1 前言

橋式起重機(jī)作為沖壓車間重要的生產(chǎn)設(shè)備之一，對起重機(jī)供電質(zhì)量及可靠性提出了更高要求。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，沖壓車間大量采用橋式起重機(jī)進(jìn)行模具、物料的搬運(yùn)及更換。由于沖壓車間占地面積較大，導(dǎo)致需要橋式起重機(jī)遠(yuǎn)距離運(yùn)行，遠(yuǎn)距離作業(yè)時(shí)供電產(chǎn)生的電壓降成為影響橋式起重機(jī)能否正常作業(yè)的重要因素。本文將對橋式起重機(jī)的耗電組成、遠(yuǎn)距離供電壓降計(jì)算方法、供電方式、設(shè)備可靠性研究等問題進(jìn)行研究。

2 橋式起重機(jī)耗電設(shè)備組成

橋式起重機(jī)一般采用滑觸線和扁電纜結(jié)合的供電形式?；|線用于沖壓車間供電點(diǎn)到橋式起重機(jī)輸電，扁電纜用于橋式起重機(jī)至各電動(dòng)機(jī)及用電器輸電。下面通過表1起重機(jī)功耗分析表對國內(nèi)、外起重機(jī)耗電設(shè)施及元器件進(jìn)行分析。

由表1中數(shù)據(jù)可以看出，起重機(jī)的耗電設(shè)備組成主要為起升電機(jī)及大車、小車行走電機(jī)。同一廠家不同級別起重機(jī)功率差異體現(xiàn)在大小車行走電機(jī)上，不同品牌同一型號起重機(jī)由于標(biāo)準(zhǔn)不同，行走電機(jī)功率大小選擇及起升機(jī)構(gòu)形式的不同是起重機(jī)功率差異較大的原因。

3 遠(yuǎn)距離橋式起重機(jī)供電壓降計(jì)算

影響橋式起重機(jī)供電壓降計(jì)算因素有電機(jī)負(fù)載持續(xù)率、安全滑觸線的規(guī)格和供電點(diǎn)數(shù)量等。負(fù)載持續(xù)率是指設(shè)備能夠滿載工作時(shí)間的比率。2 臺軌道長度 150 m，起升質(zhì)量 50/20 t 的橋式起重機(jī)共線作業(yè)，以一般起升電動(dòng)機(jī)負(fù)載持續(xù)率 40%，行走電機(jī)負(fù)載持續(xù)率25%為例進(jìn)行研究。

3.1 工作電流計(jì)算

為了簡化計(jì)算，采用工程上常用的綜合系數(shù)法，表2為綜合系數(shù)選取表。計(jì)算公式如下：

PC = KZ P∑

IC = PC ×1000KZ P∑ 3Ur cos φ = K′Z P∑

式中，PC 為工作功率；IC 為工作電流；KZ 為綜合系數(shù)，取 0.38；為與綜合系數(shù)相對應(yīng)的電流系數(shù)( Ur =380 V，cosφ=0.5)，取 1.14；P 為在額定負(fù)載持續(xù)率下滑觸線總功率；Ur為設(shè)備的額定電壓；cosφ為功率因數(shù)，一般取 0.5。經(jīng)計(jì)算得到，2 臺起重機(jī)的工作電流為192 A。

為了驗(yàn)證滑觸線路上的電壓降是否在允許范圍以內(nèi)，需用峰值電流進(jìn)行檢驗(yàn)，峰值電流的計(jì)算公式如下:

Iif = IC + (Kst - KZ)·Ir. max

式中，Iif 為峰值電流；IC 為工作電流；Ir. max 為*大一臺電動(dòng)機(jī)額定電流；KZ 為綜合系數(shù)；Kst 為*大一臺電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流倍數(shù)，變頻電機(jī)取1.5。經(jīng)計(jì)算得出，2 臺起重機(jī)啟動(dòng)工作的峰值電流為229.76A。

3.2 供電壓降核算

隨著起重機(jī)電機(jī)、變頻技術(shù)、線纜制造工藝的提升等技術(shù)的發(fā)展，電壓降的分配可達(dá)到:起重機(jī)內(nèi)部為2%～3%，電源線為3%～5%，滑觸線為8%-10%。綜上，滑觸線電壓降不超過 8%。交流滑觸線的電壓降 ΔU% 按下式計(jì)算:

ΔU% = 3 × 100Ijf LZ Un

式中，Un 為額定電壓；Ijf 為峰值電流；L為滑觸線的長度；Z為滑觸線的阻抗。

滑觸線的計(jì)算長度與滑觸線總長和滑觸線供電點(diǎn)數(shù)量有關(guān)。圖1為單點(diǎn)供電，圖2為兩點(diǎn)供電。

由圖 1 可知，單點(diǎn)供電時(shí)，滑觸線*佳供電點(diǎn)位置在中點(diǎn)位置時(shí)，如圖1b所示，滑觸線的計(jì)算長度為 L/2，壓降*低；兩點(diǎn)供電時(shí)，滑觸線*佳供電點(diǎn)位置在滑觸線兩端點(diǎn)偏 L/6 處，如圖 2b 所示，滑觸線的計(jì)算長度為 L/6；根據(jù)起重機(jī)軌道有效長度150 m 及選用安全滑觸線計(jì)算可知，滑觸線計(jì)算長度不大于100 m，需采用兩點(diǎn)供電方案。

4 橋式起重機(jī)供電方式的選擇

橋式起重機(jī)的電源要求輸入的額定電壓為AC380V（上下浮動(dòng)10%），頻率為工頻50 Hz，考慮車間輸電壓降，車間現(xiàn)場配電柜實(shí)際供電電壓為400 V。圖3為起重機(jī)供電圖原理，對沖壓車間主線同一條軌道上有2臺起重機(jī)的雙點(diǎn)供電圖進(jìn)行分析。

圖 3 中兩臺有效軌道長度為 150 m，跨度為30.99 m,雙梁橋式起重機(jī)起升質(zhì)量 50/20 T，為 L/6軌道處兩點(diǎn)供電方式。圖 3 中對起重機(jī)的維修區(qū)與安全區(qū)進(jìn)行了劃分，并對每段區(qū)域的供電控制分別配置了空氣開關(guān) Q11、Q12、Q21、Q22，保障了起重機(jī)日常點(diǎn)檢及維護(hù)安全、便捷。

5 供電可靠性研究

供電可靠性研究從元器件可靠性分析、控制系統(tǒng)可靠性分析、供電系統(tǒng)可靠性分析三部分分析。元器件和控制系統(tǒng)可靠性分析如表 3 和表 4所示。

5.1 供電系統(tǒng)可靠性分析

分工界面：業(yè)主提供插接箱或配電柜，并負(fù)責(zé)接至分包商配電箱上口施工及線纜、橋架、線管等；承包商負(fù)責(zé)配電箱及其內(nèi)部元器件的購買及安裝，并負(fù)責(zé)完成2個(gè)維修區(qū)的規(guī)劃、施工。

為沖壓車間 2 臺 A6 起重機(jī)設(shè)置 2 個(gè)維修區(qū)，便于其中一臺起重機(jī)故障時(shí)，另一臺起重機(jī)在不切斷總電源的情況下繼續(xù)正常工作，保證設(shè)備供電可靠性。

6 結(jié)束語

橋式起重機(jī)在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用，本文通過對橋式起重機(jī)的耗電組成、遠(yuǎn)距離供電壓降計(jì)算方法、供電方式、供電可靠性研究等進(jìn)行分析，為后續(xù)研究起重機(jī)采用接觸線供電方式的普及做出一定的指導(dǎo)及借鑒意義。