概念和結構 （6）（二）晶閘管的主要工作特性 （6）（三）可硅控的關斷條件（6）（四）雙向可控硅（5）（五）雙向可控硅參數符號（5）（六）雙可硅控的關斷條件（4）（七）雙向可控硅典型應用（5）五:起重機存在問題的解決方法(施實對策) （6）（一）現有行車的電路 （7）（一）改善后的行車電路 （5）六：結束語 （5）參考文獻 （6）關于大功率可控硅無觸點接觸器在橋式起重機上的應用【摘要】起重運輸機械在我國的國民經濟發(fā)展中起著越來越重要的作用，為了避免發(fā)生不必要的意外，帶來不必要的麻煩和事故，這樣自己受罪不說，家人和親戚朋友也同樣受到心靈上的傷害，對起重機進行一些改善就誓在必行了。起重機有這樣那樣的問題，我們不可能一一都能解決，我們只能從一方面入手或者說從其中的一個小問題入手來解決一點力所能及的問題。這就是我今天要研究的課題：就是用無觸點開關來代替接觸器控制行車運行，就是把現有的行車的接觸器用雙向可控硅來實現電路的能斷能力，從而解決現在行車的一個重大問題，但這只是一個設想！世上只有想不到的，沒有做不到的。只要我們肯努力就一定能實現。【關鍵詞】: 可控硅 無觸點 應用 行車車改造 對策關于大功率可控硅無觸點接觸器在橋式起重機上的應用一行業(yè)概況 起重運輸機械應用于社會生產、商品流通和日常生活的各個領域。隨著生產規(guī)模的擴大，自動化程度的提高，起重運輸機械在現代化生產過程中應用越來越廣，作用愈來愈大。近年來國外一些專家指出，起重運輸工程技術是現代化工業(yè)中最薄弱，最迫切需要解決的領域之一，但也是最具潛力，最有發(fā)展前途的領域之一。正是由于起重運輸機械使用的廣泛性、基礎性和重要性，使許多工業(yè)發(fā)達國家把起重運輸技術作為發(fā)展重點之一。而國際市場需求量的不斷增長更促進了這一領域的發(fā)展。我國國民經濟的發(fā)展也離不開起重運輸機械，各行各業(yè)的發(fā)展，都需要采用大量多品種、高質量、高可靠性的起重運輸機械。例如，發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)、交通運輸的裝卸系統(tǒng)、冶金行業(yè)的物料搬運系統(tǒng)、汽車工業(yè)的自動化輸送線和AGV系統(tǒng)、機械工業(yè)CIMS、FMS中的自動搬運系統(tǒng)和自動化立體庫、商業(yè)部門的商品配送和集散系統(tǒng)、機場車站和郵電部門的行包自動分揀和輸送系統(tǒng)等。因此起重運輸機械在我國的國民經濟發(fā)展中起著越來越重要的作用起重機在我們生活中不常用到，也不常說，但在有些地方卻經常見像集裝箱工廠，碼頭，港口，土地改造，等地方卻可以隨時看的到，起重機主要用在大型的重載物，建筑工程，土木建設工程，港口的重載物，和裝卸作業(yè)，起重機的種類有很多種，用于不同行業(yè)的起重機，門式起重機，橋式起重機，塔式起重機，單梁起重機，汽車起重機。起重機的用途有很多，尤其是吊載那些非常重的東西，那真的可是力大無窮呀，人是不能和他相比的，常常在港口呀，大的建筑無建造時，起重機發(fā)揮了非常大的作用，那些大大的重重的箱子，貨物等所要重量級的，人提不動，很多人抬也抬不動的，還有就是大的建筑工程，不管是要拆掉大的建筑群，還是重建大的建筑群，因為太大太高，人是無法夠得著，或是登上去太危險，或是建筑時一些東西，需要拿到很高層，而人又不能及時拿到或是拿不了，港口的集裝箱裝船，卸船時，又是需要這個大力士來完成，也只有這個大力士能解決了，只需要有人操作，按動需要上，需要下的按鈕，或是把好上面的方向盤，它就可以上下左右自由擺動了，想想這些人不能完成的東西，或是在一定限度上，人不能完成的！ 見起重機的出現給我們的生活中帶來了很大的方便，給那些需要他的地方帶來了很大的創(chuàng)造利益，但是任何東西，有利必有弊呀，由于起重機是個較為龐大的物體，在起重機作業(yè)時所占空間也是很大的，所以除非工作作業(yè)人員在現場，其他無相關人員最好不要輕易走到附近或是施工現場，以免發(fā)生不必要的意外，帶來不必要的麻煩和事故，這樣自己受罪不說，家人和親戚朋友也同樣受到心靈上的傷害！ 二:起重機在實際運行中存在的問題（現況把握）（一） 產品性能不穩(wěn)定 是設計、制造、安裝和使用存在問題的綜合反映。多種零部件性能與質量不過關，難以使整機水平提高。電氣控制功能少、性能不高、可靠性低，頻繁使用經常發(fā)生故障。起制動性能不好，影響操作。傳動部件噪音大、壽命短、缺乏自動保護與維護功能。產品裝配質量不過關，根據可靠性考核結果，近30故障是由裝配質量問題引發(fā)的。司機室操縱設備與設施比較簡陋，司機操作視野差、易疲勞、容易誤操作引發(fā)故障。起重運輸機械整體造型、焊接與制造的外觀質量、油漆等都存在差距。此外產品品種規(guī)格不全，有時造成用戶的不合理選用，從而引起故障頻繁。（二） 產品安全性差 與國外產品相比，我國大多數起重運輸機械缺少運行自動記錄裝置，無法給用戶提供準確信息對起重運輸機械及時維護、按時檢修、到時報廢。因而使起重運輸機械帶病運行、超壽命運行現象大量存在，極易造成事故隱患。此外，現有的安全保護裝置可靠性差，運行不久就性能下降，精度超標，故障頻繁，甚至影響起重運輸機械正常作業(yè)，許多用戶只能將安全保護裝置短接，起重運輸機械失去安全保護作用，會帶來不良后果。因此應更加關注起重運輸機械在長期運行過程中如何使安全保護裝置穩(wěn)定有效地工作，例如“黑匣子”技術、在線監(jiān)視技術和報警系統(tǒng)的完善是降低起重運輸機械事故的關鍵（三） 配套件供應不能滿足要求首先是電氣元器件及電控設備，其次是機構零部件如減速器、鋼絲繩等技術性能落后，質量不過關。異形鋼材、薄壁型材等原材料供應短缺，影響整機設計所需零部件和材料的選用，使整機水平難以提高。其中除了起重運輸機械行業(yè)自己能夠解決的外，還有許多方面需要其它部門協(xié)助解決。三:起重機存在問題的原因(原因分析)（一） 原因分析起重機有這樣那樣的問題，我們不可能一一都能解決，我們只能從一方面入手或者說從其中的一個小問題入手來解決一點力所能及的問題。天車在行駛的時候，接觸器頻繁的動作，大電流的通斷，對接觸器的觸點影響很大，好一點的接觸器幾個月就要更換一次，差一點的接觸器一個星期就被燒壞了，這樣的情況一般來講只會影響到生產，但是如果接觸器觸點被大電流燒得粘連在一起，事故就來了，因為這種情況之下，即使操作人員停止操作設備，行車還是不會停止，小則撞壞設備，大則出現工傷事故，這是我們不想看到的結果，現在的行車大部份都是使用接觸器通斷電路或是接觸器切除電阻來控制行車的，很少用到變頻器，不過使用變頻器是未來的方向。這是個過程，在這個過程沒有完成之前，有沒有一種好的辦法來防止接觸器被燒粘連而發(fā)生的工傷事故呢？（二）設想的對策（用無觸點開關來代替接觸器）這就是我今天要研究的課題：就是用無觸點開關來代替接觸器控制行車運行，就是把現有的行車的接觸器用雙向可控硅來實現電路的能斷能力，從而解決現在行車的一個重大問題，但這只是一個設想！世上只有想不到的，沒有做不到的。只要我們肯努力就一定能實現。四:無觸點開關（可控硅）的認識在對策施實前，先讓我介紹一下可控硅的原理，這樣更有助我們對無觸點開關的了解，和對這個課題認識。(一)可控硅的概念和結構晶閘管又叫可控硅。自從20世紀50年代問世以來已經發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關斷晶閘管、快速晶閘管，等等。今天大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導體材料組成的，有三個PN結，對外有三個電極圖2(a)：第一層P型半導體引出的電極叫陽極A，第三層P型半導體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號圖2(b)可以看到，它和二極管一樣是一種單方向導電的器件，關鍵是多了一個控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。（二）晶閘管的主要工作特性為了能夠直觀地認識晶閘管的工作特性，大家先看這塊示教板(圖3)。晶閘管VS與小燈泡EL串聯起來，通過開關S接在直流電源上。注意陽極A是接電源的正極，陰極K接電源的負極，控制極G通過按鈕開關SB接在3V直流電源的正極(這里使用的是KP5型晶閘管，若采用KP1型，應接在1.5V直流電源的正極)。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接，也就是說，給晶閘管陽極和控制極所加的都是正向電壓?，F在我們合上電源開關S，小燈泡不亮，說明晶閘管沒有導通；再按一下按鈕開關SB，給控制極輸入一個觸發(fā)電壓，小燈泡亮了，說明晶閘管導通了。這個演示實驗給了我們什么啟發(fā)呢? 這個實驗告訴我們，要使晶閘管導通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導通后，松開按鈕開關，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導通狀態(tài)。晶閘管的特點： 是“一觸即發(fā)”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導通?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導通，卻不能使它關斷。那么，用什么方法才能使導通的晶閘管關斷呢?使導通的晶閘管關斷，可以斷開陽極電源(圖3中的開關S)或使陽極電流小于維持導通的最小值(稱為維持電流)。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關斷。（三）可硅控的關斷條件由于可控硅只有導通和關斷兩種工作狀態(tài),所以它具有開關特性,這種特性需要一定的條件才能轉化,此條件見表1表1 可控硅導通和關斷條件狀態(tài) 條件 說明從關斷到導通 1、陽極電位高于是陰極電位2、控制極有足夠的正向電壓和電流兩者缺一不可維持導通 1、陽極電位高于陰極電位2、陽極電流大于維持電流兩者缺一不可從導通到關斷 1、陽極電位低于陰極電位2、陽極電流小于維持電流任一條件即可2、基本伏安特性可控硅的基本伏安特性見圖2圖2 可控硅基本伏安特性（四）雙向可控硅雙向可控硅又稱為雙向晶閘管普通晶閘管(VS)實質上屬于直流控制器件。要控制交流負載，必須將兩只晶閘管反極性并聯，讓每只SCR控制一個半波，為此需兩套獨立的觸發(fā)電路，使用不夠方便。雙向晶閘管是在普通晶閘管的基礎上發(fā)展而成的，它不僅能代替兩只反極性并聯的晶閘管，而且僅需一個觸發(fā)電路，是目前比較理想的交流開關器件。其英文名稱TRIAC即三端雙向交流開關之意1：構造原理盡管從形式上可將雙向晶閘管看成兩只普通晶閘管的組合，但實際上它是由7只晶體管和多只電阻構成的功率集成器件。小功率雙向晶閘管一般采用塑料封裝，有的還帶散熱板，外形如圖l所示。典型產品有BCMlAM(1A600V)、 BCM3AM(3A600V)、2N6075(4A600V)，MAC218-10(8A800V)等。大功率雙向晶閘管大多采用RD91型封裝。雙向晶閘管的主要參數見附表。雙向晶閘管的結構與符號見圖2。它屬于NPNPN五層器件，三個電極分別是T1、T2、G。因該器件可以雙向導通，故除門極G以外的兩個電極統(tǒng)稱為主端子，用T1、T2。表示，不再劃分成陽極或陰極。其特點是，當G極和T2極相對于T1，的電壓均為正時，T2是陽極，T1是陰極。反之，當G極和T2極相對于T1的電壓均為負時，T1變成陽極，T2為陰極。雙向晶閘管的伏安特性見圖3，由于正、反向特性曲線具有對稱性，所以它可在任何一個方向導通。 2：檢測方法下面介紹利用萬用表RX1檔判定雙向晶閘管電極的方法，同時還檢查觸發(fā)能力。1.判定T2極由圖2可見，G極與T1極靠近，距T2極較遠。因此，GT1之間的正、反向電阻都很小。在肦Xl檔測任意兩腳之間的電阻時，只有在G-T1之間呈現低阻，正、反向電阻僅幾十歐，而T2-G、T2-T1之間的正、反向電阻均為無窮大。這表明，如果測出某腳和其他兩腳都不通，就肯定是T2極。 ，另外，采用TO220封裝的雙向晶閘管，T2極通常與小散熱板連通，據此亦可確定T2極。2區(qū)分G極和T1極(1)找出T2極之后，首先假定剩下兩腳中某一腳為Tl極，另一腳為G極。(2)把黑表筆接T1極，紅表筆接T2極，電阻為無窮大。接著用紅表筆尖把T2與G短路，給G極加上負觸發(fā)信號，電阻值應為十歐左右，證明管子已經導通，導通方向為T1一T2。再將紅表筆尖與G極脫開(但仍接T2)，若電阻值保持不變，證明管子在觸發(fā)之后能維持導通狀態(tài)。(3)把紅表筆接T1極，黑表筆接T2極，然后使T2與G短路，給G極加上正觸發(fā)信號，電阻值仍為十歐左右，與G極脫開后若阻值不變，則說明管子經觸發(fā)后，在T2一T1方向上也能維持導通狀態(tài)，因此具有雙向觸發(fā)性質。由此證明上述假定正確。否則是假定與實際不符，需再作出假定，重復以上測量。顯見，在識別G、T1，的過程中，也就檢查了雙向晶閘管的觸發(fā)能力。如果按哪種假定去測量，都不能使雙向晶閘管觸發(fā)導通，證明管于巳損壞。對于lA的管子，亦可用RXl0檔檢測，對于3A及3A以上的管子，應選RXl檔，否則難以維持導通狀態(tài)。 （五）雙向可控硅參數符號參數符號說明: IT(AV)-通態(tài)平均電流 VRRM-反向重復峰值電壓IDRM-斷態(tài)重復峰值電流 ITSM-通態(tài)一個周波不重復浪涌電流VTM-通態(tài)峰值電壓IGT-門極觸發(fā)電流 VGT-門極觸發(fā)電壓IH-維持電流 dv/dt-斷態(tài)電壓臨界上升率di/dt-通態(tài)電流臨界上升率 Rthjc-結殼熱阻 VISO-模塊絕緣電壓 Tjm-額定結溫 VDRM-通態(tài)重復峰值電壓IRRM-反向重復峰值電流 IF(AV)-正向平均電流 （六）雙可硅控的關斷條件雙向可控硅第一陽極A1與第二陽極A2間，無論所加電壓極性是正向還是反向，只要控制極G和第一陽極A1間加有正負極性不同的觸發(fā)電壓，就可觸發(fā)導通呈低阻狀態(tài)。此時A1、A2間壓降也約為1V。雙向可控硅一旦導通，即使失去觸發(fā)電壓，也能繼續(xù)保持導通狀態(tài)。只有當第一陽極A1、第二陽極A2電流減小，小于維持電流或A1、A2間當電壓極性改變且沒有觸發(fā)電壓時，雙向可控硅才截斷，此時只有重新加觸發(fā)電壓方可導通。（七）雙向可控硅典型應用雙向晶閘管可廣泛用于工業(yè)、交通、家用電器等領域，實現交流調壓、電機調速、交流開關、路燈自動開啟與關閉、溫度控制、臺燈調光、舞臺調光等多種功能，它還被用于固態(tài)繼電器(SSR)和固態(tài)接觸器電路中。圖5是由雙向晶閘管構成的接近開關電路。R為門極限流電阻，JAG為干式舌簧管。平時JAG斷開，雙向晶閘管TRIAC也關斷。僅當小磁鐵移近時JAG吸合，使雙向晶閘管導通，將負載電源接通。由于通過干簧管的電流很小，時間僅幾微秒，所以開關的壽命很長.過零觸發(fā)型交流固態(tài)繼電器(AC-SSR)的內部電路。主要包括輸入電路、光電耦合器、過零觸發(fā)電路、開關電路(包括雙向晶閘管)、保護電路(RC吸收網絡)。當加上輸入信號VI(一般為高電平)、并且交流負載電源電壓通過零點時，雙向晶閘管被觸發(fā)，將負載電源接通。固態(tài)繼電器具有驅動功率小、無觸點、噪音低、抗干擾能力強，吸合、釋放時間短、壽命長，能與TTLCMOS電路兼容，可取代傳統(tǒng)的電磁繼電器。四:起重機存在問題的解決方法(施實對策)（一）現有行車的電路現在我們對可控硅特別是雙向可控硅有了一個了解，設想一下，我們把雙向可控硅來代替接觸器如下圖：（二）改善后的行車電路現在我們以控制小車運行為例說明雙向可控硅在行車上的應用，小車電機3M是一個4KW繞線型交流電機，分別有3K1控制其正轉，3K2控制其反轉，現在我們在3L1、3L2、3L3三條主電源線上接三個25A雙向可控硅（原來的接觸器是20A的）來代替20A的交流接觸器來控制小車的運行，SB1和SB2分別控制小車正反轉并且是連鎖功能，現在我們按下SB1（SB1和SB2分別是一個三對觸點的按鈕，這樣可以同時接通三個雙向可控硅）這時3KM1雙向可控硅組就被同時觸發(fā)，3M電動機正轉，小車向東運行。當松開SB1按鈕，這時就等于沒有了觸發(fā)電壓，交流電過零時，可控硅自行斷開，小車停止運行。同樣道理，按下SB2，3KM2可硅組被觸發(fā)成功，3M電機反轉，小車向西運行。松開SB2按鈕，3KM2可控硅組沒有了觸發(fā)電壓，根據雙向可控硅可關斷條件，交流電壓過零時自行關斷。小車停止運行。這只是理論上可行，實際上還沒做類似的實驗，不過我做過單個可控硅接交流電的實驗，和上述的動作原理是一樣的，所以我就設想把三個雙向可控硅并聯在一起來代替三相交流接觸器。如果可行，就可以推廣到行車所有用到交流接觸器的電路上去。四：結束語現代的技術日新月異，用現有的技術對舊有的設備進行改善，一：能大幅提高設備的效率，二：對舊設備進行改善可以節(jié)省能耗，從而保護了環(huán)境。三：對舊有設備的的改善在一定程度上降低了成本，而不用把舊設備報廢，經過改善后使舊設備達到現在使用的要求。通過對舊設備的改善可以提高我們對設備的認識，提高我們的業(yè)務能力，使我們能最大程度為社會服務。參考文獻黃繼昌：常用電子元器件實用手冊人民郵電出版社。2008年版楊春燕：新特電子無器件應用手冊福建科學技術出版社。2007年版龔華生：元器件自學通電子出版社。2008年版張忠夫:機電傳動與控制,機械工業(yè)出版社。2001年版致謝：曾經幫助過我陶智仁老師、張剛老師以及輔導過我的所有老師。13