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位能負載條件下的變頻調(diào)速系統(tǒng)設計
深圳市庫馬克新技術(shù)有限公司 羅自永 李瑞常廣州鋼鐵集團公司 劉少善 高永堅
摘要：本文分析了位能負載的物理特性，控計了提升機械變頻調(diào)速系統(tǒng)的設計思想和分析計算方法，對變頻設備的合理選用進行了研究．
關(guān)鍵詞：提升機 變頻調(diào)速 制動
一、概述：
物品提升機械是國民經(jīng)濟各行業(yè)不可缺少的生產(chǎn)設備，在各工礦企業(yè)中大量使用，如工廠的行吊、港口碼頭的塔吊、礦井提升機、高爐卷揚機、民用電梯、軋機升降臺、以及油田抽油機等，都是典型的提升機械。這類設備大多采用繞線式電動機作為主驅(qū)動，用于提升或下放重物，具有典型的位能負載特性。
由于啟動及調(diào)速成等方面的需要，通常都是在繞線式電動機的轉(zhuǎn)子回路串接電阻，從而降低電機啟動電流，并實現(xiàn)電動機的分級調(diào)整。這種控制方式帶來如下弊端：
1、轉(zhuǎn)子回路串接電阻，消耗電能，造成能源浪費。
2、電阻分級切換，實現(xiàn)有級調(diào)速，設備運行不平穩(wěn)，引起電氣及機械沖擊。
3、再生發(fā)電時，機械能回饋電網(wǎng)，造成電網(wǎng)功率因數(shù)低。尤其在供電饋線較長的應用場合，會加大變壓器、供電線路等方面的投資。
4、接觸器頻繁投切，電弧燒傷觸點，影響接觸器的使用壽命，設備維修成本較高。
5、繞線電動機滑環(huán)存在的接觸不良問題，容易引起設備事故。
隨著交流電動機變頻調(diào)速器的應用和普及，人們已開始淘汰繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速這一落后的調(diào)速方式，采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)取而代之，實現(xiàn)了提升機械的平滑調(diào)速和節(jié)能運行，并將電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高到0.95以上，同時省去了調(diào)速接觸器、正反轉(zhuǎn)接觸器等軟件，完全解決了傳統(tǒng)提升機械的存在的固有缺陷，使設備性能行到極大提高。
二、位能負載的調(diào)速特性
提升機械用于提升或下降位能負載，無論是過平衡或欠平衡配置，必然存在電動和再生發(fā)電兩個工作區(qū)，其調(diào)速特性如圖一和圖二所示。
圖一 轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速特性 圖二 交流變頻調(diào)速特性
如圖所示，繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速時，通過電阻的分級切換和正反轉(zhuǎn)接觸器切換，實現(xiàn)有級調(diào)速和正反轉(zhuǎn)控制。其中，工作點１和工作點２為電動狀態(tài)，工作點３為能耗制動狀態(tài)，工作點４為再生發(fā)電機狀態(tài)。
變頻調(diào)速特性為一組平行的曲線，同于變頻器的頻率可以連續(xù)可調(diào)，因而能夠?qū)崿F(xiàn)平滑無級調(diào)速。圖二中１區(qū)為電動區(qū)，２區(qū)為再生發(fā)電區(qū)，電能回饋至變頻器的直流側(cè)，通過制動組件泄放。
三、變頻器的容量選擇
提升機械采用變頻器進行控制時，可以遷用鼠籠型電動機，對于原使用繞線式電動機的提升機械，可將繞線式電動機的轉(zhuǎn)子短接，當作籠型電機使用。常用的電動機為ＹＺ系列鼠籠型電動機和ＹＺＲ系列繞線型電動機，這兩個系列的電動機，都是以工作制Ｓ３及負載持續(xù)率40%的定額作為基準定額。電動機的額定值選定后，應選擇相應的變頻器容量。
�。伲诤停伲冢蚁盗须妱訖C的過載力矩一般為2.2-2.8倍，為了充分發(fā)揮電動機的負載能力，提高起重設備的安全
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