变频调速给起重机设计和使用带来的影响.ppt

变 频 调 速 给 起 重 机 设 计和 使 用 带 来 的 影 响 武 汉 理 工 大 学 胡吉全 主要内容： 起重机运行过程中的调速问题 变频调速对起重机设计和使用的影响 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。因此起重机的设计和使用者对调速问题一直高度关注。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，其工作性能的好坏与调速控制技术息息相关。 一.起重机运行过程中的调速问题 1. 起重机调速状态的现实 起重机调速状态的现实主要有两种方法： 1) 一种是通过改变机械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； 2) 另一种就是通过改变机械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 现代机电传动系统主要有直流传动系统和交流传动系统。直流传动系统以直流电动机为动力，交流传动系统则以交流电机为动力。直流电机虽不如交流电机结构简单，制造方便，价格便宜，但直流电机具有良好的调速性能，可在很宽范围内平滑调速。其良好的机械特性、较大的起动转矩和过载能力，特别适用于起重机械的工作作业，目前在一些要求特殊的起重机上还仍然使用直流驱动，如电动轮胎起重机等。同时对于一些控制精度要求较高的的场合也广泛使用直流驱动。但对于大功率的机电传动场合，由于直流电获得比较麻烦，目前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 2.电动机的调速方法 过去在起重机中使用最多的是变转差率调速，如转子串电阻调速、定子调压调速、滑差电机调速、串级调速等。这些调速方式的共同特点是：调速过程中平均产生的转差率（除串级调速外），都消耗在转子电路中，使转子发热，这些调速方式的经济性比较差。 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： 从上式可知对应于下面三种转矩变化情况电压如何随频率的改变而调节。 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）调速时转矩不变（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）调速时输出功率不变（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 3.变频电机的调速原理 （3）调速时转矩随转速的平方成正比变化 希望 ，于是可得 ，即加到电动机上的电压必须随频率的平方成正比。