关于汽车厂桥式起重机滑触线供电方案的研究

1 前言

桥式起重机作为冲压车间重要的生产设备之一，对起重机供电质量及可靠性提出了更高要求。随着汽车产业的高速发展，冲压车间大量采用桥式起重机进行模具、物料的搬运及更换。由于冲压车间占地面积较大，导致需要桥式起重机远距离运行，远距离作业时供电产生的电压降成为影响桥式起重机能否正常作业的重要因素。本文将对桥式起重机的耗电组成、远距离供电压降计算方法、供电方式、设备可靠性研究等问题进行研究。

2 桥式起重机耗电设备组成

桥式起重机一般采用滑触线和扁电缆结合的供电形式。滑触线用于冲压车间供电点到桥式起重机输电，扁电缆用于桥式起重机至各电动机及用电器输电。下面通过表1起重机功耗分析表对国内、外起重机耗电设施及元器件进行分析。

由表1中数据可以看出，起重机的耗电设备组成主要为起升电机及大车、小车行走电机。同一厂家不同级别起重机功率差异体现在大小车行走电机上，不同品牌同一型号起重机由于标准不同，行走电机功率大小选择及起升机构形式的不同是起重机功率差异较大的原因。

3 远距离桥式起重机供电压降计算

影响桥式起重机供电压降计算因素有电机负载持续率、安全滑触线的规格和供电点数量等。负载持续率是指设备能够满载工作时间的比率。2 台轨道长度 150 m，起升质量 50/20 t 的桥式起重机共线作业，以一般起升电动机负载持续率 40%，行走电机负载持续率25%为例进行研究。

3.1 工作电流计算

为了简化计算，采用工程上常用的综合系数法，表2为综合系数选取表。计算公式如下：

PC = KZ P∑

IC = PC ×1000KZ P∑ 3Ur cos φ = K′Z P∑

式中，PC 为工作功率；IC 为工作电流；KZ 为综合系数，取 0.38；为与综合系数相对应的电流系数( Ur =380 V，cosφ=0.5)，取 1.14；P 为在额定负载持续率下滑触线总功率；Ur为设备的额定电压；cosφ为功率因数，一般取 0.5。经计算得到，2 台起重机的工作电流为192 A。

为了验证滑触线路上的电压降是否在允许范围以内，需用峰值电流进行检验，峰值电流的计算公式如下:

Iif = IC + (Kst - KZ)·Ir. max

式中，Iif 为峰值电流；IC 为工作电流；Ir. max 为*大一台电动机额定电流；KZ 为综合系数；Kst 为*大一台电动机起动电流倍数，变频电机取1.5。经计算得出，2 台起重机启动工作的峰值电流为229.76A。

3.2 供电压降核算

随着起重机电机、变频技术、线缆制造工艺的提升等技术的发展，电压降的分配可达到:起重机内部为2%～3%，电源线为3%～5%，滑触线为8%-10%。综上，滑触线电压降不超过 8%。交流滑触线的电压降 ΔU% 按下式计算:

ΔU% = 3 × 100Ijf LZ Un

式中，Un 为额定电压；Ijf 为峰值电流；L为滑触线的长度；Z为滑触线的阻抗。

滑触线的计算长度与滑触线总长和滑触线供电点数量有关。图1为单点供电，图2为两点供电。

由图 1 可知，单点供电时，滑触线*佳供电点位置在中点位置时，如图1b所示，滑触线的计算长度为 L/2，压降*低；两点供电时，滑触线*佳供电点位置在滑触线两端点偏 L/6 处，如图 2b 所示，滑触线的计算长度为 L/6；根据起重机轨道有效长度150 m 及选用安全滑触线计算可知，滑触线计算长度不大于100 m，需采用两点供电方案。

4 桥式起重机供电方式的选择

桥式起重机的电源要求输入的额定电压为AC380V（上下浮动10%），频率为工频50 Hz，考虑车间输电压降，车间现场配电柜实际供电电压为400 V。图3为起重机供电图原理，对冲压车间主线同一条轨道上有2台起重机的双点供电图进行分析。

图 3 中两台有效轨道长度为 150 m，跨度为30.99 m,双梁桥式起重机起升质量 50/20 T，为 L/6轨道处两点供电方式。图 3 中对起重机的维修区与安全区进行了划分，并对每段区域的供电控制分别配置了空气开关 Q11、Q12、Q21、Q22，保障了起重机日常点检及维护安全、便捷。

5 供电可靠性研究

供电可靠性研究从元器件可靠性分析、控制系统可靠性分析、供电系统可靠性分析三部分分析。元器件和控制系统可靠性分析如表 3 和表 4所示。

5.1 供电系统可靠性分析

分工界面：业主提供插接箱或配电柜，并负责接至分包商配电箱上口施工及线缆、桥架、线管等；承包商负责配电箱及其内部元器件的购买及安装，并负责完成2个维修区的规划、施工。

为冲压车间 2 台 A6 起重机设置 2 个维修区，便于其中一台起重机故障时，另一台起重机在不切断总电源的情况下继续正常工作，保证设备供电可靠性。

6 结束语

桥式起重机在汽车行业广泛应用，本文通过对桥式起重机的耗电组成、远距离供电压降计算方法、供电方式、供电可靠性研究等进行分析，为后续研究起重机采用接触线供电方式的普及做出一定的指导及借鉴意义。