【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，我們不難證明當(dāng)頻率提高時(shí)，同步轉(zhuǎn)速隨之提高，最大轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)械特性上移，如圖23所示。圖23 基頻以上調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性由于頻率提高而電壓不變，氣隙磁動(dòng)勢(shì)必然減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩減小。由于轉(zhuǎn)速升高了，可認(rèn)為輸出功率基本不變。所以，基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。把基頻以下和基頻以上兩種情況結(jié)合起來(lái)，可得圖14所示的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制特性。圖24 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制特性應(yīng)該注意，以上分析的機(jī)械特性都是在正弦電壓供電下的情況。如果電源含有諧波，將使機(jī)械特性受到扭曲變形，并增加電機(jī)只能中的損耗。因此在選購(gòu)變頻器時(shí)，變頻器輸出的諧波越小越好。 變頻器簡(jiǎn)介這里主要介紹電壓源型交直交變頻器主電路的基本結(jié)構(gòu)如圖25所示。圖25變頻器主電路（1）電力電子開關(guān)器件電力半導(dǎo)體器件己經(jīng)歷了以晶閘管為代表的分立器件，以可關(guān)斷晶閘管(GTO)，巨型晶體管(GTR)，功率MOSFET、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的功率集成器件(PID),以智能化功率集成電路(SPIC)，高壓功率集成電路(HVIC)為代表的功率集成電路(PIC)等三個(gè)發(fā)展時(shí)期。從晶閘管發(fā)展到PID, PIC通過(guò)門極或柵極控制脈沖可實(shí)現(xiàn)器件導(dǎo)通與關(guān)斷的全控器件。在器件的控制模式上，從電流型控制模式及發(fā)展到電壓型控制模式，不僅大大降低了門極(柵極)的控制功率，而且大大提高了器件導(dǎo)通與關(guān)斷的轉(zhuǎn)換速度，從而使器件的工作頻率不斷提高。在器件結(jié)構(gòu)上，從分立器件發(fā)展到由分立器件組合成功率變換電路的初級(jí)模塊，繼而將功率變換電路與觸發(fā)控制電路、緩沖電路、檢測(cè)電路等組合在一起的復(fù)雜模塊。（2）整流電路一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作用是對(duì)工頻的外部電源進(jìn)行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。整流電路按其控制方式，可以是直流電壓源，也可以是直流電流源。（3）逆變電路逆變電路是利用六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中的主開關(guān)元器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電輸出。它的主要作用是在控制電路的控制下，將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制。變頻器控制電路包括主控電路、信號(hào)檢測(cè)電路、門極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路以及保護(hù)電路等幾個(gè)部分，是變頻器的核心部分?？刂齐娐返膬?yōu)劣決定了變頻器的優(yōu)劣?？刂齐娐返闹饕饔檬峭瓿蓪?duì)逆變器開關(guān)控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能?，F(xiàn)代通用變頻器都是數(shù)字式控制的，微處理器（CPU）是控制電路的核心器件，它通過(guò)輸入接口和通信接口取得外部控制信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)電路取得輸出電壓、電流、溫度等運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)設(shè)置的運(yùn)行方式，進(jìn)行U/f控制或者矢量控制，將控制命令傳送給SPWM（以逼近正弦波形為特征的交流脈寬調(diào)制也稱正弦脈寬調(diào)制）控制集成電路，去觸發(fā)逆變器。微處理器的控制程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，用戶通過(guò)參數(shù)設(shè)置可以改變程序的計(jì)算參數(shù)和機(jī)構(gòu)。 變頻器的控制接口（包括模擬量輸入輸出接口和開關(guān)量輸入輸出接口）用于變頻器與外部交換信息。開關(guān)輸入接口接收外部的邏輯控制命令，開關(guān)輸出接口向外部發(fā)出變頻器運(yùn)行、故障等狀態(tài)信號(hào)；模擬量輸出接口向外部提供變頻器的頻率、電流等運(yùn)行參數(shù)。變頻器的通信接口提供以通信方式與外部其他設(shè)備交換信息的功能，它的作用與控制接口類似，但允許數(shù)量更多的信息交換。有的變頻器把通信口作為標(biāo)準(zhǔn)配置，有的則提供模塊形式的可選件，通信模塊插在總線接口槽內(nèi)，與數(shù)據(jù)總線連接。交流電機(jī)的控制遠(yuǎn)比直流電機(jī)復(fù)雜的多。在傳動(dòng)控制領(lǐng)域，電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制精度、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的控制等都會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)跟蹤誤差產(chǎn)生較大的影響。目前實(shí)用的交流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法有以下幾種：（1）恒壓頻比控制（V/F控制） V/F控制是交流電機(jī)最簡(jiǎn)單的一種控制方法，通過(guò)控制過(guò)程中始終保持V/F為常數(shù)，保證轉(zhuǎn)子磁通的恒定。然而V/F種子是一種開環(huán)控制方式，速度動(dòng)態(tài)特性差，電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率低，控制參數(shù)（如加/減速度等）還需要根據(jù)負(fù)載的不同來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，特別是低速時(shí)由于定子電阻和逆變器等的開關(guān)延時(shí)的存在，系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。（2）轉(zhuǎn)差頻率控制 轉(zhuǎn)差頻率控制引入可速度閉環(huán)，使轉(zhuǎn)速變化頻率與實(shí)際轉(zhuǎn)速同步上升或降落，與V/F控制相比，更容易使系統(tǒng)穩(wěn)定。但是轉(zhuǎn)差頻率控制并未能實(shí)施對(duì)電機(jī)瞬間時(shí)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，而且動(dòng)態(tài)電流相位的延時(shí)會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)響應(yīng)。（3）矢量控制 矢量控制通過(guò)坐標(biāo)變換將交流異步電機(jī)模型等效為直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn)矩和電機(jī)磁通量的解耦，達(dá)到對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的控制。磁場(chǎng)定向控制有兩種方法：磁通直接反饋型和磁通前反饋型。目前，實(shí)用中較多采用后者，又稱為轉(zhuǎn)差率矢量控制，由于其沒有實(shí)現(xiàn)直接磁通的閉環(huán)控制，無(wú)需檢測(cè)出磁通，因而容易實(shí)現(xiàn)。但是控制器的設(shè)計(jì)在某種程度上依賴與電機(jī)的參數(shù)，為了減少控制上對(duì)電機(jī)參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)識(shí)別、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，有些收到了良好的效果。 。 凸輪控制器簡(jiǎn)介 凸輪控制器的結(jié)構(gòu)凸輪控制器從外部看，由機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣結(jié)構(gòu)、防護(hù)結(jié)構(gòu)等三部分組成。其中手柄、轉(zhuǎn)軸、凸輪、杠桿、彈簧、定位棘輪為機(jī)械結(jié)構(gòu)。觸頭、接線柱和聯(lián)板等為電氣結(jié)構(gòu)。而上下蓋板、外罩及滅弧罩等為防護(hù)結(jié)構(gòu)。圖22為凸輪控制器的結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)轉(zhuǎn)軸在手柄扳動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在軸上的凸輪同軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)凸輪的凸起部位支住帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)杠桿上的滾子時(shí)，便將動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分開；當(dāng)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到凸輪凹處與滾子相對(duì)時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)在彈簧作用下，使動(dòng)靜觸點(diǎn)緊密接觸，從而實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)接通或斷開的目的。圖26凸輪控制器的結(jié)構(gòu)原理圖 (a)整體結(jié)構(gòu)圖(b)某一層凸輪結(jié)構(gòu)圖(c)結(jié)構(gòu)原理圖1靜觸點(diǎn)2動(dòng)觸點(diǎn)3觸點(diǎn)彈簧4復(fù)位彈簧5滾輪6絕緣方軸7凸輪8滅弧及滅弧罩9聯(lián)板10手輪圖23為KT1025J/KT1425J/KT1060J/KT1460J/1型凸輪控制器原理圖，用來(lái)控制起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)或提升機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)。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(shí)有9對(duì)常開觸點(diǎn)，3對(duì)常閉觸點(diǎn)。其中4對(duì)主觸點(diǎn)用于電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制。另5對(duì)主觸點(diǎn)用于接入與切除電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不對(duì)稱電阻?？刂破?對(duì)常閉觸點(diǎn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)零位保護(hù)、并配合兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的行程開關(guān)， SQl.. SQ2來(lái)實(shí)現(xiàn)限位保護(hù)?？刂齐娐吩O(shè)有過(guò)電流繼電器KAIKA3實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過(guò)電流保護(hù)，緊急事故開關(guān)QS3實(shí)現(xiàn)事故保護(hù)，操縱室頂端艙口開關(guān)SQ4實(shí)現(xiàn)大車頂上無(wú)人且艙口關(guān)好才可開車的安全保護(hù)等。凸輪控制器是橋式起重機(jī)的主要電氣控制設(shè)備，電動(dòng)機(jī)的起停、調(diào)速、反向及正反轉(zhuǎn)的聯(lián)鎖等功能都由凸輪控制器完成。目前應(yīng)用較多的是KTKT12及KT14型，額定電流有25A和60A兩種。一般20/5噸橋式起重機(jī)所用的凸輪控制器由三臺(tái)KT1225J/1凸輪控制器分別控制大車、小車及吊鉤電動(dòng)機(jī)。凸輪控制器有電動(dòng)機(jī)工作電源供給部分、電阻器切換部分和安全保護(hù)部分。這三部分分別由凸輪控制的12對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)行控制，其中4對(duì)為電源控制用，5對(duì)為電阻切換用，2對(duì)起限位作用，還有1對(duì)為零位控制安全保護(hù)作用。輪控制器按重復(fù)短時(shí)工作制設(shè)計(jì)，其通電持續(xù)率為25%。如用于間斷長(zhǎng)期工作制時(shí)，其發(fā)熱電流不應(yīng)大于額定電流。凸輪控制器技術(shù)數(shù)據(jù)見表1。表1 KT14系列凸輪控制器主要技術(shù)數(shù)據(jù)型 號(hào)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/138025551160010KT1425J/2552*KT1425J/311KT1460J/160553060010KT1460J/2552*11KT1460J/3552*11凸輪控制器的功能：l 控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止。l 改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向。l 控制電阻器來(lái)限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流并獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。l 切換電阻器的電阻值調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。l 可以適應(yīng)起重機(jī)所要求的頻繁啟動(dòng)與變速要求l 可以防止起重機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)超過(guò)極限位置l 保證在零位啟動(dòng)根據(jù)20/5T橋式起重機(jī)特點(diǎn)及電動(dòng)機(jī)的因數(shù)，故選用型號(hào)為KT1425J/1的凸輪控制器。 主令控制器簡(jiǎn)介主令控制器是按照預(yù)定程序用以頻繁切換復(fù)雜的多回路控制電路的主令電器。主要用作起重機(jī)、軋鋼機(jī)及其它生產(chǎn)機(jī)械磁力控制盤的主令控制。主令控制器的結(jié)構(gòu)與工作原理基本上與凸輪控制器相同，也是利用凸輪來(lái)控制觸點(diǎn)的斷合。主令控制器由觸點(diǎn)、凸輪、定位機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸、面板及支承件等部分組成。橋式起重機(jī)中常用的主令控制器有LK1LK18系列。其技術(shù)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，=,，=，電壽命為100萬(wàn)次。圖24所示為L(zhǎng)K18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(jī)特點(diǎn)及電動(dòng)機(jī)的因數(shù)，故選用型號(hào)為L(zhǎng)K1810/1102的主令控制器。3 橋式起重機(jī)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和部件選用 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)由繼電器控制改為PLC控制，各機(jī)構(gòu)調(diào)速均采用變頻調(diào)速。由于各機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)不同，對(duì)調(diào)速要求也不相同。圖31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖下面分別對(duì)各機(jī)構(gòu)調(diào)速控制進(jìn)行說(shuō)明。起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)屬位能負(fù)載機(jī)構(gòu)。不但要求高的轉(zhuǎn)速及起制動(dòng)的控制精度。而且對(duì)轉(zhuǎn)矩控制要求嚴(yán)格。主起升和副起升兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)各自使用一個(gè)變頻器。變頻器的選擇，應(yīng)以選擇變頻器的額定電流為基準(zhǔn)，一般以電動(dòng)機(jī)的額定電流，負(fù)載率。變頻器運(yùn)行的效率為依據(jù)。通過(guò)計(jì)算。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)大車