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          起重機調速方案的分析與比較

          作者: 發布時間:2014-07-26 瀏覽次數:1921
            近幾年,橋式起重機的更新和發展以提高起重機的使用性能為主要標志,其中以起重機的調速最為突出。下面就起重機常用的幾種調速方案進行分析比較。
            1.轉子電阻調速
            (1)凸輪控制器控制轉子不對稱電阻該方案多用于5——10t通用橋式起重機的主控電路,通過轉子串接不對稱電阻,改變電機的固有特性曲線達到調速的目的。此方案結構簡單,成本低,但速度變化極大,中間速不穩定.嚴格地說不能稱為調速方案,它只能改善電機的起動特性。
            (2)主令控制器控制電機單相和反接下降調速
            該方案多用于1 6——50t通用橋式起重機的主控電路,其特點為可逆不對稱電路。上升各擋電動機轉子串接有起動電阻;下降第一擋為反接制動,僅在由第二擋返回第一擋時起作用,且負載必須大于額定負載的56;下降第二擋為單相制動,主要用于輕載下降;下降第三擋為再生制動。該方案結構簡單,成本低,但上升不能提速,機械特性很軟,速度變化率極大,低速不能長時間運行。
            2.自激動力制動調速
            電路特點為可逆不對稱電路,下降時斷開電動機的三相交流電源,給兩相定子繞組通入初激磁電流形成氣隙磁場,電動機在位能性負載的作用下電動機轉子切割氣隙磁場,產生感應電流和制動力矩。經整流后再送入定子繞組,使激磁電流增加氣隙磁場增強,制動力矩增大。制動力矩等于位能負載作用在電動機軸上的力矩時,轉子電流、自激電流保持不變,電動機穩定運行。當改變轉子電阻時,電動機轉速改變,起重機上升時相當于轉子串電阻起動和調速。該方案在重物下降時,具有中速和高速擋,節能且較可靠。但上升時不能得到穩定的低速,輕載不能調速,操作不方便。
            3.液壓推桿調速
            電動機轉子經變壓器接入調速型電力液壓制動器的推桿電動機定子,因電動機轉子電壓和頻率隨其運行速度而變,所以當電動機轉速升高時,轉子電壓和頻率相應降低、減小,電力液壓制動器推力亦減小f制動器的制動力矩相應增大,使電動機轉速下降。反之,電動機轉速下降,制動力矩減少,電動機轉速升高。當負載力矩,可變制動力矩和電動機產生的動力矩平衡時,電動機穩定運行,從而達到調速的目的。該方案通過電動機轉子接入高值電阻,系統上升、下降均可獲得較穩定的低速。但它只能獲得一個低速,中間速特性軟,且必須對起重機機械部分進行改動才能使用。
            4.渦流制動調速
            電動機與渦流制動器同軸連結,當電動機低速下降時電動機斷電,渦流制動器通電。制動器開閘,負載下降,此時渦流制動器發出制動力矩。當負載力矩與渦流制動器的制動力矩相平衡時,負載獲得穩定的低速而下降。電動機中間速下降時處在反向電動狀態,渦流制動器勵磁繞組通電,系統得到電動機人為特性與渦流制動力矩的合成曲線。當負載力矩與上述合成力矩平衡時電動機中速下降}高速下降為回饋制動狀態。上升時電動機運行在正向電動狀態,調速原理和下降時基本相同。該方案上升、下降均可調速,調速比可達1:lO,中間速、低速均可得到。但速度變化較大,中間速不能長時間運行,線路較復雜,必須對起重機機械部分進行改動才能使用。
            5.晶閘管定子調壓調速
            電動機三相電源每相串入一組反并聯晶閘管,通過改變晶閘管的導通角,控制電動機的定子電壓而實現調速。此方案調速范圍可達1:10,轉速變化率小于5 ,上升和下降均可調速,具有一定的發展前景。但該方案較復雜,調試困難。
            6.變頻調速
            變頻調速是交流調速中較為理想的調速方案,但使用在起重機上尚不多見,主要是因為起重機起動轉矩大;起重機下降時電動機處于能量回饋制動狀態;變頻器價格較高等原因所造成的。隨著科學技術的進步,大規模集成電路技術、微機技術、PWM 技術、矢量變換技術和能量回饋技術已成功的應用在變頻器上,使變頻器應用在起重機上已趨于成熟。
            (1)工作原理
            如附圖所示,起動時接觸器KM 得電吸合,變頻器得電,信號指示燈DM 亮,R ,s 變頻控制電源與主回路分開接線,以使保護回路動作時,保持變頻器異常輸出信號,便于維修和故障分析。SA主令控制器轉向上升一擋時,K3、K5吸合,變頻器正轉信號STF、低速信號RL與公共端子SD接通。這時變頻有起動頻率輸出,電動機卻不轉動。因為制動器未打開,可避免起動轉矩不夠而溜鉤,K1斷開進行零位保護和異常輸出保護(變頻器B、C接點為異常輸出接點)。當輸出頻率達到制動釋放頻率設定值3Hz時,且維持制動釋放電流檢測時問設定值0.3s后,變頻器會通過RUN端子輸出信號要求打開制動器.即RUN與SE端子通導,K8得電接點閉合。K9吸臺,制動器電動機M2得電.同時STOP端子與SD接通自保。制動器電動機得電后打開,制動時間為0.3s,變頻器以3Hz的起動頻率驅動電動機開始轉動。在變頻器加速時間內頻率連續變化到設定值,由此可知起重機起升速度的變化也是連續的。隨著SA由低擋向高擋切換.K5、K6、K7分別組合成七種不同狀態輸入變頻器,使其輸出七種不同頻率從而得到七種不同起升速度停止時,SA經各擋回零,變頻器的輸出頻率在減速時間 內連續減小。當輸出頻率等于變頸器制動閉合頻率(6Hz)時.機械制動器通過RUN端子得到閉合信號。RUN與SE開路,K8、K9斷電,STOP端子與SD斷開,制動器開始閉合。變頻器過O.5s后停止輸出,M1電動機停轉。下降的原理與上升時相同附圖變頻調速工作原理圈
            (2)性能特點
            變頻調速采用磁通矢量控制技術或大轉矩提升技術,可解決起重機起動轉矩大、低速時大力矩輸出及負載變化巨烈的問題;加減速時問的設定,可解決起重機起制動的沖擊,使起重機的速度變化連續,運行平穩;利用頻率到達信號或頻率檢測信號控制制動器開閉,只有在電機的輸出轉矩大于負載轉矩時,制動才打開,解決了溜鉤問題 利用電源回饋技術把電機在第四象限運行的再生能量變換成50Hz的交流電回饋電網,保護變頻器不被擊穿;主控制回路分開并可靠接地,避免強電對變頻器弱信號的千撓。
            變頻調速是起重機調速最理想的方案之一,,調速比可達1:10以上,可實現無級調速.各擋速度機械特性很硬,重載低速起動和運行穩定可靠,加減速時間的設定使各擋起制動速度相當平穩。具有較高的控制精度,設計有故障顯示、分析及參數監控功能,便于使用和維護,并且易于實現自動控制及遠程控制。
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