DOC《变频调速—交流起重机调速发展的误区》

2 绕线电动机的过载能力和特性软化 在工频条件下同步转速保持不变,通过改变转差率而实现调速的各种起重机调速系统,通称为起重机转差调速.其共同特征均以绕线电动机及其外接电阻为基础,绕线电动机是起重机专用电机,主要特点是过载能力强,最大转矩为额定转矩的2.8~3.5倍,而且通过其转子串联电阻(外接电阻)可使过载能力在各种条件下得到充分发挥,软化它们的机械特性.所说的各种条件也就是各种调速手段,包括在定子侧改变电源接线(反接、单相制动调速)、通人直流电(动力制动调速)、调节电源电压(晶闸管调压调速)或在转子侧附设制动器(涡流制动器、液压推杆制动器调速)等.适当的外接电阻值使上述条件下具有不同临界转差率,其机械特性曲线也就被软化为倾斜度不同的有效直线段,在低速下可增大电磁转矩,从而与起重机恒转矩的负载特性相交,在不同转差率下(即不同转速)运行而实现调速,可称之为 软调速 .同时外接电阻还可以减小电动机电流,并消耗热量防止电动机过热. 交流起重机以完成固定范围(服务区)内重物的空间位移为工作目的,各机构间需要协调配合交替工作短时运行,起动和制动非常频繁,经常处于起动和制动两种非稳定运行状态.除具有恒转矩特性的静负载,还必须考虑满载起动和制动过程中的动负载.缺乏足够的过载能力不可能实现顺利起动、制动和低转速下的稳定运行.起动、制动和稳定调速实质上,都是电磁转矩与负载转矩平衡问题,过载能力是评价一种起重机调速系统的首要指标,一般说来最大转矩至少要达到额定转矩的2倍,可见起重机转差调速在这方面存在的技术优势.

3 起重机转差调速的调速性能 起重机转差类调速中的电阻调速、动力制动调速、涡流制动器调速系统都具有良好的起动性能,由于绕线电动机载能力强,适当的外接电阻值,甚至可使其起动转矩接近最大转矩,足以适应起重机满载起动的需要.匹配好外接电阻值实行分级起动,逐次克服起动过程中存在的静、动负载转矩,以最小的电动机容量、最短的起动时间,在允许的起动电流范围内实现顺利起动,达到额定转速稳定运行,这是一种近乎理想的起动方式.转差调速中的晶闸管调压调速的起动,虽然也采用绕线电动机及其外接电阻可增大电磁转矩,但比不过低压时电磁转矩(与电压平方成正比),的减小,其电动机必须降容使用,因此起动性能较差. 起重机各种转差调速系统因其调速手段不同,而表现出不同程度的稳定调速效果.电阻调速系统以绕线电动机及其外接电阻为主要调速手段,电动状态调速范围仅限于在高速段内变化,在使用操作中没有多大实际意义;

起升机构重载制动下降采用反接、单相制动调速的操作档位相互独立,只能获得各自的某一转速.该系统名义上有3以下的调速范围,被视为起重机的低级调速,通称称为电阻低调速系统.动力制动调速系统以绕线电动机及其外接电阻为基础基础,在定子三相电源中两相通人直流电,改变外接电阻值产生不同的制动转矩,由此获得不同转速的重载制动下降.电动机反向操作可设多档转速,调速范围为3~5从而实现真正意义上的调速,属于为高(级)调速系统,调速范围在3以上的通称为高调速系统.涡流制动器调速系统以绕线电动机外接电阻为基础,设置一种电磁性质的涡流制动器,通过改变其直流励磁的电流值,使涡流制动器产生不同制动转矩而实现调速的.它解决了电阻调速系统电动状态下调速范围太小的问题,调速范围为5~10.对于起升机构的重载制动下降,该系统令电动机断电,完全依靠涡流制动器产生不同的制动转矩来平衡重力转矩作用,获得不同转速的重载制动下降,并能达到相当低的转速.晶闸管调压调速系统以绕线电动机外接电阻为基础,通过晶闸管调压器改变定子电源电压实现调速的.该系统的晶闸管调压器是一种电力电子调压装置,具有良好的可控性,易于实现具有负反馈的闭环自动控制,因此该系统的调速范围可以扩大到10~20.起升机构重载下降时,当转速超过给定转速将使系统自动转换为反接制动状态,实行重载制动的低速下降,这就使正、反向操作都变得方便自如. 各种转差调速系统的制动性能比较,主要看它们的稳定调速性能.起重机正常工作电动机应在额定转速下运行,才能发挥出应有的效能,没有稳定调速的必要.稳定调速完全是为制动过程的需要,在实施机械制动前获得相当的低速,以便达到停准、停稳的制动目的.因此调速范围大小是系统制动性能的重要指标,各系统按调速范围由小到大的排序即为制动性能的排序:电阻调速、动力调速、涡流制动器调速、晶闸管调压调速.为了防止起升机构发生危险的溜钩现象,解决机械制动器因其机械惯性滞后于断电时间的问题,各种转差调速系统均对电动机和制动器实行分别控制.并采取制动器先断电电动机后断电的时序控制措施,如利用延时继电器、频率继电器或控制器零位前设制动器断电档等.实践证明这些措施简单方便行之有效,制动性能都得到相应的改善.