武汉理工大学胡吉全.pptVIP

武 汉 理 工 大 学 胡吉全 变 频 调 速 技术给 起 重 机节能 设 计和 使 用 带 来 的 影 响 报告内容： 起重机运行过程中的调速问题 变频调速对起重机节能设计和使用的影响 一.起重机运行过程中的调速问题 任何起重机的工作机构在运行过程中都会有起动、稳定运行和制动减速等运行状态。这些状态的改变会给起重机的工作带来多方面的影响，如：工作效率、惯性载荷、冲击载荷、稳定性状态等。起重机运行状态的改变是通过调速来实现的。从某种程度讲，起重机的发展史也是调速控制技术的发展史。 一.起重机运行过程中的调速问题 1. 起重机调速的现实 起重机调速的现实主要有两种方法： 1) 一种是通过改变传动系统中的传动比来实现工作 机构速度的改变，如采用齿轮变速箱调速； 2) 另一种就是通过改变传动系统中电机的输入转速 来实现工作机构速度的改变，这也是现代起重机中最常用的电机调速方法。 一.起重机运行过程中的调速问题 2.电动机的调速方法 起重机传动系统主要有直流传动和交流传动。 直流传动系统中的直流电机可在很宽范围内平滑调速，有较大的起动转矩和过载能力，具有良好的调速特性和机械特性，特别适用于起重机械的工作作业，但由于直流电获得比较麻烦，目前起重机更多的采用交流电机驱动。 一.起重机运行过程中的调速问题 2.电动机的调速方法 交流电机的调速方式有很多，从异步电机的转速表达式： 看出，可以改变下列三个参数来调节电机的转速。 （1）改变定子绕组的极对数 p，称为变极调速； （2）改变供电电源的频率 f，称为变频调速； （3）改变电机的转差率s，称为变转差率调速。 一.起重机运行过程中的调速问题 3.变频电机的调速原理 变频调速时，希望电动机的过载能力 保持不变， ----称为力矩倍数。 ----电机的额定转矩 ----电机的最大电磁转矩 由最大转矩的计算公式可推得当电机的 在变频前后保持不变时，则电压、频率和额定转矩应保持下列关系： 对应于上式转矩变化，电压随频率的改变而调节情况。 一.起重机运行过程中的调速问题 3.变频电机的调速原理 （1）恒转矩调速 希望 = =常数，此时要求 ，也即 = 常数， 即电机上的电压必须随频率成正比改变。 （2）恒功率调速 希望 以便 =常数。于是可得 ，即加到电机上的电压必须随频率的开平方成正比改变。 一.起重机运行过程中的调速问题 4.变频电机的特性 与以上调速状态相对应，变频电机的频率、转矩、电压、功率，有如下关系曲线 ： 二.变频调速对起重机设计和使用的影响 变频调速技术的运用对起重机的控制带来了极大的改变，特别是闭环矢量控制变频器的成功开发，有效地解决了位能性负载的变频调速问题。从控制角度讲变频调速无疑具有划时代的意义。然而从机械角度讲该技术对起重机的设计和使用的影响也是巨大的。 二.变频调速对起重机设计和使用的影响 1.可以实现起重机在恒功率和恒转矩范围内工作 起重机工作时，最希望能做到重载时低速运行，轻载时高速运行，同时载重状态下工作机构均希望有较大的驱动力矩，轻载时可以采用小的驱动力矩。变频电机的恒功率和恒转矩工作特性正好与起重机工作机构的要求相一致，非常理想地解决了负载、变速和转矩、功率之间的关系问题。 如起升机构在取消机械变速箱的情况下，很方便的实现了在不同工作速度时起吊不同质量，甚至在恒功率调速状实现起吊载荷的无级变化，有效地扩大了起重机的工作范围，大大提高了工作效率。 二.变频调速对起重机设计和使用的影响 2.可提高起重机金属结构富余承载功能的利用 起重机起升机构采用变频调速后，使挖掘和利用起重机及金属结构的富余承载能力成为可能。过去港口常用的装卸起重机额定起重量均为定值，与工作幅度无关。如港口门座起重机，一般指全幅度范围内均起吊额定载荷。实际上起重机的起重量与工作幅度紧密相关，工作幅度对起重机的稳定性、轮压、金属结构的受力影响很大。在额定载荷情况