淺析兩種調速方案在橋門式起重機上的應用

【摘 要】隨著工業的發展，橋門式起重機越來越被廣泛地應用于各個領域，而橋式門起重機調速有多種，最常用的有串電阻調速、變頻調速。文章介紹了橋門式起重機常用的兩種調速方案：串電阻調速和變頻調速各自的原理特點，對各自的優缺點進行了分析。

【關鍵詞】起重機；變頻器；串電阻；調速

0.引言

橋門式起重機多采用交流異步電動機，根據異步電動機轉速公式n=可知，異步電動機的調速方式可分為變極調速、變轉差率調速、變頻調速三種。橋門式起重機上主要是變轉差率調速和變頻調速。變轉差率調速主要采用轉子串電阻調速。轉子串電阻調速調速為小于或等于3，變頻調速調速比為10-100。

1.轉子串電阻調速

當采用串電阻調速時，電機采用YZR電機，即起重及冶金用繞線轉子異步電動機。在繞線轉子異步電動機的轉子回路串接對稱電阻的機械特性如圖1-1。串入調速電阻rf，轉子回路總電阻變為r2+rf，機械特性由固有特性1變為人為特性2，機械特性變軟。若負載轉矩為額定值不變，則運行點由a到b，轉差率由Sn變為Sf，轉速便由n1（1-SN）變為n1（1-Sf）。

在其它參數不變的情況下，只要轉子回路總電阻與S的比值保持不變，不論轉子回路串入多大的電阻，都有T=常數，因此，轉子串電阻屬于恒轉矩調速。

這種調速方法不經濟，轉速較低，即轉差率越大，需串入的電阻越大，轉子回路損耗掉的轉差功率就越大，效率越低。在輸出恒轉矩的條件下，降低轉速意味著減少輸出功率，這部分輸出功率的減少正是由于轉差功率增加所致。調速范圍不大，平滑性也不夠好，但由于方法簡單成本較低仍較多的用于對調速要求小噸位橋門式起重機。

2.變頻調速

變頻調速技術涉及到電力、電子、電工、信息與控制等多個學科領域。隨著電力電子技術、計算機技術和自動控制技術的發展，以變頻調速為代表的近代交流調速技術有了飛速的發展。當采用變頻調速時，電機多采用YZP電機。根據三相異步電動機的轉速公式，只要平滑地調節三相交流電的頻率，就能實現異步電動機的無極調速。變頻調速的最大特點是：電動機從高速到低速，其轉差率始終保持最小的數值，因此變頻調速時，異步電動機的功率因數都很高。可見，變頻調速是一種理想的調速方式。

生產機械的負載特性實質是指負載轉矩與轉速的關系，有三種類型：恒轉矩負載、恒功率負載、風機、泵類負載。在橋門式起重機中使用恒轉矩。

負載轉矩與轉速無關，任何轉速下轉矩T1總保持或基本恒定，這類負載稱為恒轉矩負載。橋門式起重機的大小車運行機構，主要表現為摩擦類負載，而起升機構則主要表現為位能類負載，這些皆為恒轉矩負載，通常采用恒轉矩控制方式。

摩擦類負載靜阻轉矩的作用方向總是與旋轉方向相反。位能負載是由重力引起的，其方向不因旋轉的方向改變而改變。

變頻器拖動恒轉矩負載時，低速下的轉矩要足夠大，并且有足夠的轉矩過載能力。對于U/f控制方式的變頻器而言，應有低速下的轉矩提升功能。如果需要在低速下長時間的運行，應該考慮由于負載轉矩不變，電動機定子電流亦基本不變，而電動機的散熱能力卻變壞的因素。為了避免引起電動機的溫升過高，可采用以下措施：

（1）考慮采用強迫通風式電動機。

（2）改造原有設備，另設恒速風扇。

（3）適當的提高電動機和變頻器的容量，減少其負載系數。

變頻調速可提高起重機的實用性能，主要體現在以下幾個方面：

（1）低速可實現準確到位，高速可保證生產率，妥善處理了準確到位與高生產率的關系了。

（2）減少了點動次數，提高電動機和電器元件的使用壽命，減少了事故率和維修量。

（3）幾種調速方案都有這樣的設計，就是在停車之前，先進行電制動，待速度降低之后，再進行機械制動，這樣制動就很平穩，可減少制動器閘皮的磨損，提高制動器的壽命。

（4）制動平穩，可減少起重機鋼結構（特別是大梁）的縱向和橫向的震動，提高鋼結構的使用壽命；可減少吊運物的上下竄動和左右擺動，避免吊運物與設備間的碰撞，減少事故。

3.結束語

電阻器調速的精度不高，相當于不調速，但成本較低，所以現在很多客戶仍選擇電阻調速。變頻調速精度較高，適合精密吊裝的場合，隨著變頻器技術的進步，成本也在下降，所以越來越多被使用，成為交流電機調速的發展趨勢。

【參考文獻】

[1]裘為章.實用起重機電氣設計手冊.

[2]姜泓.電力拖動交流調速系統（第2版）.