【文章內容簡介】 量控制，由于其沒有實現(xiàn)直接磁通的閉環(huán)控制，無需檢測出磁通，因而容易實現(xiàn)。但是控制器的設計在某種程度上依賴與電機的參數(shù)，為了減少控制上對電機 參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)識別、參數(shù)補償和參數(shù)自適應方案，有些收到了良好的效果。 橋式起重機中應用的變頻器的型號見 章節(jié)。 凸輪控制器 簡介 凸輪控制器的結構 凸輪控制器從外部看，由機械結構、電氣結構、防護結構等三部分組成。其中手柄、轉軸、凸輪、杠桿、彈簧、定位棘輪為機械結構。觸頭、接線柱和聯(lián)板等為電氣結構。而上下蓋板、外罩及滅弧罩等為防護結構。 圖 22為凸輪控制器的結構原理圖。當轉軸在手柄扳動下轉動時，固定在軸上的凸輪同軸一起轉動，當凸輪的凸起部位支住帶動動觸點杠桿上 的滾子時，便將動觸點與靜觸點分開 ； 當轉軸帶動凸輪轉動到凸輪凹處與滾子相對時，動觸點在彈簧作用下，使動 靜觸點緊密接觸，從而實現(xiàn)觸點接通或斷開的目的。 圖 26凸輪控制器的結構原理圖 (a)整體結構圖 (b)某一層 凸輪 結構圖 (c)結構原理圖 1靜觸點 2動觸點 3觸點彈簧 4復位彈簧 5滾輪 6絕緣方軸 7凸輪 8滅弧及上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 滅弧罩 9聯(lián)板 10手輪 凸輪控制器控制電路 圖 23 為 KT1025J/ KT1425J/ KT1060J/ KT1460J/1 型 凸輪控制器 原理圖，用來控制起重機 平移機構或提升機構的電動機。 圖 27為 KT 型凸輪控制器原理圖 控制電路分析 由圖 27可知，凸輪控制器 SA在零位時有 9對常開觸點， 3對常閉觸點。其中4對主觸點用于電動機正反轉控制 。另 5對主觸點用于接入與切除電動機轉子不對稱電阻?？刂破?3對常閉觸點用來實現(xiàn)零位保護、并配合兩個運動方向的行程開關， SQl.. SQ2來實現(xiàn)限位保護。 控制電路設有過電流繼電器 KAIKA3實現(xiàn)電動機過電流保護，緊急事故開關 QS3實現(xiàn)事故保護，操縱室頂端艙口開關 SQ4實現(xiàn)大車頂上無人且艙口關好才可開車的安全保護等。 凸 輪控制器是橋式起重機的主要電氣控制設備，電動機的起停、調速、反向上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 及正反轉的聯(lián)鎖等功能都由凸輪控制器完成。目前應用較多的是 KT KT12及KT14型，額定電流有 25A和 60A兩種。 一般 20/5噸橋式起重機所用的凸輪控制器由三臺 KT1225J/1 凸輪控制器分別控制大車、小車及吊鉤電動機。凸輪控制器有電動機工作電源供給部分、電阻器切換部分和安全保護部分。這三部分分別由凸輪控制的 12對觸點進行控制，其中 4對為電源控制用， 5對為電阻切換用， 2對起限位作用，還有 1對為零位控制安全保護作用。 輪控制器按重復短時工 作制設計，其通電持續(xù)率為 25%。如用于間斷長期工作制時，其發(fā)熱電流不應大于額定電流。凸輪控制器技術數(shù)據(jù)見表 1。 表 1 KT14系列凸輪控制器主要技術數(shù)據(jù) 型 號 額定電壓/V 額定電流/A 位置數(shù) 最大功率/KW 額定操作 頻率 /次 /h 最大工作周期 /min 左 右 KT1425J/1 380 25 5 5 11 600 10 KT1425J/2 5 5 2* KT1425J/3 1 1 KT1460J/1 60 5 5 30 600 10 KT1460J/2 5 5 2*11 KT1460J/3 5 5 2*11 凸輪控制器的功能： ? 控制電動機的啟動與停止。 ? 改變電動機的運動方向。 ? 控制電阻器來限制電動機的啟動電流并獲得較大的啟動轉矩。 ? 切換電阻器的電阻值調節(jié)電動機的轉速。 ? 可以適應起重機所要求的頻繁啟動與變速要求 ? 可以防止起重機運動機構超過極限位置 ? 保證在零位啟動 根據(jù) 20/5T橋式起重機特點及電動機的因數(shù)，故選用型號為 KT1425J/1的凸輪控制器。 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 14 主令控制器 簡介 主令控制器是 按照預 定程序 用以頻繁切換復雜的多回路控制電路的主令電器。主要用作起重機、軋鋼機及其它生產(chǎn)機械磁力控制盤的主令控制。 主令控制器的結構與工作原理基本上與凸輪控制器相同，也是利用凸輪來控制觸點的斷合。主令控制器 由觸點、 凸 輪、定位機構、轉軸、面板及支承件等部分組成。 橋式起重機中常用的主令控制器有 LK1 LK18系列。其技術數(shù)據(jù)為：交流50HZ，額定工作電壓 380V及直流 220V一下；額定發(fā)熱電流 10A；額定操作頻率1200次 /h； LK18在 380V電壓，接通電流 26A， ?cos =,分斷電流 ， ?cos =時，電壽命為 100萬次。圖 24所示為 LK18 系列 主令控制器的 外形圖。 圖 24 主令 控制器 示意圖 根據(jù) 20/5T橋式起重機特點及電動機的因數(shù)，故選用型號為 LK1810/1102的主令控制 器。 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 3 橋式起重機系統(tǒng)總體方案設計和部件選用 系統(tǒng)總體方案設計 控制系統(tǒng)由繼電器控制改為 PLC控制，各機構調速均采用變頻調速。由于各機構的特點不同，對調速要求也不相同。系統(tǒng)結構圖如圖 。 大車小車副鉤主鉤變頻器變頻器變頻器3 ~ M3 ~3 ~ M M3 ~3 ~ M變頻器PLCPLCPLCPLC主令控制器主令控制器 M 圖 31 系統(tǒng)結構圖 下面分別對各機構調速控制進行說明。 起升機構 起升機構屬位能負載機構。不但要求高的轉速及起制動的控制精度。而且對轉矩控制要求嚴格。 主起升和副起升兩臺電動機各自使用一個變頻器。變頻器的選擇，應以選擇變頻器的額定 電流為基準，一般以電動機的額定電流，負載率。變頻器運行的效率為依據(jù)。通過計算，變頻器的額定電流為電動機額定電流的 。 運行機構 大車運行機構二臺電動機用一個變頻器；考慮到運行機構的工作頻率較少，為節(jié)省成本，在調速中運行機構共用一臺變頻器。變頻器的選擇，一般以電動機的額定功率作為選擇的依據(jù)。通常選額定功率大一級的變頻器。 運行機構的起動時間應盡量符合實際需要，起動迅速而平穩(wěn) 。機構的電氣制動方式必須著重考慮。對不同的工況，可選擇自由制動方式與強制制動方式。在上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 16 運行機構正常停止時，可選用自由停止 方式，其停止時間可按實際生產(chǎn)中的運行情況設定，以盡量滿足司機操作橋式起重機的需要為主。為保證起升機構起動時具有足夠大的起動轉矩，可以通過設定機械制動器的打開時間、變頻器的最低運行頻率、運行電流之間的關系，以滿足機構負載特性的要求。 電動機的選用 變頻調速對電動機的要求 采用變頻調速時，由于變頻器輸出波形中高次諧波的影響以及電動機轉速范圍的擴大產(chǎn)生了一些與在工頻電源下傳動時不同的特征。主要反映在功率因數(shù)、效率、輸出力矩、電機溫升、噪音及振動等方面。隨著高開關頻率的工 GBT等電力電子器件的使 用、 PWM調制、矢量控制、增強型 V/f控制方法的應用、使變頻器輸出波形、諧波成份、功率因數(shù)及使用效率得到了很大的改善，有效地提高了變頻控制電機的低速區(qū)轉矩。同時由于變頻控制軟件的優(yōu)化使用，使電動機可以避開共振點，解決了系統(tǒng)在大調速區(qū)間內可能發(fā)生的共振問題。目前，變頻器己經(jīng)發(fā)展到除非有超同步調速的要求或呈 1:20 以上的大速比，一般無須選用變頻專用電機作變頻系統(tǒng)的電動機?，F(xiàn)在國內推出的變頻專用電動機由普通電機加獨立風扇組成，以解決電動機在低速運轉過程中自冷風扇風量不足而引起的電動機過熱問題。 變頻起 重機系統(tǒng)中電動機的選型 起重機起升和運行機構的調速比一般不大于 1:20，且為斷續(xù)工作制，通常接電持續(xù)率在 60%以下，負載多為大慣量系統(tǒng)。嚴格意義上的變頻電機轉動慣量較小，響應較快，可工作在比額定轉速高出很多的工況條件下，這些特性均非起重機的特定要求。普通電機與變頻電機在不連續(xù)工作狀態(tài)下特性基本一致 。在連續(xù)工作時考慮到冷卻效果限制了普通電機轉矩應用值，普通電機僅在連續(xù)工作時的變頻驅動特性比變頻電機稍差。 電動機的冷卻 一般變頻器在調速比為 1:20 的范圍內能確保起重機上普通電機有 150%的過載力矩值 。此外，起重機電機多用于大慣量短時工作制，通常不工作時間大于或略小于工作時間。電機在起動過程中可承受 ，遠大于變頻起動上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 要求的 ，運行機構的電機在以額定速度運行時電機通常工作在額定功率以下，因此高頻引起的 。但若電機要求在整個工作周期內在大于 1:4的速比下持續(xù)運行則必須采用他冷式電機。 計算及電機的選取 根據(jù)書上及網(wǎng)上所查得的有關本課題所需數(shù)據(jù)如下： 小車車輪直徑：Φ 315mm 大車車輪直徑：Φ 630mm 起重機總重： 小車自重： 吊鉤自重： 500kg 小車運行摩擦阻力系數(shù) ? = 大車運行摩擦阻力系數(shù) ? = 計算如下： 主起升機構： （ 1）初選電動機 ? ? ? ? NNgGQG Q 2 2 0 1 1 0 0 0 0 0 00 ??????? smmv q /1 2 in/ ?? KWKWvGP qQj ????? ? 根據(jù)電動機樣本，選用 YZR225M8電動機， 當 S3， %25?JC 時，電動機允許功率為 26KW。 （ 2） 電動機的過載校驗 按電動機轉矩允許的過載系數(shù) ?M? ，對繞線式轉子電動機， H= 所以， KWKWvGm HP qQMN ???????? ?? 根據(jù)規(guī)定 , %25?JC ， CZ=150,此時 ?NP ，即 所以電動機校驗通過。 副起升機構： （ 1）初選電動機 ? ? ? ? NNgGQG Q 1 5 0 5 05 0 0 00 ??????? 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 smmv q / in/15 ?? 85.?? KWKWvGP qQj 5021000 ?? ??? ? 根據(jù)電動機樣本，選用 YZR180L8電機，當 S3， %25?JC 時，電動機允許功率為 13KW。 （ 2） 電動機的過載校驗 KWKWvGm HP qQMN ?? ?????? ?? 根據(jù)規(guī)定 , %25?JC ， CZ=150,此時 ?NP ，即 所以電動機校驗通過。 大車運行機構： （ 1）運行靜阻力，大車運行部分總質量： ? ? ? ? NNgGQG G 5 2 5 8 1 8 6 0 02 5 0 0 0 0 ???????? 因為室內運行，風阻力 01??G ，坡度阻力 0??G ，運行摩擦阻力系數(shù) ? = 則 NNGGG GZ 6 8 00 0 2 5 8 1 81 ????? ? ? (2)運行靜功率： ?yv 75m/min=大車運行機構總效率 ?? KWKWvGP yz 00 8010 001 ????? ? (3)運行加速功率 取 stsm s ,/ 2 ??? KWKWgt vGPsyG 58 22 ??? ???? ?? （ 4）初選電動機 ? ? ? ? KWPPmP MN 11 1 ??????? ?? 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 19 根據(jù)電動機樣本，選用兩臺 YZR160M16電動機，當 %25?JC ， ?NP (5)電動機發(fā)熱校驗 根據(jù) 《起重機設計規(guī)范》，該大車運行機構的接電持續(xù)率 %25?JC ， CZ=600，穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù) G=，所以， KWKWvGGP yz ?? ???? ? 根據(jù)《橋式起重機設計手冊》知，當 %25?JC ， CZ=600 時， ?NP ， 即 ,所以電動機發(fā)熱校驗通過。 小車運行機構： （ 1）運行靜阻力，小車運行部分總質量： ? ? ? ? NNgGQG G 3 1 9 8 0 6 0 02 5 0 0 0 ???????? 因為 室內運行，風阻力 01??G ，坡度阻力 0??G ，運行摩擦阻力系數(shù)? = 則 NNGGG GZ 1 9 8 0 61 ????? ? ? (2)運行靜功率： ?yv 45m/min=小車運行機構總效率 ?? KWKWvGP yz 00 1810 001 ?? ??? ? (3)運行加速功率 取 stsm s 5,/ 2 ??? KWKWgt vGPsyG 22 ??? ???? ?? （ 4）初選電動機 ? ? ? ? KWKWPPmP MN 11 1 ??????? ?? 上海第二工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 20 根據(jù)電動機樣本，選用兩臺 YZR132M26電動機，當 %25?