交流變壓調速技術在起重機上的應用

林 梅

新疆鋼鐵學校，新疆烏魯木齊 830022

0 引言

隨著電力電子技術的迅速發展，交流調壓調速技術的成熟，國產交流調壓調速成套裝置成本較低，已得到廣泛使用。

新疆八鋼股份公司鋼渣廠的2臺75/30t行車使用的國產某交流調壓調速裝置對30t付起升進行調速控制，在此文中，我將對其原理、功能、維修等進行說明。

1 調壓調速裝置概述

鋼渣廠所用交流調壓調速裝置是根據ABB公司設計制造的交流調壓調速系列產品的國產改進型，是屬于異步電機轉差功率消耗型調速系統中的調壓調速系統，線路簡單，調試容易，維修方便，成本低廉，便于對原交流拖動系統的改造應用。但在低速時，由于電動機的轉差損耗增大，致使電動機發熱嚴重，效率亦隨之降低，在實際應用中主要用于一些屬于短時工作制和短時重復工作制的調速系統，在對起重機械的電氣控制中應用較為廣泛。

1.1 調壓調速方法

調壓調速裝置采用繞組Y聯結時的三相分支雙向控制電路，調壓時用相位控制，裝置采用雙脈沖觸發電路和相位控制。相位控制輸出電壓較為精確，調速精度較高、快速性好，低速時轉速脈動較小。該電路還可以實現電機的反轉制動和能耗制動。

1.2 調壓調速系統的特性分析

為了獲得良好的靜、動態性能，系統采用了雙閉環調速系統，分別調節轉速和電流，二者之間實行串聯聯接，從閉環結構上看，電流調節環為內環；轉速調節環為外環。兩個調節器一般都采用PID調節器，兩個調節器的輸出都是帶限幅的，轉速調節器ASR的輸出限幅（飽和）電壓是Uim，它決定了兩個電流調節器給定電壓的最大值；電流調節器ACR的輸出限幅電壓是Uctm,它限制了晶閘管整流器輸出電壓的最大值。

2 調壓調速裝置系統的組成

裝置使用3相交流電壓，每相具有兩個反向并聯的晶閘管（共有6個反向并聯晶閘管）其中兩相配有二套反向并聯的晶閘管，相序可以從L1、L2、L3變化為L1、L3、L2，用于電機的反向運行。

調壓裝置有控制板A1，邏輯板A2，調整板A3和電源選配單元A4等四塊電路板組成。

1）主控制板A1

主控制板A1主要有給定輸入電路，斜坡發生器電路，速度調節器電流反饋電路，電流調節器，反向邏輯，觸發脈沖相位控制器，主電壓監測電路組成。

2）邏輯板A2

邏輯板A2主要有：各外部信號輸入/輸出電路，轉矩故障保護電路，轉子電阻切換K1和K2控制電路，制動器控制電路，零速指示電路組成。

3）調整板A3

調整板A3主要有：電機實際速度反饋調節，電機電流限制調節，斜坡發生器調節和各種調節電位器，電容組成。

4）電源選配單元A4

電源選配單元A4板主要有：電壓測量電路，觸發脈沖變壓器電路，脈沖輸出電路等組成。

3 調壓調速系統的節能及制動

3.1 節能

根據起重機起升機構下降運行時產生超過同步轉速的特點，設置有超同步給定調節，調節切換轉子回路所串電阻，可使超同步速度達到110%～120%的額定速度，使電動機工作在發電狀態，回饋電能。

3.2 制動

設置有零速調節，起重機下降速度到額定速度的10%左右時，控制機械抱閘動作，并且在抱閘動作后，電動機有0.06s～0.6s的電氣制動時間，來防止重載溜鉤。

4 調壓裝置故障檢查及處理

此裝置在實際使用中也發生一些故障，下面介紹本人與企業技術人員在維修過程中遇到的實際故障及處理方法：

4.1 故障實例

2008年12月安裝調試完畢后，開始運行，1#行車主要用于起吊并傾翻煉鋼廠鋼渣渣盆，2#行車主要用來吊掛電磁鐵進行渣鐵磁選作業。2009年5月份，1#行車擊穿B相兩只晶閘管模塊，經過相關檢查后未發現有其他異常，隨即更換兩只新模塊，試車運行正常。為了防止有可能發生的大電流沖擊，分別在2臺行車調壓裝置的交流輸入側串接了一只三相電抗器。6月份在起吊傾翻過程中數次發生轉矩故障，復位后正常。但是故障時有時現，影響作業的連續性，咨詢制造廠家，回復可能是操作上的原因，隨后詢訪行車操作工，并對操作工的操作方式和動作進行跟蹤觀察，同時用鉗形表檢測運行電流，均未發現異常，后來檢查各控制電路板和外部回路基本沒有問題，在對可控硅測量中，發現B相有一只可控硅陰極與控制極的直流阻值為100Ω左右，比其它各相橋可控硅陰極與控制極的直流阻值6Ω～9Ω偏大。判斷可能是因為此只可控硅門極阻值過大，觸發脈沖未能可靠的觸發導通所致，在更換了這只可控硅后，轉矩故障再沒發生過。

4.2 一般故障的檢查方案

根據下述步驟可找出設備中存在的大多數故障。應按下列次序逐步進行：

1）癥狀：注意操作工所觀察到的故障現象。

電源：檢查控制器的供電電源（主回路和輔助回路）以及控制器和電機之間的電纜連接。

2）內部電壓：檢查24V直流和110V直流電壓。

外部控制：是否外部連鎖使控制器關機。試著進行控制器的手動起動。進行手動關機和給定設定。

3）速度反饋：測速發電機反饋電壓是否合適。外部主令控制器是否狀態良好。

轉子線路：滑環和電刷的狀態。轉子電阻的狀態。

4）過熱：檢查控制器上的過熱元件和電路板上的褐色斑點。

5）晶閘管：晶閘管靜態性能是否劣化。通過測量電阻判斷：＜100Ω≌短路。

6）電路板上的調整：檢查線路板內電位器的設定同調試記錄中有關的設定值是否相符合。

5 結論

經過對調壓調速技術產品的實際應用和維護修理，表明交流調壓調速的方式比較適合用于對調速精度、調速范圍要求不太高的一般冶金工礦業中小功率起重機，與變頻調速器相比較，價格低廉結構簡單，維護修理也較為容易，調速效果平滑，基本滿足實際使用要求。

[1]肖蘭.電機與拖動.中國水利水電出版社.

[2]孫忠獻.電機技術與應用.福建科學技術出版社.

[3]諸葛致.電機及拖動基礎.重慶大學出版社.

[4]KJT交流調壓調速裝置.上海智大.