变频技术在起重设备上的应用分析
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[摘 要]随着我国科学技术的不断发展，传动技术也得到了相应的发展，对于起重设备的调速要求也在不断的提高。由于变频技术自身的优越性，也使得其能够在起重行业中得到广泛的应用，并且其使用功能也在日渐完善。虽然我国目前有很多生产起重机的厂家已经对传统起重机的控制系统做出了部分变频调速的改造，但是还是有许多厂家仍然使用的是传统的绕线式电动机的转子串调速方式。然而随着我国变频技术在起重行业中的不断推广，变频技术也会发展的越来越成熟。
中图分类号：TD742 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0247-01
前言
由于起重设备是很多企业当中经常使用的一种大型工业设备，一般采用的都是交流绕线转子异步电动机转子串电阻的方法来进行相关的启动与调速，通过继电器与接触器进行控制。由于这种转子串电阻的调速方式存在着启动电流大、机械设备的特性软、电阻易被烧损、电阻易发生故障、串电阻电能的浪费大等缺点，导致其调速并不理想。但是随着变频技术在起重设备上的广泛应用，也使得起重设备的自动化得到了很大的提高。
1. 变频技术原
1.1 变频器原理
变频调速的关键在于将电子供电频率做一定的调整来实现电机的调速，异步电动机中的同步转速受到了输入电源频率的影响，将输入电源频率做适当的调整就能够将同步转速调整，自然能够保证交流电机调速。不过在很多的情况下，为了将电机最大转矩在调速的过程中维持稳定，就要将电机的磁通量固定不变，定子的供电电压要随之受到相应的调整。下图展现了典型变频电路原理。
变频器的主电路展现了典型的交―直―交变压变频装置，FRH具体规定了控制电路中的频率，在ACC/DEC的作用下转换成伟频率以及电压基准信号，它们各自从A/D模数转换以及U/f压频变换达到了CPU，变为了PWM脉冲由基极驱动电路BD驱动GTR大功率晶体管为电动机送入变频电源。
1.2 变频器特性
第一，转矩特性。变频器当中内含很多类型U―f特性模式，这样保证了各类所要求的转矩特性都有了提升曲线的支持。第二，频率特性。变频器能够给予较多种类的频率变化以及对应的输出电压范围来适应调速范围要求。第三，加减速特性，从不同的负载性质出发，变频器能够设定加减速的时间，这样电机就能够软启动。第四，在DC制动电阻的帮助下，制动转矩能够实现多级的调整。第五，保持特性。变频器有着较为完善的保护功能，因此可靠性较强。即使出现了故障也有相应的显示功能做及时的显示，有利于分析故障原因并及时排除。
2.在起重设备中应用变频技术的优点
2.1 能够实现无触点控制
因为起重设备的拖动系统一般都由大车行走、小车行走以及卷扬机构升降控制等组成，在使用这些传统的控制系统之中，就需要使用继电器与接触器来实现起重设备相关功能的操作，利用变频器与可编程序控制器等相关的先进控制系统相结合，从而能够实现无触点的控制。并且，通过多种先进的控制系统相结合，也能够更好的实现起重设备的无人控制与远程操作，尤其是对于操作现场来说，如果把现场总线技术融入到变频器之中，就能够直接使用控制器或者计算机进行对变频器的控制，从而使起重设备按照计算机中所预定的工作流程进行控制。
2.2 能够提高工作可靠性
第一，起重设备中电磁抱闸的使用寿命能够延长。因为传统的拖动系统需要起重设备在运行的过程之中才能够抱闸，但是在应用了变频调速技术之后，即使起重设备是在基本停止的状态之下，也能够实现抱闸，这样就能够有效的改善闸皮的磨损。
第二，起重设备中控制系统出现故障的概率也大大降低。因为起重设备中的传动控制系统需要接触器、继电器进行控制，出现故障的概率较高，但是在使用了变频调速控制系统之后，起重设备的控制系统就得到了简化，从而提高其使用的可靠性。
第三，提高了起重设备中控制系统的保护功能。传统的其中设备经常会出现缺相、欠压、过压或者过流等情况，但是在应用了变频技术之后，就能够非常及时并准确的检测出起重设备中的问题，从而做到保护电机。
第四，提高了起重设备的节能效果。当绕线转子异步电动设备在低速运转的过程中，转子回路所莲姐姐的外接电阻就会消耗很大的电能。但是在应用了变频调速系统之后，不仅能够节约外接电阻所消耗的电能，还能够在起重设备放下重物之后，给电源增加位能。
第五，有效的提高了起重设备的调速质量。在起重设备应用了变频调速系统之后，其调速范围的传感器矢量就随之变小，并且能够实现调速的平稳性，保证起重设备的长时间低速运行，提高起重设备的定位精度与运行效率。
3.变频技术在起重设备上的主要应用
3.1 起重设备的系统构成与性能
由于起重设备的起升机构所采用的是变频电机驱动，这种变频器使用的是带PG卡的闭环矢量控制模式，能够使起重设备实现更大范围的恒转矩调速，具有更加快速的响应，动态性、硬度等也都有很大的提升。在起重设备的闭环控制系统之中，其速度的反馈采用的是增量式脉冲编码器，能够有效的控制变频器的输出频率，这样就能够控制电动机的转速。但是因为起重设备上的起升机构具有位能负载的特性，这时如果电动机的转速比变频器所对应的转速还高时，就很容易造成动能被释放，这样才能够确保足够的制动转矩。
3.2 变频技术与PLC的有效配合
起重设备的控制系统一般都是用的是PLC，它能够接受各种信号与状态，从而能够实现整个车的时序逻辑控制。在起重设备中用用PLC与变频器之间的配合，能够更加有效的解决起重设备在起升过程之中的启动与配合，从而减少抱闸闭合之后的振动与磨损，使起重设备能够更加平稳的停下。
3.3 在起重设备中应用变频技术的必要性
第一，对于起重设备来说，现在大部分采用的都是绕线式异步电动机转子串电阻的调速方案，这种方案的启动电流很大，容易对设备产生较大的冲击，从而造成起重设备中的机械构件受到损坏，会直接的影响到起重设备的使用寿命与正常生产。
第二，虽然有一些起重设备选择的是直流调速方案，但是因为对直流电动机的维护比较困难，维修成本高，其体积较大等原因，就导致直流电动机不如交流电动机。
第三，在起重设备上应用变频技术以后，能够实现更好的节能效果。
第四，由于变频器能够进行自我保护与自我诊断，因此在与PLC进行配合使用时，就能够提高整个变频系统的可靠性。
4.在起重设备上应用变频技术需要注意的问题
首先，为了能够改善起重设备在低速运行时也能够具有电压补偿，在进行变频器的配置时，就应该使用高一个档次的变频容量。
其次，由于在使用时起重设备的电动机会出现低速转矩下降以及温升等情况，所以在必要的情况下就应该尽量的使用专门性的变频电动机。
再次，对于一些需要频繁的使用加大制动转矩的起重设备，其起升系统的变频器就应该另外的再增加制动单元。
最后，在使用起重设备时，应该采用一些有效的措施，从最大限度上减少谐波对于电器设备的干扰。
5.结束语
总而言之，在起重设备上应用变频技术，能够克服传统驱动系统的许多缺点，并且显著的提高起重设备的整体性能，具有较高的可靠性与节能性，与传统的起重设备相比更加具有性价比。随着现代变频技术的不断发展，其在起重设备上的应用领域也会不断的扩大，具有较好的发展前景。
参考文献
[1] 周芝峰，周理.直接转矩变频技术在起重机控制系统中的应用[J].电机与控制应用，2011，38（8）：45-47.
[2] 栗建彬，卢崇波，李岩.变频技术在邯钢西区450t铸造起重机的应用[J].金属世界，2012，（6）：67-69.
[3] 常瑞增.采用矢量控制的桅杆式起重机和固定式全回转起重机的供电设计[J].港工技术，2012，49（2）：32-34.