橋式起重機械工況分析
　　橋式起重吊車（又稱行車）是工況企業(yè)中十分常用的一種起重機械，主要結(jié)構(gòu)分為：橋架,、大車行走機構(gòu),、小車行走機構(gòu)及起升機構(gòu)。其中,，大車及小車機構(gòu)帶動吊車前后左右行走,，起升機構(gòu)拖動重物負載上下運動。
　　吊車的大車,、小車及起升機構(gòu)在運動過程中,，其阻轉(zhuǎn)矩基本不變，可看作為恒轉(zhuǎn)矩負載,。重物上升時,，電動機克服重力做功，屬于阻力負載,；重物下降時,，當(dāng)重力大于傳動機構(gòu)的摩擦阻力時，重物的位能成為下降的動力,，電動機處于再生制動狀態(tài),，此時重物屬于動力負載。
　　·原型拖動方案
　　

　　
　　吊車各部分的拖動系統(tǒng)，一般都需要調(diào)速,。在變頻技術(shù)成熟之前,，繞線式異步電機轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速是起重機械中最常見的調(diào)速方法。
　　繞線式電機主電路如左圖所示：通過滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入若干段電阻,，由接觸器" title="接觸器">接觸器來控制接入電阻的多少,，從而控制轉(zhuǎn)速。該方案存在下述問題：
　　1．設(shè)備故障率高
　　因工礦企業(yè)工作環(huán)境差,，風(fēng)塵,、腐蝕性氣體等極易對電機滑環(huán)、碳刷及接觸器造成不良影響,，加之電機啟動頻繁,，電流及機械沖擊大，因此月平均故障率可高達數(shù)次,；
　　2．控制線路復(fù)雜
　　電機調(diào)速級數(shù)越多,，需要接入的接觸器就越多，這使得控制線路十分復(fù)雜,，故障查除困難,；
　　3．熱功率損耗大
　　轉(zhuǎn)子回路串入電阻后，電機損耗功率以熱能形式釋放,，能量不能回收,，電阻需定時更換。
　　4. 能耗分析
　　線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子回路串入電阻后,，其機械特性如下圖所示,。
　　

　　因轉(zhuǎn)差變大，機械特性變“軟”,，在負載轉(zhuǎn)矩TL不變的情況下,，拖動系統(tǒng)的工作點由A點移到B點，轉(zhuǎn)速由n1降為n2,。其定子電磁輸入功率分配情況如下：
　　1.電磁輸入功率為：
　　Pin = TL•n0
　　2. 電機輸出功率為（曲線②）：
　　Pout = TL•n2
　　3. 電機損失功率為（曲線②）：
　　△P = TL•（ n0- n2 ）
　　如上圖所示,，①、②號曲線分別為線繞式電機轉(zhuǎn)子回路串入電阻前,、后的機械特性曲線,。圖中陰影部分表明電機在串入調(diào)速電阻后，其功率損失增大許多,，且機械特性偏“軟”,，電機驅(qū)動能力明顯下降。
　　·提升機變頻調(diào)速" title="變頻調(diào)速">變頻調(diào)速方案
　　近年來,，隨著變頻技術(shù)的日益成熟,，以及變頻器價格的不斷降低,，變頻調(diào)速技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,，加之國家對節(jié)電節(jié)能技術(shù)的積極推廣,，起重機械的變頻改造已成為趨勢。
　　深圳市英威騰" title="英威騰">英威騰電氣有限公司作為國內(nèi)主要變頻器專業(yè)制造商,，始終致力于變頻器的市場推廣與行業(yè)應(yīng)用,。2004年推出的CHV系列高性能" title="高性能">高性能矢量變頻器，已廣泛應(yīng)用于注塑機械,、提升機械,、拉絲機械、紡織機械,、數(shù)控機床等要求較高的場合,。下文將以CHV矢量變頻器為核心，詳細闡述提升機械變頻調(diào)速方案,。
　　·工藝要求及變頻控制要點
　　1．調(diào)速范圍
　　大型吊車多采用有級調(diào)速,，速度檔位選擇常采用凸輪控制器，調(diào)速比一般小于10,；CHV高性能矢量變頻器具有16段速設(shè)定功能,，在閉環(huán)矢量控制" title="矢量控制">矢量控制模式下，其調(diào)速范圍高達1：1000,，可輕松滿足需求,；
　　2．制動定位
　　大車、小車及起升機構(gòu)都要求有定位功能,，較重負載制動定位時,，拖動電機常處于再生制動狀態(tài)；變頻調(diào)速時,，需加裝制動電阻,，采用電制動與機械制動相結(jié)合的制動方式，以確保準確停車,；
　　3．吊鉤啟動
　　吊鉤從地面拖動重物啟動時,，為避免機械沖擊，啟動檔的速度不能過快,；CHV變頻器具有豐富的加減速預(yù)設(shè)曲線,，吊鉤啟動可選擇“S”型加速曲線，保證加速過程平穩(wěn)順暢,；
　　4．溜鉤處理
　　吊鉤拖動重物起停時,，電動機與抱閘裝置配合不當(dāng)，容易造成重物滑落,，即所謂“溜鉤”問題,； CHV變頻器在閉環(huán)矢量控制模式下,，0Hz運行時最大可輸出180%的額定轉(zhuǎn)矩，能很好解決吊車溜鉤問題,。
　　·節(jié)能分析

　　
右圖為異步電動機主回路串接變頻器后的機械特性圖,。
　　圖中曲線①為電機調(diào)速前的機械特性，曲線③為電機變頻調(diào)速后的機械特性,。對比可知,，變頻器調(diào)速的一個顯著優(yōu)點就是在調(diào)速的同時能夠調(diào)整供電電壓，使電機的機械硬性基本保持不變,。相比繞線式異步電機的轉(zhuǎn)差調(diào)速,，在負載轉(zhuǎn)矩TL不變的情況下，變頻調(diào)速具有較好的節(jié)能效果,。其電磁輸入功率分配情況如下：
　　1．電磁輸入功率為：
　　Pin' = TL•n0'
　　2．電機輸出功率為（曲線③）：
　　Pout = TL•n2
　　3．電機損失功率為（曲線③）：
　　△P = TL•（ n0' - n2 ）
　　·變頻器電控方案
　　深圳市英威騰電氣有限公司成功改造的橋式抓斗吊車電機參數(shù)及需選配變頻器清單如下：

　　電控方案說明：
　　1,、提升電機的變頻器需選配PG卡，采用有PG矢量控制,；其余變頻器均采用無PG矢量控制,；
　　2、原繞線式電機可不必更換,，但需把電機轉(zhuǎn)子上的電刷舉起,，且轉(zhuǎn)子的出線頭要短接，如左圖所示：

　　3,、所有變頻器均需選配制動電阻或制動單元（15KW以上變頻器制動單元外置）,；
　　4、因應(yīng)用現(xiàn)場吊車是在粉塵較大的水泥生產(chǎn)車間使用,，因此所有變頻器均需選配專用防粉防塵外殼,；
　　以提升電機為例，其主電路示意圖如下：

　　用變頻器運行信號控制電磁抱閘,；變頻器在有PG矢量控制模式下,，0Hz運行時可輸出180%額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間在20ms以內(nèi),，完全可滿足吊車的應(yīng)用要求,，有效避免溜鉤問題及起停抖動問題；
　　當(dāng)然,，對于一些高檔提升機械,，還會應(yīng)用到PLC來進行對提升機構(gòu)、行走機構(gòu),、橫動機構(gòu)進行集中控制,，實現(xiàn)多種功能，控制簡易示圖如下：

　　變頻器的外圍接線配置圖如下：

　　·總結(jié)
　　深圳市英威騰電氣有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的CHV系列高性能矢量型變頻器成功應(yīng)用于橋式吊車領(lǐng)域,，有效滿足吊車的控制工藝要求,，并得到客戶的一致認同,。英威騰公司提出的吊車變頻控制方案，推動了吊車電氣控制技術(shù)的發(fā)展,，完全滿足吊車的軟啟動,、軟停車、無沖擊,、平滑調(diào)速功能,，有效降低系統(tǒng)的能耗及機械的維護成本,，延長機械的使用壽命,。