工廠運輸機械的變頻調(diào)速-起升機構(gòu)的變頻調(diào)速

1、工廠運輸機械的變頻調(diào)速起升機構(gòu)的變頻調(diào)速一、工廠運輸機械的任務和類別1工廠運輸機械的任務（1）完成原材料、半成品、成品等的裝卸任務。（2）把原材料、半成品、成品等從一道工序轉(zhuǎn)到另一道工序。（3）在運輸過程中同時進行某些加工工藝，如電鍍、油漆等。2工廠運輸機械的主要作用（1）減少停機時間，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。（2）保護工件和產(chǎn)品，減少物料損失。（3）減輕勞動強度，改善勞動條件。（4）縮短生產(chǎn)周期，減少運輸人員等。3工廠運輸機械的類別（1）起重機械。如各種類型的起重機、電梯等。（2）地面運輸機械及懸置運輸機械。如叉車、電動平車等。（3）連續(xù)輸送機械。如懸掛輸送機、帶式輸送機。二、工廠運輸機

2、械的拖動系統(tǒng)1工廠運輸機械的負荷特點絕大多數(shù)工廠運輸機械的轉(zhuǎn)矩都具有恒轉(zhuǎn)矩的特點。2對機械特性的要求不同類型的運輸機械對機械特性的要求也不相同，例如，有的機械對機械特性并無要求，如輸煤機、部分帶式輸送機等；有的機械由于要求能夠準確定位，對機械特性的要求較高，如橋式起重機、部分與生產(chǎn)工藝緊密相關(guān)的帶式輸送機等。因此，在考慮工廠運輸機械的拖動系統(tǒng)時，需要針對具體情況，進行具體分析。3對調(diào)速的要求工廠運輸機械普遍要求能夠調(diào)速，但大部分機械的調(diào)速范圍并不大。三、起升機構(gòu)的變頻調(diào)速1、電動機的工作狀態(tài) 起升機構(gòu)的組成。如圖8.23所示。 圖8.23 起升機構(gòu)的組成 圖8.24 重物上升時的工作點 起升機

3、構(gòu)的轉(zhuǎn)矩分析（1）電動機的轉(zhuǎn)矩 。即由電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是主動轉(zhuǎn)矩，其方向可正可負。（2）重力轉(zhuǎn)矩 。由重物及吊鉤等作用于卷筒的轉(zhuǎn)矩，其大小等于重物及吊鉤等的重量G與卷筒半徑r的乘積，即： ， 的方向永遠向下。（3）摩擦轉(zhuǎn)矩 。由于減速機構(gòu)的傳動比較大，因此，減速機構(gòu)的摩擦轉(zhuǎn)矩（包括其他損失轉(zhuǎn)矩）不可小視。摩擦轉(zhuǎn)矩的特點是，其方向永遠與運動方向相反。2、起升過程中電動機的工作狀態(tài) 重物上升重物的上升，完全是電動機正向轉(zhuǎn)矩作用的結(jié)果。這時電動機的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)矩方向相同，處于電動機狀態(tài)，其機械特性在第一象限，如圖8.24中的曲線所示，工作點為A點，轉(zhuǎn)速為n1。當通過降低頻率而減速時，在頻率剛下降的

4、瞬間，機械特性已切換至曲線了，工作點由A點跳至A點，進入第二象限，電動機處于再生制動狀態(tài)（發(fā)電機狀態(tài)），其轉(zhuǎn)矩變?yōu)榉捶较虻闹苿愚D(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)速迅速下降，并重新進入第一象限，至B點時，處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，B點便是頻率降低后的新工作點，這時轉(zhuǎn)速已降為n2。 空鉤（包括輕載）下降空鉤（或輕載）時，重物自身是不能下降的，必須由電動機反向運行來實現(xiàn)。電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都是負的，故機械特性曲線在第三象限，如圖8.25中的曲線所示，工作點為C點，轉(zhuǎn)速為n3。當通過降低頻率而減速時，在頻率剛下降的瞬間，機械特性已經(jīng)切換至曲線，工作點由C點跳變至C 點，進入第四象限，電動機處于反向的再生制動狀態(tài)（發(fā)電機狀態(tài)），其轉(zhuǎn)矩

5、變?yōu)檎较?，以阻止重物下降，所以也是制動轉(zhuǎn)矩，使下降的速度減慢，并重新進入第三象限，至D點，處于穩(wěn)定狀態(tài)，D點便是頻率降低后的新工作點，這時轉(zhuǎn)速為n4。 重載下降重載時，重物因自身的重力而下降，電動機的旋轉(zhuǎn)速度將超過同步轉(zhuǎn)速而進入再生制動狀態(tài)。電動機的旋轉(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，其機械特性如圖8.26的曲線所示，工作點為E點，轉(zhuǎn)速為n5。這時，電動機的作用是防止重物由于重力加速度的原因而不斷加速，達到使重物勻速下降的目的。在這種情況下，摩擦轉(zhuǎn)矩將阻礙重物下降，故相同的重物在下降時構(gòu)成的負載轉(zhuǎn)矩比上升時的小。 圖8.25 空鉤下降時的工作點 圖8.26

6、重載下降時的工作點 3、與原拖動系統(tǒng)的比較這里的原拖動系統(tǒng)專指繞線轉(zhuǎn)子異步電動機拖動系統(tǒng)。 重物上升機械特性也在第一象限，如圖8.27中的曲線所示，轉(zhuǎn)速為n1。降速是通過轉(zhuǎn)子電路中串入電阻來實現(xiàn)的，這時機械特性為曲線，工作點由A點跳變至A點，電動機的轉(zhuǎn)矩大為減小，拖動系統(tǒng)因帶不動負載而減速，直至到達B點時電動機的轉(zhuǎn)矩重新和負載轉(zhuǎn)矩平衡，工作點轉(zhuǎn)移至B點，轉(zhuǎn)速降為n2。 輕載下降其工作特點與重物上升時相同，只是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都是負的，機械特性在第三象限，如圖8.27中的曲線和曲線所示。 重載下降重載下降時，電動機從接法上來說是正方向的，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是正的。但由于在轉(zhuǎn)子電路中串入了大量電阻，使機械特性

7、傾斜至如圖8.27中的曲線所示，這時電動機產(chǎn)生的正轉(zhuǎn)矩比重力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩小，非但不能帶動重物上升，反而由于重物的拖動，電動機的實際旋轉(zhuǎn)方向是負的，其工作點在機械特性向第四象限的延伸線上，如圖8.27中的E點所示，這時轉(zhuǎn)速為n5。這種工作狀態(tài)的特點是：電動機的轉(zhuǎn)矩是正的，但卻被重物“倒拉”著反轉(zhuǎn)了，電動機處于倒拉式反接制動狀態(tài)。 圖8.27 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機機械特性4、起升機構(gòu)對拖動系統(tǒng)的要求起升機構(gòu)的主要部件是吊鉤，容量較大的橋式起重機通常配有主鉤和副鉤，這里以主鉤為例說明其對拖動系統(tǒng)的要求。 速度調(diào)節(jié)范圍 上升時的預備級速度 重力勢能的處理 制動方法 必須解決好溜鉤問題 具有點動功能5、起升

8、機構(gòu)的變頻調(diào)速改造 電動機的選擇（1）如果原電動機已經(jīng)年久失修，需要更換，最好選用變頻專用電動機。（2）如果原電動機是較新的鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機，則可以直接配用變頻器。（3）如果原電動機是較新的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，則應將轉(zhuǎn)子繞組短接，并把電刷舉起。 變頻器容量的選擇在起重機械中，因為升、降速時電流較大，應求出對應于最大起動轉(zhuǎn)矩和升、降速轉(zhuǎn)矩的電動機電流。通常變頻器的額定電流IN可由下式求出： 制動電阻的選擇（1）位能的最大釋放功率等于起重機構(gòu)在裝載最大重荷的情況下以最高速度下降時電動機的功率，實際上就是電動機的額定功率。（2）耗能電阻的容量。電動機在再生制動狀態(tài)下發(fā)出的電能全部消耗在耗能電阻上，

9、因此，耗能電阻的容量PRB應與電動機容量PMN相等。（3）電阻值的計算。（4）制動單元的計算。 6、變頻調(diào)速方案 控制要點（1）控制模式。一般地，為了保證在低速時能有足夠大的轉(zhuǎn)矩，最好采用帶轉(zhuǎn)速反饋的矢量控制方式。（2）起動方式。為了滿足吊鉤從“床面”上升時，需先消除傳動間隙，將鋼絲繩拉緊的要求，應采用S型起動方式。（3）制動方法。采用再生制動、直流制動和電磁機械制動相結(jié)合的方法。（4）點動制動。點動制動是用來調(diào)整被吊物體空間位置的，應能單獨控制。點動頻率不宜過高。 調(diào)速方案（1）變頻器的選型?？紤]到起升機構(gòu)對運行的可靠性要求較高，故選用具有帶速度反饋矢量控制功能的變頻器。（2）調(diào)速機構(gòu)。雖然變頻器調(diào)速是無級的，完全可以用外接電位器來進行調(diào)速，但為了便于操作人員迅速掌握，多數(shù)用戶希望調(diào)速時的基本操作方法能夠和原拖動系統(tǒng)的操作方法相同。因此，采用左、右各若干擋轉(zhuǎn)速的控制方式，如圖8.31所示。 控制電路這里以日本安川G7系列變頻器為例，并結(jié)合PLC控制，講述吊鉤的變頻調(diào)速控制電路，如圖8.31所示。 圖8.31 吊鉤的變頻調(diào)速方案控制電路的主要特點如下：（1）變頻器的通電與否，由按鈕開關(guān)SB1和SB2通過接觸器KM1進行控制。（2）電動機的正、反轉(zhuǎn)及停止由PLC控制變頻器的輸入端子S1和S2來實現(xiàn)。（3）YB是制動電磁鐵，由接觸器KMB控制其是