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倪振磊 高广君（深圳市特种设备安全检验研究院,广东 深圳 518000）
摘 要：起重机电气调试的主要方式有变频调速、调压调速以及绕线型异步电动机调速.在调速方法中,变频调速（通过改变电动机电源频率来改变电动机的速度）的调速范围大、平滑高,变频时同时改变定子外加电压,可实现恒功率或恒转矩调速以适应不同负载的要求,低速时特性的静差率较高,调速的效率和功率因数高,是异步电动机调速方法中最有发展前途的一种.
关键词：起重机；电气调速系统；变频调速；调压调速；绕线型异步电动机
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）06-0034-03
1. 概述
起重机作为一种机械设备,在现代工业生产中具有不可或缺的作用.起重机械被广泛地应用于工业生产的各个方面,大大提高了工作效率,减轻了工作人员的体力劳动.在起重机的调速方式上,经常使用的是变频调速、调压调速和绕线型异步电动机的调速.
2. 起重机电气传动
起重机对电气传动的要求有调速、平稳或快速起制动、纠偏、保持同步、机构间的动作协调、吊重止摆等,其中调速常作为重要要求.由于起重机调速变化次数较多,而且绝大多数需在运行过程中进行,所以一般不太适合使用机械变速,而经常采用电气调速.起重机电气调速方式一般可分为两大类：直流调速和交流调速.
起重机的直流调速主要有以下三种方案：（1）直流电动机系统的直流调速,即使用可控电压供电的晶闸管供电；（2）电动机的直流调速,即使用可控电压供电的直流发电机来调速；（3）通过改变外串电阻和接法的直流调速,即使用固定电压供电的直流串激电动机.直流调速具有过载能力大、调速比大、起制动性能好、适合频繁的起制动、事故率低等优点.缺点是系统结构复杂、论文范文昂贵、需要直流电源等.
起重机的交流调速可以分为变转差率、变极、变频三大类.变转差率调速方式较多,如改变绕线异步电动机外串电阻法、转子晶闸管脉冲调速法等.变极调速目前主要应用在葫芦式起重机的鼠笼型双绕组变极电动机上,采用改变电机极对数来实现调速.目前,变频调速技术已经在起重机的无级调速作业当中被大量应用,变频器的诞生在这一调速方面起到了至关重要的作用.除了上述调速以外还有双电机调速、液力推动器调速、动力制动调速、转子脉冲调速、蜗流制动器调速、定子调压调速等等.
3. 起重机电气调速的主要方式
3.1 变频调速
变频调速电机简称变频电机,是变频器驱动的电动机的统称.实际上为变频器设计的电机为变频专用电机,电机可以在变频器的驱动下实现不同的转速与扭矩,以适应负载的需求变化.变频电动机由传统的鼠笼式电动机发展而来,把传统的电机风机改为独立出来的风机,并且提高了电机绕组的绝缘性能.在要求不高的场合,如小功率和频率额定的工作情况下,可以用普通鼠笼型电动机代替.
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置.我们现在使用的变频器主要采用交-直-交方式（VVVF变频或矢量控制变频）,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机.变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成.整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率.
变频调速的优点主要有：具备启动功能；采用电磁设计,减少了定子和转子的阻值；适应不同工况条件下的频繁变速；在一定程度上节能.但是由于变频调速的成本较高,故限制了这一调速方式的使用范围.
3.2 调压调速
改变电动机定子电压来实现调速的方法称调压调速.调压调速,对于单相电动机,可在0～220V之间的某值；对于三相电动机,可在0～380V之间的某值.调压用变压器,如果变压器的调压是有级的,电动机的调速也是有级的,如果变压器的调压是无级的,那么电动机调速也是无级的.
调压调速的优点主要有：可以将调速过程中产生的转差能量加以回馈利用；效率高；装置容量与调速范围成正比,适用于70%～95%的调速.调压调速的主要缺点就是功率因素较低,有谐波干扰,正常运行时无制动转矩,适用于单象限运行的负载.
3.3 绕线型异步电动机的调速
3.3.1 绕线型异步电动机转子串联电阻调速.绕线式异步电动机转子串入附加电阻,使电动机的转差率加大,电动机在较低的转速下运行.串入的电阻越大,电动机的转速越低.此方法设备简单、控制方便,但转差功率以发热的形式消耗在电阻上,属有级调速,机械特性较软.
这种调速方法的主要性能如下：
（1）调速的方向只能往下调.
（2）调速的平滑性取决于R2的调节方式.
（3）调速的稳定性差,R2越大,机械特性硬度越小,静差率δ越大.
（4）调速的经济性差,初期投资虽然不大,但损耗增加,运行效率低.
（5）调速的范围不大,因受低速时的静差率的限制.
（6）调速时的允许负载为恒转矩负载.因为调速前后,U1和f1不变,故Фm不变.
3.3.2 绕线型异步电动机的串级调速.串级调速就是在转子电路中串入一个与E2s频率相等,而相位相同或相反的附加电动势Ead,以代替Rr上的电压降,既可以节能,又可以将这部分功率回馈到电网中去.
串级调速的主要性能如下：
（1）调速的方向既可以往上调,又可以往下调.
（2）调速的平滑性好,可实现无级调速.
（3）调速的稳定性好,机械特性的硬度不变,只要调速不是太低,静差率不会太大.
（4）调速的经济性方面,初期投资大,但运行论文范文不大,效率高.
调速电机:42三相异步电动机的调速，单相异步电动机的结构-176x144
（5）调速范围广.
（6）调速时的允许负载为恒转矩负载,因为调速时的Фm和cosφ2不变,所以I2s＝I2N时的转矩T不变.
4. 结语
变频调速技术应用于起重机电力拖动控制系统,不但使控制性能得到极大的提升,也降低了系统的能耗,具有良好的工业应用前景.总之,起重机的电气调速系统极大地提高了起重机的功能、安全性和使用寿命,它将朝着智能化、高可靠性的方向发展.
作者简介：倪振磊（1983-）,男,江苏宿迁人,供职于深圳市特种设备安全检验研究院,研究方向：电气工程及其自动化.
（责任编辑：秦逊玉）
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调速电机引用文献:
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