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位能負(fù)載條件下的變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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(tuán)公司 劉少善 高永堅(jiān)
摘要：本文分析了位能負(fù)載的物理特性，控計(jì)了提升機(jī)械變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和分析計(jì)算方法，對變頻設(shè)備的合理選用進(jìn)行了研究．
關(guān)鍵詞：提升機(jī) 變頻調(diào)速 制動(dòng)
一、概述：
物品提升機(jī)械是國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)不可缺少的生產(chǎn)設(shè)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(jī)、高爐卷揚(yáng)機(jī)、民用電梯、軋機(jī)升降臺、以及油田抽油機(jī)等，都是典型的提升機(jī)械。這類設(shè)備大多采用繞線式電動(dòng)機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)，用于提升或下放重物，具有典型的位能負(fù)載特性。
由于啟動(dòng)及調(diào)速成等方面的需要，通常都是在繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接電阻，從而降低電機(jī)啟動(dòng)電流，并實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)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(fèi)。
2、電阻分級切換，實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速，設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn)，引起電氣及機(jī)械沖擊。
3、再生發(fā)電時(shí)，機(jī)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(yīng)用場合，會(huì)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(diǎn)，影響接觸器的使用壽命，設(shè)備維修成本較高。
5、繞線電動(dòng)機(jī)滑環(huán)存在的接觸不良問題，容易引起設(shè)備事故。
隨著交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器的應(yīng)用和普及，人們已開始淘汰繞線式電動(dòng)機(jī)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(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)取而代之，實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)械的平滑調(diào)速和節(jié)能運(yùn)行，并將電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高到0.95以上，同時(shí)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(jī)械的存在的固有缺陷，使設(shè)備性能行到極大提高。
二、位能負(fù)載的調(diào)速特性
提升機(jī)械用于提升或下降位能負(fù)載，無論是過平衡或欠平衡配置，必然存在電動(dòng)和再生發(fā)電兩個(gè)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速時(shí)，通過電阻的分級切換和正反轉(zhuǎn)接觸器切換，實(shí)現(xiàn)有級調(diào)速和正反轉(zhuǎn)控制。其中，工作點(diǎn)１和工作點(diǎn)２為電動(dòng)狀態(tài)，工作點(diǎn)３為能耗制動(dòng)狀態(tài)，工作點(diǎn)４為再生發(fā)電機(jī)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(dòng)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(dòng)組件泄放。
三、變頻器的容量選擇
提升機(jī)械采用變頻器進(jìn)行控制時(shí)，可以遷用鼠籠型電動(dòng)機(jī)，對于原使用繞線式電動(dòng)機(jī)的提升機(jī)械，可將繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子短接，當(dāng)作籠型電機(jī)使用。常用的電動(dòng)機(jī)為ＹＺ系列鼠籠型電動(dòng)機(jī)和ＹＺＲ系列繞線型電動(dòng)機(jī)，這兩個(gè)系列的電動(dòng)機(jī)，都是以工作制Ｓ３及負(fù)載持續(xù)率40%的定額作為基準(zhǔn)定額。電動(dòng)機(jī)的額定值選定后，應(yīng)選擇相應(yīng)的變頻器容量。
�。伲诤停伲冢蚁盗须妱�(dòng)機(jī)的過載力矩一般為2.2-2.8倍，為了充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力，提高起重設(shè)備的安全
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