起重机调速方案的分析与比较

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欢迎访问e展厅 展厅 2 起重/升降设备展厅 起重机/行车, 悬臂吊/平衡吊, 电动葫芦/手拉葫芦, 永磁起重器, 电磁铁, ... 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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