【正文】 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(jī)的低速區(qū)轉(zhuǎn)矩。 電動機(jī)的選用 變頻調(diào)速對電動機(jī)的要求 采用變頻調(diào)速時(shí)，由于變頻器輸出波形中高次諧波的影響以及電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍的擴(kuò)大產(chǎn)生了一些與在工頻電源下傳動時(shí)不同的特征。在上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常停止時(shí)， 可選用自由停止方式，其停止時(shí)間可按實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)行情況設(shè)定，以盡量滿足司機(jī)操作橋式起重機(jī)的需要為主。機(jī)構(gòu)的電氣制動方式必須著重考慮。通常選額定功率大一級的變頻器。 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)二臺電動機(jī)用一個(gè)變頻器；考慮到運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作頻率較少，為節(jié)省成本，在調(diào)速中運(yùn)行機(jī)構(gòu)共用一臺變頻器。變頻器運(yùn)行的效率為依據(jù)。 主起升和副起升兩臺電動機(jī)各自使用一個(gè)變頻器。不但要求高的轉(zhuǎn)速及起制動的控制精度。 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變頻器 M變頻器變頻器變頻器 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 下面分別對各機(jī)構(gòu)調(diào)速控制進(jìn)行說明。由于各機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)不同，對調(diào)速要求也不相同。 圖 24 主令 控制器 示意圖 根據(jù) 20/5T 橋式起重機(jī)特點(diǎn)及電動機(jī)的因數(shù)，故選用型號為 LK1810/1102的主令控制器。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， ?cos =,分?jǐn)嚯娏?， ?cos =時(shí)，電壽命為 100 萬次。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。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。 ? 可以適應(yīng)起重機(jī)所要求的頻繁啟動與變速要求 ? 可以防止起重機(jī)運(yùn)動機(jī)構(gòu)超過極限位置 ? 保證在零位啟動 根據(jù) 20/5T 橋式起重機(jī)特點(diǎn)及電動機(jī)的因數(shù)，故選用型號為 KT1425J/1 的凸輪控制器。 ? 控制電阻器來限制電動機(jī)的啟動電流并獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩。 表 1 KT14 系列凸輪控制器主要技術(shù)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(jī)的啟動與停止。如用于間斷長期工作制時(shí)，其發(fā)熱電流不應(yīng)大于額定電流。這三部分分別由凸輪控制的 12 對觸點(diǎn)進(jìn)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(hù)作用。 一般 20/5 噸橋式起重機(jī)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(jī)。 凸 輪控制器是橋式起重機(jī)的主要電氣控制設(shè)備，電動機(jī)的起停、調(diào)速、反向上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 及正反轉(zhuǎn)的聯(lián)鎖等功能都由凸輪控制器完成?？刂破?3對常閉觸點(diǎn)用來實(shí)現(xiàn)零位保護(hù)、并配合兩個(gè)運(yùn)動方向的行程開關(guān)， SQl.. SQ2來實(shí)現(xiàn)限位保護(hù)。其中4對主觸點(diǎn)用于電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 。 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滅弧及上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jī) 平移機(jī)構(gòu)或提升機(jī)構(gòu)的電動機(jī)。 圖 22為凸輪控制器的結(jié)構(gòu)原理圖。觸頭、接線柱和聯(lián)板等為電氣結(jié)構(gòu)。 凸輪控制器 簡介 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。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)，為了減少控制上對電機(jī) 參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)識別、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。磁場定向控制有兩種方法：磁通直接反饋型和磁通前反饋型。但是轉(zhuǎn)差頻率控制并未能實(shí)施對電機(jī)瞬間時(shí)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，而且動態(tài)電流相位的延時(shí)會影響系統(tǒng)的實(shí)際動態(tài)響應(yīng)。然而 V/F 種子是一種開環(huán)控制方式，速度動態(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)可能會發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。在傳動控制領(lǐng)域，電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制精度、動態(tài)轉(zhuǎn)矩的控制等都會對運(yùn)動的穩(wěn)定 性和系統(tǒng)跟蹤誤差產(chǎn)生較大的影響。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。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；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)。微處理器的控制程序存儲在存儲器中，用戶通過參數(shù)設(shè)置可以改變程序的計(jì)算參數(shù)和機(jī)構(gòu)?？刂齐娐返闹饕饔檬峭瓿蓪δ孀兤鏖_關(guān)控制、對整 流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能。 變頻器的控制電路 變頻器控制電路包括主控電路、信號檢測電路、門極驅(qū)動電路、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。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。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。 （ 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。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。 圖 25 變頻器主電路 上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 （ 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。因此在選購變頻器時(shí)，變頻器輸出的諧波越小越好。 圖 24 異步電動機(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。所以，基頻以上變頻調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。 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，氣隙磁動勢必然減弱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩減小。由式 可知，這將迫使磁通隨頻率升高而降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮愎β时瓤刂铺匦詾?2線，無補(bǔ)償?shù)臑?1線。在低頻時(shí)， 1V和1E都較小，定子阻抗壓降所占的分量都比較顯著，不能再忽略。如果電動機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都具有額定電流，則電都能在溫升允許條件下長期運(yùn)行，這時(shí)轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化，所以轉(zhuǎn)矩也恒定。在恒頻率比條件下改變頻率時(shí)，我們能夠證明：機(jī)械特性基本上是平行下移的，如圖 21所示。然而，繞組中的感應(yīng)電動勢是難以控制的，當(dāng)電動勢較高時(shí)，可以忽略定子電子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓 1V ≈1E，則得 1V /1f =常數(shù)。 三相異步電動機(jī)每相電動勢的有效值是： gE = sN Nsk m? （ ） 式中： gE 氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動勢有效值，單位為 V； 1f 定子頻率，單位為 Hz； sN 定子每現(xiàn)繞組串聯(lián)匝數(shù)； Nsk 與繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)的繞組系數(shù)； m? 每 極氣隙磁通量，單位為 wb； 由公式可知，只要控制好gE和 1f 便可以控制磁通 m? 不變，需要考慮基頻（額定頻率）基頻以下和基頻以上兩種情況： 上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 基頻以下調(diào)速 即采用恒定的電動勢。對于直流電動機(jī)來說，勵磁是獨(dú)立的，所以只要對電樞反應(yīng)的補(bǔ)償合適，保持 m?不變是很容易做到的。 在電動機(jī)調(diào)速時(shí)，一個(gè)重要的因素是希望保持每極磁通量 m? 為額定值不變。 上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 變頻調(diào)速控制技術(shù)的基本原理 變頻調(diào)速原理簡介 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為 : n=pf60(1s) () 其中： n異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； f定子的電源頻率，單位為 Hz； s電動機(jī)的轉(zhuǎn)速滑差率； p電動機(jī)的極對數(shù)。 本課題橋式起重機(jī)基本參數(shù)： 該機(jī)的起重量為 20/5 噸，其跨度 (L)為 主鉤起升速度為 ，副鉤起升速度為 15m/min。為此，有必要對橋式起重機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用。 變頻調(diào)速裝置的先進(jìn)性能特別適用于起重機(jī)的惡劣工況，對改善起重機(jī)的調(diào)上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 速性能，提高工作效率和功率因素，減小起制動沖擊以及增加起重機(jī)使用的安 全可靠是非常有益的。其中，具有代表性的交流變頻調(diào)速裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應(yīng)用，為 PLC 控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)應(yīng)用提供了有利條件。它具有承載能力大、可靠性高、結(jié)構(gòu)相對簡單等優(yōu)點(diǎn)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，用戶對起重機(jī)的性能要求越來越高，而早期的起重機(jī)已無法滿足要求，因此需要對起重機(jī)的控制方式進(jìn)行改進(jìn)，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。今后還會更加注重起重運(yùn)輸機(jī)械的安全性，重視司機(jī)的工作條件。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機(jī)構(gòu)，以焊代鑄，采用機(jī)電液一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性。 7．用新結(jié)構(gòu)、新部件、新材料和新工藝提高產(chǎn)品性能。 6．采用新理論、新方法、新技術(shù)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。上海第二工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 為了考慮綜合效益，要求這部分起重運(yùn)輸機(jī)械盡量減少外形尺寸，簡化結(jié)構(gòu)，降低造價(jià)和使用維護(hù)費(fèi)用，按最新設(shè)計(jì)理論開發(fā)出來的這類設(shè)備比我國用傳統(tǒng)理論設(shè)計(jì)的同類產(chǎn)品自重輕 20％。 5．向小型化、輕型化發(fā)展。為了降低制造成本，提高通用化程度，可采用模塊組合的方式，用較少規(guī)格的零部件和各種模塊組成多品種、多規(guī)格和多用途的系列產(chǎn)品，充分滿足各類 用戶的需要。 4．向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展。將各種起重運(yùn)輸機(jī)械的單元組合為成套系統(tǒng)，加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備與物料搬運(yùn)機(jī)械的有機(jī)結(jié)合，提高自動化程度，改善人機(jī)系統(tǒng)。起重機(jī)上還裝有微機(jī)自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，對于自身的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和維護(hù)。機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動化和智能化，以適應(yīng)多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式。自動化立體庫堆垛機(jī)最大運(yùn)行能力為 240m/min。目前，世界上最大的浮式起重機(jī)起重重量達(dá)6500t，最大的履帶起重機(jī)起重重量為 3000t，最大橋式 起重機(jī)起重重量為 1200t。因此，起重機(jī)將向現(xiàn)代化、智能化、更安全可靠的方向發(fā)展。檢測手段等都逐漸提出新的使用要求，起重機(jī)的種類、形式也需要相應(yīng)地發(fā)展和創(chuàng)新，性能參數(shù)也需要不斷變化與提高。圖 11為橋式起重機(jī)總體示意圖。本章以吊鉤橋式起重機(jī)的電氣設(shè)備進(jìn)行討論與分析。橋式起重機(jī)按起吊裝置不同，可分為吊鉤橋式起重機(jī)、電磁盤橋式起重機(jī) 和抓斗橋式起重機(jī) 等等 。橋式類起重機(jī)又分為通用橋式起重機(jī)、冶金專用起重機(jī)、龍門起重機(jī)與纜索起重機(jī)等。它對減輕工人勞動強(qiáng)度、提高勞動生產(chǎn)率、促進(jìn)生產(chǎn)過程機(jī)械化起著重要作用，是現(xiàn)代化生產(chǎn)中不可缺少的工具。 bridge crane。To rise， lower liver direction and change speed， can measure each motor trouble Phenomenon， have reduced traditional electricityContacttype control system of intermediate link . it reduce the hardware and control line， has improved systematic stability ，dependabili