1、起重運輸機械的供電方式和設計起重運輸機械的種類很多，它包括橋式起重機、門式起重機、港口起重機，專用起重機、單梁起重 機、電動葫蘆、堆料取料機以及各種在地面軌道上行駛的各種電動車輛等等。對這些起重運輸機械的供電 方式，一般都是采用滑觸線或軟電纜的供電形式。一、 滑觸線供電方式 滑觸線是各種橋式起重機，門式起重機等使用最為普遍的一種供電方式，常用的滑觸線型式有下列幾種。1角鋼滑觸線，這是我國過去幾十年來廣泛使用的一種滑觸線型式，其優點是能節省有色金屬消耗量和結構堅固耐磨，其缺點是電能損耗大，施工困難，運行時因接觸不良會有火花產生，尤其是 對一些大噸位起重機，其負荷電流很大，采用角鋼滑觸線因受線路阻

2、抗大的限制，往往要加很大 截面的鋁輔助線，但鋁輔助線載面增大到某一截面時（如80×6mm2 的扁鋁），因三根滑觸線之間的相間距離不能減少，如繼續增大鋁輔助線的載面，其阻抗值減小甚微。因此對大噸位起重機的 滑觸線不得不采用多點分段供電或采用三芯電纜作輔助線來滿足起動時對電壓降的要求，這樣的 供電方式不但增加了電纜線路的消耗量，還在滑觸線路上增加許多連接點，使故障的可能性增加， 隨著引進技術的增多，各種新型滑觸線在寶鋼一、二期工程中被普遍采用。2剛性滑觸線：這是一種以銅作為導電材料，鋼材作為加強材料，敷設在在絕緣子上的滑觸線。一般是根據載流量的大小將銅材嵌裝在輕軌上或將溝型銅線用鋼制夾板

3、夾緊，然后在固定在絕緣子 上。剛性滑觸線的載流量和導電體的載面積都比較大，其導電體的載面積一般為 70540mm2 額定 電流為 3001850A ，最高溫度為 95C，具有很好的耐觸性能， 在惡劣的條件下使用時其性能也不會 降低，能保證有較長的壽命，且具有很高的機器強度，不會變形和彎曲，也不易出現斷線等現象。 這種滑觸線是安裝在瓷瓶上的，所以安裝和維護都比較簡單。剛性滑觸線的用途最廣，可廣泛用 作各種不同噸位起重機的滑觸線，尤其是對一些大容量起重機和高溫多塵場所更為適用，其電壓 也可提高到 3KV ，如寶鋼煉鋼場內的 440 噸起重機就是采用電壓為 3KV 的剛性滑觸線。對 380V 電壓的

4、起重機，如果負荷電流很大，采用剛性滑觸線的線路電壓降超過允許值時，只在剛性滑觸 線上添加二根不同相序的輔助線后，其阻抗值即可成倍地降低，使線路電壓降減小到允許值之內。下面是寶鋼工程中一臺 150/70 噸橋式起重機的線路電壓降計算數據；供電電壓為380V ，計算負荷電流為 I=1140A ，要求起重機在正常工作時的總電壓降不超過5%。電源線路：線路長度： L 1=190m電源電纜規格： SHVV-600 ， 4（3×250）mm2電源電纜載流量：4× 310A=1240A電源電纜阻抗（在cos =0.8 時）： Z 1=0.1210/4=0.0302 /km電源線路電壓降U

5、1= 3 IL 1Z 1= 3 ×1140×0.19×0.0302=11.33V 滑觸線路：滑觸線規格： 240mm 2 剛性滑觸線2輔助線規格： SHVV-600 ，2×150 mm2額定載流量： 1350A滑觸線計算長度： L2=60m滑觸線合成阻抗（在 cos =0.8 時）：Z2=0.0566/km滑觸線路電壓降 U2= 3IL 2Z2= 3 × 1140× 0.06× 0.0566=6.7V總的線路上電壓降百分值： u=U1 U238011.33 6.73804.7%小于電壓降允許值 5% 剛性滑觸線的安裝方式有上

6、部滑觸和側面滑觸兩種形式，側面滑觸方式可以縮小三根滑觸線之間的距 離，可使線路阻抗降低，寶鋼工程中多數采用這種形式。剛性滑觸經的另一種安裝形式為上部滑觸方式，起重機上的集電刷在滑觸線上部滑動時接觸比較良 好，這對舊有的角鋼滑觸線更換為剛性滑觸線時，可以利用舊有的滑觸線支架，更換比較容易。剛性滑觸線也可以安裝在起重機的上部屋架上，集電刷在下部采用下面滑觸的方式，總之剛性滑觸 線的安裝方式比較靈活，可根據要求，采用不同的安裝方式，如港口起重機所用的滑觸線就是將剛性滑觸 線安裝在地溝內使用。剛性滑觸線的載流量可從 300a 到 1850a，如還要求有更大載流量的滑觸線時，目前國內已能生產 3000a

7、 的滑觸線。剛性滑觸線的優點是動態穩定性好，因為它是同角鋼滑觸線一樣直接固定在瓷瓶上的，只要選擇足 夠強度的截面積和支持點間的距離 （一般為 3m距離一個支持點） ，在最大三相短路電流的沖擊下均能滿足 動穩定的要求，這是剛性滑觸線最大優點。剛性滑觸線的支持點距離一般均為3m，這和過去常用的角鋼滑觸線支持點距離相同。對于支持點距 離，日本標準為不超過 3m，德國標準為不超過 2.5m ，這是根據滑觸線的結構強度來確定的。剛性滑觸線也同角鋼滑觸線一樣必需裝設溫度補償裝置，即每隔一定長度在兩段滑觸線之間用軟銅 線連接。溫度補償裝置德國為每隔 3542m 安裝一個（滑觸線每段標準供貨長度為7m），日本

8、在設計中按1824m 安裝一個溫度補償裝置（滑觸線每段標準供貨長度為 6m）。剛性滑觸線的相間距離按滑觸線的安裝方式確定。我國過去的滑觸線標準安裝圖集中均為上部滑觸 方式，相間距離為 350mm 。日本在寶鋼工程中對 380V 電壓的滑觸線相間距離為 400m，對于 3KV 電壓的 滑觸線相間距離為 450mm 。德國引進的滑觸線為側面滑觸，相間距離為200mm。 剛性滑觸線在寶鋼工程中使用很廣，如煉鋼，連鑄，初軋以及無縫鋼管等主要生產車間的滑觸線均采用剛性滑觸線。3安全式滑觸線，這種滑觸線是將異形銅材或鋁材作為導電體，安裝在 PVC 塑料制成的護罩內，起重機上的集電器從下方伸入護罩內同導電體

9、滑觸，沒有導電體裸露在外，所以稱安全式滑觸線。集電器 采用萬向型撓性結構，滑觸線與廠房結構也不是剛性連接，因此集電器上的電刷可以同滑觸面保持良好的 接觸，此外，導電體外部有絕緣護罩保護，滑觸面不會積灰，可以確保接觸良好。安全式滑觸線不論在戶 內還是戶外，均可使用，還可制成彎曲段供電動葫蘆等在彎道上運行。安全式滑觸線的另一優點是滑觸線路上的電壓降小，從而可以節省運行時的電能損耗，這是因為 這種滑觸線的相間距離很小，最小的相間距離僅18mm，最大也不超過 150mm ，所以其線路阻抗也就能降低，從而使電壓降降低。安全式滑觸線的型式很多，大體上可分為分相式和集合式兩類，簡單介紹于下：a. 分相式安全

10、滑觸線，這是將每相滑觸線分別安裝在單獨的保護罩內，各相之間互相分開，如要加裝 接地用滑觸線時，只要加裝一條相同的滑觸線即可。在寶鋼二期工程中的熱連軋廠和冷軋廠所有的橋式起 重機用滑觸線均是安裝這種滑觸線，其額定負荷電流最大可達 2000A 。現在國內已有多家滑觸線專業制造 廠能生產這種滑觸線，其額定電流值，為 200A2000A ，可供選用。國內生產的安全滑觸線其導電材料為 “H”型鋁材，并在下方鑲嵌一條“”形不銹鋼帶，集電器直接與表面光滑的不銹鋼帶接觸，所以耐磨 性以能良好。安全滑觸線一般都由制造廠配套提供各種專用附件，安裝時可直接將滑觸線懸吊在同廠房相連的結構 上，所占空間位置小，安裝調整

11、十分方便。分相式安全滑觸線的相間距離一般為80mm，當額定電流超過 1000A 時，其相間距離為 150mm。分相式安全滑觸線的支持點距離需根據滑觸線的截面積或額定電流值來確定，一般為1.02.0m ，當采用額定電流超過 1000A 的滑觸線時，其支持點距離可擴大到2.5m。因為安全式滑觸線的優點很多，所以國內各滑觸線制造廠紛紛建立，在吸收國外產品技術的基礎上征 稅各種規格的安全式滑觸線，供各設計單位選用，但有的制造廠樣本中提供的數據難以滿足設計人員50校驗線路電壓降和動穩定性能的計算要求。當然，對一般小噸位起重機的滑觸線路來說，負荷電流很 小，可以不進行校驗，但是，對大噸位起重機，如煉鋼廠的

12、起重機是主要的生產設備，一般均在 噸以上，且負荷率很高，對這樣的滑觸線路來說，如果滑觸線的供電點距電源很近或直接從動力變壓 器二次側通過低壓配電屏上的開關直接供電，則供電線路上的阻抗很小，就必須校驗在發生三相短路 時滑觸線的動穩定性，能否耐受低壓系統中三相短路電流的沖擊，確保滑觸線不致損壞。如果滑觸線 的供電點距電源很遠，則供電線路上的阻抗較大，就必須校驗起重機在工作時線路上的電壓降是否在 允許值的范圍以內，所以這就要求滑觸線制造廠提供正確的交流阻抗值（/km ），或導電材料的載面積和外形尺寸供設計人員進行計算。在校驗動穩定性能時，制造廠應提供滑觸線的彎曲應力和抗彎矩 數據，然后設計人員根據相

13、間距離和支持點間距離來進行三相短路沖擊電流驗算，是否大于短路點處 的系統短路電流。所以校驗動穩定性能決不是象有的國內制造廠樣本中提供的以滑觸線額定電流 50 倍那樣的數據來驗算。下表為參考國外有關資料，考慮在各種不同的截面，相間距離和支持點距離時 計算的三相短路電流參考值。分相式安全滑觸線耐受三相短路電流參考表額定電流相間距離支持點距離相當于銅導體截面名稱(mm2)（a）（ mm ）（ mm ）三相短路電流 （ka）分相式安全2550902004510004.525.64752002005309015006.0812.4滑觸線1505003301000130200012.1524.3b、集合式

14、安全滑觸線，這是一種將多根導電體集合安裝在一個金屬或塑料的罩殼內的滑觸線。導電體 安裝在罩殼的兩側或頂部， 根數可根據需要而定， 一般安裝 37 根。 集電器安裝在配合緊湊 ,滑動靈活的小 車上， 隨著運輸設備的移動，拖著集電器上的電刷與導電體接觸，每根導電體之間的距離為 1824mm，所以阻抗值很低，這對降低線路損耗非常有利。集合式安全滑觸線一般用于小容量的起重運輸設備；如作為地面運輸小車，電動葫蘆等的供電滑觸 線，并可在彎道上運行，最小曲率半徑為900mm ，戶內及戶外均可使用。集合式安全滑觸線的導電體材料均為銅，截面積為 1070mm2 ，額定電流為 50300A ，支持點距離 為 2m

15、 。制造廠交貨標準長度為 4m 。罩殼有塑料和鍍鋅鋼板兩種，供用戶選用。寶鋼熱軋廠將熱軋帶卷送往冷軋廠的運輸車就是采用罩殼為 2mm 鍍鋅鋼板有 57 根導體、相間距離 為 24mm 的集合式安全滑觸線。熱軋帶卷為環狀單向運輸線，十余輛運輸車按單一方向將帶卷送往冷軋廠 堆料間，整個運輸線全長超過 1km，滑觸線安裝在圍墻內側的地面上，為了在必要時讓車輛通過運輸線， 在通道口的一段滑觸線可以抬起讓車輛通過， 運行十分安全可靠， 目前國內已有多家制造廠生產類似產品。軟電纜供電方式采用軟電纜向起重運輸設備供電是一種普遍采用的方式，過去，一般都是采用園形軟電纜向小型起重機、 電動葫蘆和電動運輸車等小容

16、量負荷供電， 但結構型式比較單調、 運行距離短， 用途受到很大限制。在寶鋼工程中引進了許多種用軟電纜向起重運輸設備供電的型式，首先是普遍采用了扁形軟電纜，電纜的 芯數和截面可隨需要而定，同一根軟電纜中既有動力線，也有控制線，防護層也可根據環境確定，如煉鋼 廠內向鋼水包車供電的軟電纜，其外護層可包纏細鋼絲和石棉層，以防鋼水噴濺損壞軟電纜。扁形軟電纜 工作時不會象園形軟電纜那樣纏絞在一起，從而提高了使用壽命。軟電纜還可以提高電壓等級向大容量負 荷供電，寶鋼原料場所有的堆、取料機，就是采用 3KV 扁形軟電纜供電的。此外，在起重機上從大車向 小車送電的線路絕大多數均是采用扁形軟電纜，所以軟電纜的用途

17、是十分廣闊的。現在國內電纜制造廠也 開始生產扁形軟電纜，就是 3KV 的扁形軟電纜也能生產出來的。現將幾種常用的軟電纜供電方式，簡單 介紹于下：1 懸掛式：各種起重機或電動運輸車輛均可采用懸掛式軟電纜供電，最簡單也是過去常用的方式是 將一根鋼繩在兩端拉緊，軟電纜用鋼圈或瓷環套在鋼繩上的方式向起重運輸設備供電，現在普遍使用的是 將軟電纜分段吊掛在一個帶輪子的電纜小車上，小車在形導軌上或 I 字鋼導軌上滑行，這些導軌同起重 機的軌道平行，起重機前進時拉著一個個電纜小車前進，后退時推著一個個電纜小車后退，將軟電纜收攏 在一起。采用軟電纜給起重機供電的缺點是每一臺起重機要專用一根電纜，如同一跨度內有二

18、臺起重 機時必須從兩端分別向每臺起重機供電，若同一跨度內有三臺或三臺以上起重機時，供電就比較困難了， 當然也可以將軟電纜懸掛在起重機的另一側或通過設在端部的起重機再向中間的起重機供電，但這樣做勢 必增加供電線路或軟電纜的長度，所以對橋式起重機來就，不如滑觸線靈活。采用軟電纜供電的方式，一般都是用于無法安裝滑觸線的地方，也有為了施工安裝方便，如對年運 行時間不長的檢修用起重機，往往也采用軟電纜供電。此外，對一些大噸位起重機，如煉鋼廠內的鑄錠起 重機，噸位均在 300 噸以上，單臺起重機裝機容量均在 1000KW 以上，在日本對這樣大的起重機往往在起 重機上裝有降壓變壓器，滑觸線可以采用 3KV

19、供電。在德國，對大噸位起重機仍是采用 380V 電壓的電動 機，因為過去西德政府規定起重機供電電壓不能大于 500V ，（現在德國提供的報價中，已采用 3KV 電壓 向起重機供電） 。因此為了滿足線路電壓降不超過允許值，就采用軟電纜來供電，因為軟電纜的感抗值比 滑觸線小得多，也不隨截面積成比例變化，例如日本生產的 600V 三芯普通電纜，當截面積從 2mm2 到 325mm 2 間，電阻值的變化范圍為 11.6420.076/km，而感抗值的變化，范圍僅為 0.09920.0728 /km。 所以只要選用足夠大的導體載面積和根數，是能夠把電壓降限制在允許值以內的。下表說明軟電纜供電方 式比滑觸

20、線供電方式的電壓降要小：假定計算負荷電流為 1200A ，起重機運行的計算長度為 200m，要求線路電壓降小于 5%（不考慮 電源線路部分的電壓降） ，比較采用型鋼滑觸線，剛性滑觸線、帶輔助線的低阻抗滑觸和軟電纜幾種供電 方式時的電壓降計算結果列于下表：計算電流為 1200A 滑觸線計算長度為 200m 對各種型式的滑觸線電壓降 u%名稱規格額定電流 A計算電流 A計算長度 m相間距離 mm阻抗 IA/km電壓降 u%滑觸線制造廠型鋼滑觸線角鋼 50× 50× 5 輔助149012002003800.1495164%線扁鋁 100× 6設計手冊表 30-21鋼性滑

21、觸線F45/600 銅 600mm2143212002001500.167518.3%德國 VAHLE鋼性滑觸線銅 540mm 2164012002004000.248527.2%日本古河H 型安全滑觸線銅 081317125012002001500.12713.9%德國 Wamofler低阻抗滑觸線鋼性滑觸線 340 mm2 輔助電纜 2×150 mm2152012002004000.04625.05%日本日立軟電纜軟電纜 4(3×250 mm2> 12001200200-0.124/4=0.0313.39%從上表可以看出采用軟電纜供電的電壓降最小，其次為低阻抗滑觸

22、線，其它型式的滑觸線都無法滿足電壓降的要求，但是軟電纜供電方式投資太高，且安裝困難，目前的趨勢是對太容量起重機采用 3KV 滑觸線供電。2, 卷筒式： 對一些在地面上行駛的電動運輸車或起重機等，在無法采用滑觸線供電時， 往往采用卷筒式 軟電纜供電，在運輸車前進時，將卷筒上的軟電纜放置于地面上，在返回時由卷筒上的電動機或彈簧的作 用力將軟電纜收回到卷筒上，如果行程很長時，還可采取供電電源在全行程的中段供電方式，即運輸車從 端部開始運行時，順行駛方向卷筒開始卷取軟電纜，待通過中間供電點后，卷筒又改為將軟電纜放置于地 面上，在運輸車返回時亦是如此。采用卷筒式軟電纜供電，一般不受行程的限制，如寶鋼原料

23、場的堆取料 機就是采用卷筒式 3KV 軟電纜供電的，全行程為 600 余米，采用中段供電后，軟電纜的長度僅為全行程 的一半，非但節省了大量軟電纜，還可減小卷筒直徑和驅動電機容量。卷筒的傳動方式要根據行程長度、軟電纜截面和所需的卷取力矩而定，通常有彈簧驅動、電動機驅 動和重錘式幾種。三、 起重運輸機械的供電設計 設計人員在為起重機設計滑觸線或軟電纜供電時，需進行計算的內容有：負荷電流計算、線路電壓 降校驗，對滑觸線來說還要根據起重機臺數和供電點位置確定計算長度，此外，對一些以起重機作為主要 生產設備的滑觸線來說，還應該校驗在發生三相短路時滑觸線的動穩定性。為了進行計算，首先要得到每 臺起重機的電

24、動機容量進行負荷電流計算，并從滑觸線制造廠得到不同相間距離的阻抗值進行電壓降校 驗，如要進行動穩定校驗時，制造廠應提供滑觸線的彎曲應力和抗彎矩數據，然后設計人員根據相間距離 和支持點間距來驗算耐受的三相短路沖擊電流是否小于配電系統中的最大短路電流。1 負荷電流計算 起重機的負荷電流可采用二項式計算方式來確定，即根據起重機上所有電動機的總容量及其中三臺 最大電動機的容量采用不同的系數b 和 c 來進行計算。在計算時應將不同工作制下的用電設備額定功率統一換算到暫載率為 25%時的額定功率進行計算。 在選定三臺最大電機的功率時， 如有雙電機同時驅動時 （大 噸位起重機的主卷揚往往采用雙電機驅動）應將

25、這兩臺電動機的容量合在一起當作一臺電動機容量。計算 公式如下：有功功率 P=CPnx+bpnKW無功功率 Q=Ptg KVAR視在功率 Sjs= P2 Q 2KVA負荷電流： I=S/ 3uA式中： Pnx電動機中最大 3 臺電動機的設備容量之和Pn所有電動機和設備容量之一U線路電壓，一般均為 380VC,b二項式計算中的系數： 對繁忙工作的起重機取 C=0.25,b=0.22 對中級工作制的壚 理機，取 C=0.15,b=0.15 對僅在檢修時使用的起重機，取 C=0.2， b=0.06cos 取 0.5，則 tg 為 1.73 在計算負荷后，若計算電流小于一臺最大電動機的額定電流時，應以最

26、大一臺電動機的額定電流來 選用滑觸線。計算實例：在三臺橋式起重機，其設備總容量為Pn=450KW ，其中三臺最大電動機的功率之和為Pnx=225KW ，工作制度為繁忙工作制，取 C=0.25,b=0.22, cos =0.5， tg =1.73，線路電壓為 u=380V 。則P=CPnx+bpn=0.25 ×225+0.22×450=155.25KWQ=ptg =155.25 × 1.73=269KV ARS= P2 Q2 = 155.252 2692 =310.6KV AI= S/ 3 u=310.6 × 103/ 3 × 380=472A所

27、以計算的負荷電流為 I=472A ，并按此計算電流來選用滑觸線。 根據國外資料負荷電流的計算方法比較簡單，現介紹于下： 根據每臺起重機的電動機額定電流，乘以暫載率系數和多臺起重機的同時系數，即： 負荷電流（ I） =額定電流（ IH）×暫載率系數（ FED ）×同時系數（ F）暫載率系數按下表確定暫載率系數表暫載率（ ED ）暫載率系數（ FED ）100%1.0080%0.9060%0.7850%0.7140%0.63多臺起重機同時工作系數（ F）取 0.40.7例如：有三臺起重機，每臺起重機的額定電流IH=300A暫載率為 60%，則暫載率系數為 FED=0.7s同時工

28、作系數，取 F=0.7每臺起重機的負荷電流為 I1=IH×FED=300A ×0.78=234A三臺起重機的負荷電流為 I2=702× 0.7=491.4A根據此計算電流值 491.4A 來選用滑觸線。2 最大電流計算為了驗算滑觸線路上的電壓降是否在允許范圍以內，需用最大電流來進行檢驗，最大電流的計算公式如下：最大電流 Imax=I js+I JD（ K- M ）式中： Ijs計算負荷電流（ A ）IJD最大一臺電動機額定電流（ A ）M JD最大一臺電動機額定功率（ KW ）K最大一臺電動機起動電流倍數（卷線型電動機K=2 ，籠形電動機 K=5 ） M 所有電動

29、機額定功率之和（ KW ）如果采用雙電動機驅動時，最大一臺電動機額定電流應是兩臺電動機的額定電流之和。如果起重機10臺數較多。最大電流的計算公式可簡化為：最大電流I max=I js+I JD （A）3 線路電壓降校驗 滑觸線路上的電壓降是否超過允許值范圍，是選用滑觸線時必需考慮的問題，驗算時，應以最大電 流來進行驗算，從動力變壓器的二次側到最遠一臺起重機上的電動機端子處的總電壓降不超過15%，考慮到在起重機上的線路中還有 3% 的電壓降，所以驗算時，包括供電線路在內的滑觸線上的電壓降不得超過 12%。驗算電壓降時，滑觸線的計算長度應根據在滑觸線上工作的起重機臺數來修正，單臺起重機時，計 算長度為從供電點開始到滑觸線末端的實際長度，線路上有二臺起重機時，實際長度應乘以0.8；線路上三臺起重機時，實際長度應乘以 0.7。根據國外資料， 有的國家在驗算電壓降時， 是直接用計算的負荷電流值來驗算， 此時滑觸線路上 （包 括供電線路在內）的允許電壓降值為不超過5%。V）三相交流滑觸線路上的電壓降計算公式如下：式中： u電壓降（ V ）I最大電流（或用計算的負荷電流） （ A）L 滑觸線計算長度 （m）Z阻抗值（由滑觸線制造廠提供） （ /km ）3I L Z1000例：選用 300mm2剛