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起重机调速方案的分析与比较

起重机调速方案的分析与比较 2011： 近几年，桥式起重机的更新和发展以提高起重机的使用性能为主要标志，其中以起重机的调速最为突出。下面就起重机常用的几种调速方案进行分析比较。1．转子电阻调速(1)凸轮控制器控制转子不对称电阻该方案多用于5～10t通用桥式起重机的主控电路，通过转子串接不对称电阻，改变电机的固有特性曲线达到调速的目的。此方案结构简单，成本低，但速度变化极大，中间速不稳定．严格地说不能称为调速方案，它只能改善电机的起动特性。(2)主令控制器控制电机单相和反接下降调速该方案多用于1 6～50t通用桥式起重机的主控电路，其特点为可逆不对称电路。上升各挡电动机转子串接有起动电阻；下降第一挡为反接制动，仅在由第二挡返回第一挡时起作用，且负载必须大于额定负载的56；下降第二挡为单相制动，主要用于轻载下降；下降第三挡为再生制动。该方案结构简单，成本低，但上升不能提速，机械特性很软，速度变化率极大，低速不能长时间运行。2．自激动力制动调速电路特点为可逆不对称电路，下降时断开电动机的三相交流电源，给两相定子绕组通入初激磁电流形成气隙磁场，电动机在位能性负载的作用下电动机转子切割气隙磁场，产生感应电流和制动力矩。经整流后再送入定子绕组，使激磁电流增加气隙磁场增强，制动力矩增大。制动力矩等于位能负载作用在电动机轴上的力矩时，转子电流、自激电流保持不变，电动机稳定运行。当改变转子电阻时，电动机转速改变，起重机上升时相当于转子串电阻起动和调速。该方案在重物下降时，具有中速和高速挡，节能且较可靠。但上升时不能得到稳定的低速，轻载不能调速，操作不方便。3．液压推杆调速电动机转子经变压器接入调速型电力液压制动器的推杆电动机定子，因电动机转子电压和频率随其运行速度而变，所以当电动机转速升高时，转子电压和频率相应降低、减小，电力液压制动器推力亦减小f制动器的制动力矩相应增大，使电动机转速下降。反之，电动机转速下降，制动力矩减少，电动机转速升高。当负载力矩，可变制动力矩和电动机产生的动力矩平衡时，电动机稳定运行，从而达到调速的目的。该方案通过电动机转子接入高值电阻，系统上升、下降均可获得较稳定的低速。但它只能获得一个低速，中间速特性软，且必须对起重机机械部分进行改动才能使用。4．涡流制动调速电动机与涡流制动器同轴连结，当电动机低速下降时电动机断电，涡流制动器通电。制动器开闸，负载下降，此时涡流制动器发出制动力矩。当负载力矩与涡流制动器的制动力矩相平衡时，负载获得稳定的低速而下降。电动机中间速下降时处在反向电动状态，涡流制动器励磁绕组通电，系统得到电动机人为特性与涡流制动力矩的合成曲线。当负载力矩与上述合成力矩平衡时电动机中速下降}高速下降为回馈制动状态。上升时电动机运行在正向电动状态，调速原理和下降时基本相同。该方案上升、下降均可调速，调速比可达1：lO，中间速、低速均可得到。但速度变化较大，中间速不能长时间运行，线路较复杂，必须对起重机机械部分进行改动才能使用。5．晶闸管定子调压调速电动机三相电源每相串入一组反并联晶闸管，通过改变晶闸管的导通角，控制电动机的定子电压而实现调速。此方案调速范围可达1：10，转速变化率小于5 ，上升和下降均可调速，具有一定的发展前景。但该方案较复杂，调试困难。6．变频调速变频调速是交流调速中较为理想的调速方案，但使用在起重机上尚不多见，主要是因为起重机起动转矩大；起重机下降时电动机处于能量回馈制动状态；变频器价格较高等原因所造成的。随着科学技术的进步，大规模集成电路技术、微机技术、PWM 技术、矢量变换技术和能量回馈技术已成功的应用在变频器上，使变频器应用在起重机上已趋于成熟。(1)工作原理起动时接触器KM 得电吸合，变频器得电，信号指示灯DM 亮，R ，s 变频控制电源与主回路分开接线，以使保护回路动作时，保持变频器异常输出信号，便于维修和故障分析。SA主令控制器转向上升一挡时，K3、K5吸合，变频器正转信号STF、低速信号RL与公共端子SD接通。这时变频有起动频率输出，电动机却不转动。因为制动器未打开，可避免起动转矩不够而溜钩，K1断开进行零位保护和异常输出保护(变频器B、C接点为异常输出接点)。当输出频率达到制动释放频率设定值3Hz时，且维持制动释放电流检测时问设定值0．3s后，变频器会通过RUN端子输出信号要求打开制动器．即RUN与SE端子通导，K8得电接点闭合。K9吸台，制动器电动机M2得电．同时STOP端子与SD接通自保。制动器电动机得电后打开，制动时间为0．3s，变频器以3Hz的起动频率驱动电动机开始转动。在变频器加速时间内频率连续变化到设定值，由此可知起重机起升速度的变化也是连续的。随着SA由低挡向高挡切换．K5、K6、K7分别组合成七种不同状态输入变频器，使其输出七种不同频率从而得到七种不同起升速度停止时，SA经各挡回零，变频器的输出频率在减速时间 内连续减小。当输出频率等于变颈器制动闭合频率(6Hz)时．机械制动器通过RUN端子得到闭合信号。RUN与SE开路，K8、K9断电，STOP端子与SD断开，制动器开始闭合。变频器过O．5s后停止输出，M1电动机停转。(2)性能特点变频调速采用磁通矢量控制技术或大转矩提升技术，可解决起重机起动转矩大、低速时大力矩输出及负载变化巨烈的问题；加减速时问的设定，可解决起重机起制动的冲击，使起重机的速度变化连续，运行平稳；利用频率到达信号或频率检测信号控制制动器开闭，只有在电机的输出转矩大于负载转矩时，制动才打开，解决了溜钩问题 利用电源回馈技术把电机在第四象限运行的再生能量变换成50Hz的交流电回馈电网，保护变频器不被击穿；主控制回路分开并可靠接地，避免强电对变频器弱信号的千挠。变频调速是起重机调速最理想的方案之一，，调速比可达1：10以上，可实现无级调速．各挡速度机械特性很硬，重载低速起动和运行稳定可靠，加减速时间的设定使各挡起制动速度相当平稳。具有较高的控制精度，设计有故障显示、分析及参数监控功能，便于使用和维护，并且易于实现自动控制及远程控制。(end)

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