【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LT = LF LR (31) 在大車和小車拖動(dòng)系統(tǒng)中， LF 是摩擦力，而在吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)中，LF 是被吊物和吊鉤的重力。 由式 31 可知，負(fù)載轉(zhuǎn)矩 LT 的大小與速度無(wú) 關(guān)，因而具有“恒轉(zhuǎn)矩”的特點(diǎn)。 2) 對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的要求 15 大車和小車對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的要求較為一般，這里重點(diǎn)介紹對(duì)吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)的要求。 a 在全調(diào)速范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩線應(yīng)是恒轉(zhuǎn)矩的； b 起動(dòng)時(shí)，除上述負(fù)載轉(zhuǎn)矩 LT 外，還必須克服靜摩擦力。所以，拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩； c 重物下降時(shí)，除空鉤和極輕負(fù)載外，在絕大多數(shù)情況下，都是依靠自身的重力而下降的。為了克服重物因重力加速度而不斷加速，電動(dòng)機(jī)必須產(chǎn)生足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使重物在所需轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)下降； d 重物在空中停住 的前后，不能發(fā)生“溜鉤”。 原拖動(dòng)系統(tǒng)的主電路 原拖動(dòng)系統(tǒng)的主電路如圖 31 所示，其主要特點(diǎn)是： 1) 選用電動(dòng)機(jī) 大多采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)； 2) 調(diào)速方法 在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串人五段外接電阻 R1~R5(也有七段或更多 )，由接觸器 KM1 ~KM4 的狀態(tài)來(lái)決定串入電阻的多少，從而調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高低； 采用變頻調(diào)速的基本考慮 主拖動(dòng)系統(tǒng) 1) 電動(dòng)機(jī)選型 a 大車與小車用電動(dòng)機(jī) 可選用普通的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)； 16 b 吊鉤用電動(dòng)機(jī) 由于要求較高，應(yīng)選用變頻專用 的籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)； 2) 制動(dòng)方法 采用再生制動(dòng)、直流制動(dòng)和電磁機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方法。 a 首先，通過(guò)變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生制動(dòng)和直流制動(dòng)把運(yùn)動(dòng)中的大車、小車或吊鉤迅速而準(zhǔn)確地將轉(zhuǎn)速降為 0(使它們停住 )； b 對(duì)于吊鉤，常常需要重物在半空中停留一段時(shí)間 (如重物在空中平移時(shí) )，而變頻調(diào)速系統(tǒng)雖然能使重物停住，但因容易受到外界因素的干擾 (如在平移過(guò)程中常易出現(xiàn)的瞬間斷電 )，可靠性較差。因此，利用電磁制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)仍然是必須的。 對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的分析 大車與小車拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況與普通負(fù)載無(wú)異， 本節(jié)只分析吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)的各種運(yùn)行狀態(tài)。 1) 空鉤 (包括極輕負(fù)載 )運(yùn)行 由于吊鉤的機(jī)械系統(tǒng)采用了蝸輪蝸桿減速，具有自鎖功能，故空鉤時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩主要由摩擦阻力構(gòu)成。 a 上升運(yùn)行 重物的上升，完全是電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)果。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)矩方向相同，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，其機(jī)械特性在第I 象限，工作點(diǎn)如圖 32 中的 A 點(diǎn) (高速 )與 B 點(diǎn) (低速 )所示。 b 下降運(yùn)行 由于蝸輪蝸桿自鎖的原因，空鉤及輕載時(shí)是無(wú)法靠自重放鉤的， 17 故下降運(yùn)行只能通過(guò)反接電源來(lái)實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向仍與轉(zhuǎn)矩方向相同，但方向 反了，其機(jī)械特性在第 3 象限，工作點(diǎn)如圖 32 中的 C 點(diǎn) (高速 )與 D 點(diǎn) (低速 )所示。 nBA39。B39。CDC 39。DT39。A 圖 32 不同狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn) 2) 重載運(yùn)行 負(fù)載加重時(shí)，工作點(diǎn)將右移。 a 上升運(yùn)行 工作點(diǎn)右移至 39。A 點(diǎn)和 39。B 點(diǎn)。 b 下降運(yùn)行 工作點(diǎn)右移至第 4 象限，如圖 32 中的 39。C 點(diǎn) (高速 )與 39。D 點(diǎn) (低速 )所示。這時(shí)，由于重力加速度的原因，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度將超過(guò)同步轉(zhuǎn)速而進(jìn)入再生制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是反轉(zhuǎn)(下降 )的，但其轉(zhuǎn)矩的方向卻與旋轉(zhuǎn)方向相反，是正方向的，其作用是防止重物不斷下降，故重量相同的重物在下降時(shí)構(gòu)成的負(fù)載轉(zhuǎn)矩比上升時(shí)小。 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制要求 行車拖動(dòng)系統(tǒng)的控制動(dòng)作包括：大車的左、右行及速度檔次；小車的前、后行及速度檔次；吊鉤的升、降及速度檔次等。所用這些，都可以通過(guò)可編程控制器 (PLC)進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)控制。 18 行車控制系統(tǒng)中需要引起注意的是關(guān)于防止溜鉤的控制。在電磁制動(dòng)器抱住之前 和松開(kāi)之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停住狀態(tài)下滑的現(xiàn)象，稱為溜鉤。防止溜鉤的控制需要注意的關(guān)鍵問(wèn)題是： 1) 電磁制動(dòng)器在通電到松開(kāi) (或從斷電到抱住 )之間是需要時(shí)間的，約 (視型號(hào)和大小而定 )。因此，變頻器如過(guò)早停止輸出，將容易溜鉤； 2) 變頻器必須避免在電磁制動(dòng)器抱住得情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生因“過(guò)流”而跳閘的誤動(dòng)作。 為此，具體控制方法如下： 1) 重物停住的控制過(guò)程 如圖 33 所示： Xf BSfBBtONOFFOFFOFFONOFF正 轉(zhuǎn)制 動(dòng) 抱 閘 要 求制 動(dòng) 抱 閘 開(kāi) 始制 動(dòng) 抱 閘 完 成 圖 33 重物停住的控制過(guò)程 a 設(shè)定一個(gè)“停止起始頻 率” BSf ，當(dāng)變頻器的工作頻率下降到 BSf 時(shí)，變頻器將輸出一個(gè)“頻率到達(dá)信號(hào)”。發(fā)出制動(dòng)電磁鐵斷電指令； b 設(shè)定一個(gè) BSf 的維持時(shí)間 BBt ， BBt 的長(zhǎng)短應(yīng)略大于制動(dòng)電磁鐵從開(kāi)始釋放到完全抱住所需要的時(shí)間； c 變頻器將工作頻率下降至 0。 19 2) 重物升降的控制過(guò)程 a 設(shè)定一個(gè)“升降起始頻率” RDf ，當(dāng)變 頻器的工作頻率上升到 RDf時(shí)，將暫停上升。為了確保當(dāng)制動(dòng)電磁鐵松開(kāi)后，變頻器已能控制重物的升降到不會(huì)溜鉤，所以，在工作頻率達(dá) RDf 的同時(shí)，變頻器將開(kāi)始檢測(cè)電流，并設(shè)定檢測(cè)電流所需時(shí)間 RCt ； b 當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出電流時(shí)，將發(fā)出一個(gè)“松開(kāi)指令”，使制動(dòng)電磁鐵開(kāi)始通電； c 設(shè)定一個(gè) RDf 的維持時(shí)間 RDt ， RDt 的長(zhǎng)短應(yīng)略大于制動(dòng)電磁鐵從通電到完全松開(kāi)所需要的時(shí)間； d 變頻器將工作頻率上升至所需頻率。 上述過(guò)程如圖 34 所示： RDf XfRCtRDt ONOFFOFFONOFFOFF正 轉(zhuǎn)輸 出 電 流制 動(dòng) 釋 放 要 求制 動(dòng) 釋 放 開(kāi) 始制 動(dòng) 釋 放 完 成 圖 34 重物升降的控制過(guò)程 行車采用變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn) 1) 工作可靠性顯著提高 主要有以下幾個(gè)方面： a 消除了電動(dòng)機(jī)的薄弱環(huán)節(jié) 由于用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)取代了繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，從而消 20 除了電刷和滑環(huán)等薄弱環(huán)節(jié)。 b 制動(dòng)電磁鐵的壽命可大大延長(zhǎng) 原拖動(dòng)系統(tǒng)是在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘的，采用變頻調(diào)速 后，可以在基本停住的狀下進(jìn)行抱閘，閘皮的磨損情況將大為改善； c 操作手柄不再易損 原系統(tǒng)的操作手柄因受力較大，屬于易損件。采用變頻調(diào)速后，操作手柄的受力將很小，不易損壞； d 控制系統(tǒng)的故障率大為下降 原系統(tǒng)是十分復(fù)雜的接觸繼電器系統(tǒng)進(jìn)行控制的，故障率較高。采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)可大大簡(jiǎn)化，可靠性大為提高。 2) 節(jié)能效果十分可觀 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的外接電阻內(nèi)將消耗大量電能。采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，非但外接電阻內(nèi)消耗的大量電能可以完全節(jié)約，并且在吊鉤放下重物時(shí) ，還可以將重物釋放的位能反饋給電源。 3) 調(diào)速質(zhì)量明顯提高 采用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，調(diào)速比可達(dá) 1： 50以上，調(diào)速精度達(dá) ? 1%。且調(diào)速平穩(wěn)，能夠長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行，具有很高的定位精度和運(yùn)行效率。 4) 可簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈 由于可以進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，從而在機(jī)械上省去了非標(biāo)設(shè)計(jì)的減速箱，使傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。 行車變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 21 本次設(shè)計(jì)是為 125/15t 行車設(shè)計(jì)一套變頻調(diào)速系統(tǒng)， 在設(shè)計(jì)中，其大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及提升機(jī)構(gòu)均采用變頻調(diào)速，并應(yīng)用可編程序控制 器 (PLC)進(jìn)行信號(hào)協(xié)調(diào)和邏輯控制。系統(tǒng)