基于變頻技術的無級調速控制環鏈電動葫蘆設計

林境澤

基于變頻技術的無級調速控制環鏈電動葫蘆設計

林境澤

（廣東天銀實業有限公司，廣東 揭陽 522000）

針對環鏈電動葫蘆運行過程中存在的若干問題，設計一種實現無級調速控制的環鏈電動葫蘆。通過控制線路改造，應用變頻技術實現電機無級調速控制；采用單相電源變頻獲得三相交流電源，并把電機星形接法改為三角形接法，降低起動電流，提高穩定性，解決了電動葫蘆速度調節問題。試驗表明：改造后的電動葫蘆運行平衡，具有明顯的調速性能，且運行效果較好。

電動葫蘆；變頻技術；無級調速

CLC NO.: TM32 Document Code:A Article ID: 1671-7988 (2017)16-12-03

引言

電動葫蘆是一種輕小型起重設備，環鏈電動葫蘆由電動機、傳動機構和鏈輪組成，在中小型企業中應用十分廣泛。傳統的電動葫蘆電機運行機構調速多采用變極調速和變轉差率調速方法，存在沖擊電流大、能耗高等缺點。國內外專家學者針對電動葫蘆的結構和線路的不足，提出很多改進方法，并取得較好研究成果[1-6]。呂桂志針對鋼絲繩電動葫蘆導繩器損壞，弧形壓板更換時安裝拆卸麻煩的問題，應用TRIZ理論對鋼絲繩電動葫蘆導繩器進行改進，取得一定成效[3]；朱長安等針對鋼絲繩電動葫蘆的不足，指出環鏈電動葫蘆具有更好的傳動性能和力學性能[4]；趙定元等針對國內環鏈電動葫蘆需要改進的一些技術問題，從結構的輕小化、關鍵零部件等方面提出新的改進措施[5]；汪恒等針對電動葫蘆的線路改進，采用變頻起重專用變頻器實現變頻調速，取得一定的效果[6]。

本文應用變頻技術代替傳統轉子串電阻實現調速控制，改善環鏈電動葫蘆的傳動性能，且電流沖擊現象和機械沖擊現象大大減小，功率因素也得到很大的提高。

1 變頻技術在環鏈電動葫蘆的應用

1.1 控制線路改造

傳統電動葫蘆采用三相交流接觸器來控制電動葫蘆的正反轉運行，交流接觸器額定工作電壓為380 V。為適應家庭作坊僅有單相電源的工作環境，本控制線路采用單相交流220 V電源，經變頻獲得三相交流電源，再通過把星形接法改為三角形接法，驅動三相電機。環鏈電動葫蘆改造控制線路如圖1所示。

圖1 環鏈電動葫蘆控制線路

1.2 調頻控制電路

根據電機轉速原理，變頻器低頻時電機運行電流很大，可能導致溫升、繞組絕緣受損，甚至損毀等問題；高頻時由于轉速較高，可能會產生噪音，故一般設置變頻器輸出變頻范圍為12 Hz ～100 Hz。本文采用PWM變頻控制技術實現環鏈電動葫蘆改造，變頻控制電路總體框圖如圖2所示，其電機速度設定通過A/D轉換、頻率控制器、函數發生器和PWM脈寬調制后，控制電機的轉速?？刂齐娐酚深l率顯示數字表頭、頻率調節電位器、變頻器運行開關和數字表頭電源開關組成。輸出電源頻率的變化通過旋轉電位器來實現，數字表頭跟蹤顯示輸出的電源頻率。通過旋轉頻率調節電位器，實現對電動葫蘆運行速度調節控制。

圖2 調頻控制電路總體框圖

2 環鏈電動葫蘆線路安裝和系統功能測試

2.1 環鏈電動葫蘆線路安裝

應用臺安接觸器代替轉子串電阻，通過編寫變頻調速程序，把傳統星形接法改為三角形接法，實現線路改造，臺安單相變頻器的接線圖如圖3所示。

① 采用臺安單相變頻器，代替轉子串電阻，導入變頻器調速程序，在接線端子處接入導線，實現無級調速。

② 改進臺安接觸器的控制線路，控制變頻器正反轉和剎車電路，進一步提高電機運行穩定性。

③ 改進三相交流電源的接線方法，啟動后由星形接法改為三角形接法，降低起動電流，減少電流沖擊和機械沖擊。

圖3 臺安單相變頻器的接線圖

2.2 系統功能測試

電動葫蘆頻率分別為50 Hz、30 Hz和60 Hz工作情況如圖4所示，可以發現：

① f = 50 Hz時，電機轉速正常，記錄電機轉速數據，此時n = 1450 r/m；

② f = 30 Hz時，電機轉速明顯比f = 50 Hz時慢，此時n = 890 r/m，且電機傳動極為平穩，電流沖擊和機械沖擊現象大大減小；

③ f = 60 Hz時，電機轉速明顯比f = 50 Hz快，此時n = 1750 r/m，且電機傳動平穩，沒有出現嘯叫現象。

由此可見，采用變頻調速后，電機傳動性能明顯增強，傳動平穩，速度可控，節能降耗。

圖4 電動葫蘆工作在頻率30 Hz、50 Hz和60 Hz情況

3 結論

本文應用變頻技術實現無級調速控制的環鏈電動葫蘆改造，主要有三個創新點：① 采用變頻器控制代替傳統的轉子串電阻調速控制，改善電動葫蘆的傳動性能，電流沖擊現象和機械沖擊現象大大減小，達到節能降耗效果；

② 應用變頻技術，優化變頻調速算法，獲得良好速度傳輸特性，達到平穩傳動、速度可控效果；

③ 改進三相交流電源接線方法，通過單相交流電源變頻獲得三相交流電源，并把電機星形接法改為三角形接法，降低起動電流，減少電流沖擊和機械沖擊。

[1] 姜曉軍,謝銳華.電動葫蘆電氣線路的改造[J].起重運輸機械, 2005 (1)∶53-54.

[2] 馮高明,李玉東,杜慶楠.電動葫蘆型橋式起重機交一交變頻驅動裝置的研制[J].電氣傳動,2010,40(4)∶28-31.

[3] 呂桂志.應用TRIZ理論對鋼絲繩電動葫蘆導繩器的改進設計[J].工程設計學報,2012,19(1)∶71-74.

[4] 朱長安,李瑞雨.環鏈電動葫蘆與鋼絲繩電動葫蘆之比較[J].起重運輸機械,2013(8)∶93-95.

[5] 趙定元,王小平.國內環鏈電動葫蘆需要改進的幾個技術問題[J].起重運輸機械,2014(12)∶53-54,57.

[6] 汪恒,師敬山.合康變頻起重專用變頻器在電動葫蘆上的應用[J].變頻器世界,2014(10)76-78.

Design of Loop Chain Clectric Hoist to Realize with Stepless Speed Regulation Based on Frequency Conversion Technology

Lin Jingze
（Guangdong tianyin industrial co. LTD, Guangdong Jieyang 522000 )

Aiming at the process shortage of the electric hoist on work, the stepless control chain electric hoist is designed. By controlling the circuit transformation, the application of frequency conversion technology to achieve the motor stepless speed regulation. Using single-phase power inverter to obtain a three-phase AC power, and changing the star connection to delta connection on motor, to reduce the starting current and improve the stability, it solves the problem of electric hoist speed adjusted. Experiments show that the modified electric hoist has better effects, with balance running and clear speed performance.

Electric Hoist; Frequency Conversion Technology; Stepless Speed Regulation

TM32

A

1671-7988 (2017)16-12-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.005

林境澤（1990-），男，助理工程師，就職于廣東天銀實業有限公司。主要從事電氣自動化技術工作。