用于起重機的晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速裝置的設計應用

閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)過程為當電動機穩(wěn)定運行在要求的速度時，一旦負載增大，電機會在較大負載拖動下進行減速，速度反饋值也隨之降低，閉環(huán)系統(tǒng)給定值不變，速度調(diào)節(jié)器的輸入由于速度反饋的下降而增大，經(jīng)過速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)控制晶閘管，增加晶閘管導通角，因而電動機定子電壓提高，電動機力矩也增大，電動機開始加速，當速度升至要求值時，速度反饋與給定值相等，速度調(diào)節(jié)器輸出值不再變化，晶閘管導通角不變，電動機電壓也不再升高，電動機力矩與負載力矩達到平衡，電動機又穩(wěn)定運行于給定值確定的速度值。這種速度調(diào)節(jié)器為PID調(diào)節(jié)器，由于積分的作用，所以速度與給定值相等，屬無靜差調(diào)速系統(tǒng)。

2.2.2 晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速特點

定子晶閘管調(diào)壓調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng)已在近年得到較廣泛的使用。

應用了以上所述的閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速原理，設計生產(chǎn)的用于起重機電動機的調(diào)速裝置，具體特點如下。

1)這種調(diào)壓調(diào)速裝置是專業(yè)化設計產(chǎn)品，專門用于驅(qū)動起重機的起升機構(gòu)和運行機構(gòu)，對起重繞線式電動機進行控制。

2)該裝置是數(shù)字化調(diào)速設備，由于在設計時充分考慮簡便和實用，所以用戶在使用時特別方便。該裝置的參數(shù)少，而且直觀簡單，當使用時在保證正確接線的基礎上，只需要調(diào)整電動機電流參數(shù)就可進行正常工作，無須長時間調(diào)試和調(diào)整。

3)該裝置正反向切換采用交流接觸器進行，這樣設計就徹底避免了環(huán)流發(fā)生的可能性，因而也不必采用快速熔斷器保護晶閘管的設計方法。

用兩組晶閘管控制正反向在實際使用中經(jīng)常產(chǎn)生環(huán)流，因而必須采用快速熔斷器進行保護。這樣在使用時，就必須經(jīng)常更換快熔，造成故障率提高，給使用維護帶來不便。

該裝置由于無環(huán)流發(fā)生的可能性，再加上晶閘管選擇上的考慮，因此只需用帶電子脫扣器的斷路器保護即可，方便使用。

該裝置控制接觸器切換時，是在無電壓無電流的情況下進行的，這樣在接觸器的選擇上就可按接觸器的約定發(fā)熱電流進行，在壽命的選擇上，只考慮機械壽命即可。

另外，利用正反向接觸器控制電動機比較直觀可靠，容易判斷故障，同時我們利用正反向接觸器輔助觸頭與制動器進行連鎖，就非常可靠的保證了制動器只有在電動機帶電的情況下才能開閘，使運行及控制更加可靠。

4)由于調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)采用速度閉環(huán)，所以必須設置速度檢測環(huán)節(jié)。該裝置拋棄了原有的容易損壞的測速發(fā)電機和安裝困難對環(huán)境要求高的脈沖偏碼器的測速方法，采用電動機轉(zhuǎn)子頻率反饋進行測速，這樣就大大降低了改造難度，降低了使用故障，調(diào)速比能夠達到1:10。

2.2.3 用于起升機構(gòu)控制邏輯功能簡介

用于起升機構(gòu)的控制系統(tǒng)如圖5 所示，機械特性如圖6所示。

1)電源電路斷路器1Q1 用于對主起升機構(gòu)電動機及調(diào)壓調(diào)速裝置提供短路及過載保護。

2)數(shù)字式定子調(diào)壓調(diào)速裝置是一個速度閉環(huán)的現(xiàn)代化交流調(diào)速系統(tǒng)，無需測速發(fā)電機和編碼器，而是采用電動機轉(zhuǎn)子頻率作為速度反饋信號。當設定電動機低速運行時，通過自動調(diào)節(jié)電動機定子電壓，使電動機穩(wěn)定運行在設定速度上。由于是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，所以，電動機的運行速度不會因為負載的變化而變化，速度波動率很小。

3)正、反向接觸器1KM11與1KM21 用于控制電動機的運行方向。正反向接觸器的動作均由THYROMAT 控制，其動作順序為機構(gòu)上升運行時，正向接觸器1KM11吸合，電動機加上了正向相序，使電動機處于正向電動狀態(tài)，帶動機構(gòu)正向起升。上升1、2、3擋為低速調(diào)速擋，速度分別設定為10%、20%、30%，上升4 擋為全速擋，此時輸出全電壓，控制電動機以額定速度運行。機構(gòu)下降運行1—3擋時，首先正向接觸器1KM11吸合，通過調(diào)節(jié)電動機定子電壓，使電動機處于反接制動狀態(tài)，靠負荷拉動機構(gòu)下降運行，以獲取低速運行。當?shù)踹\負荷重量很輕，無法拉動機構(gòu)下降運行時，會自動進行檢測。當在1.5 s內(nèi)，機構(gòu)還未運轉(zhuǎn)，就自動判斷負荷為輕載，在零電流的情況下控制正反向接觸器的切換，使反向接觸器1KM21 吸合，讓電動機處于反向電動狀態(tài)，達到設定速度。若由于某種原因吊運的負荷變重，會自動控制正反向接觸器回復到反接制動狀態(tài)。下降4 擋時，控制反向接觸器吸合，使電動機處于反向電動狀態(tài)，當負載重時，電動機速度超過同步速處于再生發(fā)電制動狀態(tài)。

控制手柄由下降4 擋回復到下降1—3擋時，會自動控制正反向接觸器在零電流的情況下迅速切換，讓電動機迅速進入反接制動狀態(tài)，制動負荷進入下降低速狀態(tài)。

4)轉(zhuǎn)子接觸器在每個電動機的轉(zhuǎn)子上均串接了電阻，用于消耗電機低速運行時產(chǎn)生的熱能，電阻器分為四段。上升調(diào)速擋時，1KM43吸合切除最后一段電阻，加大電機啟動力矩。上升4 擋時，通過THYROMAT 控制另外兩個轉(zhuǎn)子接觸器1KM42、1KM41分別在50%，75%速度下閉合，分別切除第二、第三段電阻，使電機平滑過渡到全速，又使切換電流得到控制。下降1—3 擋時，為了降低電機電流，并使下降4 擋回到下降1—3 擋時，切換力矩足夠，增加了最后一段電阻，轉(zhuǎn)子四段電阻全部串聯(lián)到轉(zhuǎn)子上。當下降4 擋時，通過THYROMAT 控制另外兩個轉(zhuǎn)子接觸器分別在50%，75%速度下閉合，分別切除第二、第三段電阻，使電動機處于再生發(fā)電制動時速度限制在允許范圍內(nèi)。

5)控制電路中還具有零位、失壓、限位等保護功能。

3 結(jié)語

該裝置目前廣泛應用于冶金、礦山、水電等行業(yè)的起重設備上，使用效果非常好。

這種調(diào)壓調(diào)速裝置的使用能夠有效地降低起重機的機械沖擊，從而使起重機的運行更加穩(wěn)定、可靠。