近幾年，橋式起重機(jī)的更新和發(fā)展以提高起重機(jī)的使用性能為主要標(biāo)志，其中以起重機(jī)的調(diào)速最為突出。下面就起重機(jī)常用的幾種調(diào)速方案進(jìn)行分析比較。
1．轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速
(1)凸輪控制器控制轉(zhuǎn)子不對(duì)稱(chēng)電阻該方案多用于5～10t通用橋式起重機(jī)的主控電路，通過(guò)轉(zhuǎn)子串接不對(duì)稱(chēng)電阻，改變電機(jī)的固有特性曲線達(dá)到調(diào)速的目的。此方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但速度變化極大，中間速不穩(wěn)定．嚴(yán)格地說(shuō)不能稱(chēng)為調(diào)速方案，它只能改善電機(jī)的起動(dòng)特性。
(2)主令控制器控制電機(jī)單相和反接下降調(diào)速
該方案多用于1 6～50t通用橋式起重機(jī)的主控電路，其特點(diǎn)為可逆不對(duì)稱(chēng)電路。上升各擋電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接有起動(dòng)電阻；下降第一擋為反接制動(dòng)，僅在由第二擋返回第一擋時(shí)起作用，且負(fù)載必須大于額定負(fù)載的56；下降第二擋為單相制動(dòng)，主要用于輕載下降；下降第三擋為再生制動(dòng)。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但上升不能提速，機(jī)械特性很軟，速度變化率極大，低速不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。
2．自激動(dòng)力制動(dòng)調(diào)速
電路特點(diǎn)為可逆不對(duì)稱(chēng)電路，下降時(shí)斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)的三相交流電源，給兩相定子繞組通入初激磁電流形成氣隙磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)在位能性負(fù)載的作用下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子切割氣隙磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流和制動(dòng)力矩。經(jīng)整流后再送入定子繞組，使激磁電流增加氣隙磁場(chǎng)增強(qiáng)，制動(dòng)力矩增大。制動(dòng)力矩等于位能負(fù)載作用在電動(dòng)機(jī)軸上的力矩時(shí)，轉(zhuǎn)子電流、自激電流保持不變，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)改變轉(zhuǎn)子電阻時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變，起重機(jī)上升時(shí)相當(dāng)于轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)和調(diào)速。該方案在重物下降時(shí)，具有中速和高速擋，節(jié)能且較可靠。但上升時(shí)不能得到穩(wěn)定的低速，輕載不能調(diào)速，操作不方便。
3．液壓推桿調(diào)速
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)變壓器接入調(diào)速型電力液壓制動(dòng)器的推桿電動(dòng)機(jī)定子，因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電壓和頻率隨其運(yùn)行速度而變，所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)，轉(zhuǎn)子電壓和頻率相應(yīng)降低、減小，電力液壓制動(dòng)器推力亦減小f制動(dòng)器的制動(dòng)力矩相應(yīng)增大，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。反之，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，制動(dòng)力矩減少，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)負(fù)載力矩，可變制動(dòng)力矩和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力矩平衡時(shí)，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，從而達(dá)到調(diào)速的目的。該方案通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子接入高值電阻，系統(tǒng)上升、下降均可獲得較穩(wěn)定的低速。但它只能獲得一個(gè)低速，中間速特性軟，且必須對(duì)起重機(jī)機(jī)械部分進(jìn)行改動(dòng)才能使用。
4．渦流制動(dòng)調(diào)速
電動(dòng)機(jī)與渦流制動(dòng)器同軸連結(jié)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)低速下降時(shí)電動(dòng)機(jī)斷電，渦流制動(dòng)器通電。制動(dòng)器開(kāi)閘，負(fù)載下降，此時(shí)渦流制動(dòng)器發(fā)出制動(dòng)力矩。當(dāng)負(fù)載力矩與渦流制動(dòng)器的制動(dòng)力矩相平衡時(shí)，負(fù)載獲得穩(wěn)定的低速而下降。電動(dòng)機(jī)中間速下降時(shí)處在反向電動(dòng)狀態(tài)，渦流制動(dòng)器勵(lì)磁繞組通電，系統(tǒng)得到電動(dòng)機(jī)人為特性與渦流制動(dòng)力矩的合成曲線。當(dāng)負(fù)載力矩與上述合成力矩平衡時(shí)電動(dòng)機(jī)中速下降}高速下降為回饋制動(dòng)狀態(tài)。上升時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在正向電動(dòng)狀態(tài)，調(diào)速原理和下降時(shí)基本相同。該方案上升、下降均可調(diào)速，調(diào)速比可達(dá)1：lO，中間速、低速均可得到。但速度變化較大，中間速不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，線路較復(fù)雜，必須對(duì)起重機(jī)機(jī)械部分進(jìn)行改動(dòng)才能使用。
5．晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速
電動(dòng)機(jī)三相電源每相串入一組反并聯(lián)晶閘管，通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角，控制電動(dòng)機(jī)的定子電壓而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。此方案調(diào)速范圍可達(dá)1：10，轉(zhuǎn)速變化率小于5 ，上升和下降均可調(diào)速，具有一定的發(fā)展前景。但該方案較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。
6．變頻調(diào)速
變頻調(diào)速是交流調(diào)速中較為理想的調(diào)速方案，但使用在起重機(jī)上尚不多見(jiàn)，主要是因?yàn)槠鹬貦C(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；起重機(jī)下降時(shí)電動(dòng)機(jī)處于能量回饋制動(dòng)狀態(tài)；變頻器價(jià)格較高等原因所造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大規(guī)模集成電路技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、PWM 技術(shù)、矢量變換技術(shù)和能量回饋技術(shù)已成功的應(yīng)用在變頻器上，使變頻器應(yīng)用在起重機(jī)上已趨于成熟。
(1)工作原理
如附圖所示，起動(dòng)時(shí)接觸器KM 得電吸合，變頻器得電，信號(hào)指示燈DM 亮，R ，s 變頻控制電源與主回路分開(kāi)接線，以使保護(hù)回路動(dòng)作時(shí)，保持變頻器異常輸出信號(hào)，便于維修和故障分析。SA主令控制器轉(zhuǎn)向上升一擋時(shí)，K3、K5吸合，變頻器正轉(zhuǎn)信號(hào)STF、低速信號(hào)RL與公共端子SD接通。這時(shí)變頻有起動(dòng)頻率輸出，電動(dòng)機(jī)卻不轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)橹苿?dòng)器未打開(kāi)，可避免起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠而溜鉤，K1斷開(kāi)進(jìn)行零位保護(hù)和異常輸出保護(hù)(變頻器B、C接點(diǎn)為異常輸出接點(diǎn))。當(dāng)輸出頻率達(dá)到制動(dòng)釋放頻率設(shè)定值3Hz時(shí)，且維持制動(dòng)釋放電流檢測(cè)時(shí)問(wèn)設(shè)定值0．3s后，變頻器會(huì)通過(guò)RUN端子輸出信號(hào)要求打開(kāi)制動(dòng)器．即RUN與SE端子通導(dǎo)，K8得電接點(diǎn)閉合。K9吸臺(tái)，制動(dòng)器電動(dòng)機(jī)M2得電．同時(shí)STOP端子與SD接通自保。制動(dòng)器電動(dòng)機(jī)得電后打開(kāi)，制動(dòng)時(shí)間為0．3s，變頻器以3Hz的起動(dòng)頻率驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。在變頻器加速時(shí)間內(nèi)頻率連續(xù)變化到設(shè)定值，由此可知起重機(jī)起升速度的變化也是連續(xù)的。隨著SA由低擋向高擋切換．K5、K6、K7分別組合成七種不同狀態(tài)輸入變頻器，使其輸出七種不同頻率從而得到七種不同起升速度停止時(shí)，SA經(jīng)各擋回零，變頻器的輸出頻率在減速時(shí)間 內(nèi)連續(xù)減小。當(dāng)輸出頻率等于變頸器制動(dòng)閉合頻率(6Hz)時(shí)．機(jī)械制動(dòng)器通過(guò)RUN端子得到閉合信號(hào)。RUN與SE開(kāi)路，K8、K9斷電，STOP端子與SD斷開(kāi)，制動(dòng)器開(kāi)始閉合。變頻器過(guò)O．5s后停止輸出，M1電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。下降的原理與上升時(shí)相同附圖變頻調(diào)速工作原理圈
(2)性能特點(diǎn)
變頻調(diào)速采用磁通矢量控制技術(shù)或大轉(zhuǎn)矩提升技術(shù)，可解決起重機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、低速時(shí)大力矩輸出及負(fù)載變化巨烈的問(wèn)題；加減速時(shí)問(wèn)的設(shè)定，可解決起重機(jī)起制動(dòng)的沖擊，使起重機(jī)的速度變化連續(xù)，運(yùn)行平穩(wěn)；利用頻率到達(dá)信號(hào)或頻率檢測(cè)信號(hào)控制制動(dòng)器開(kāi)閉，只有在電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，制動(dòng)才打開(kāi)，解決了溜鉤問(wèn)題 利用電源回饋技術(shù)把電機(jī)在第四象限運(yùn)行的再生能量變換成50Hz的交流電回饋電網(wǎng)，保護(hù)變頻器不被擊穿；主控制回路分開(kāi)并可靠接地，避免強(qiáng)電對(duì)變頻器弱信號(hào)的千撓。
變頻調(diào)速是起重機(jī)調(diào)速最理想的方案之一，，調(diào)速比可達(dá)1：10以上，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速．各擋速度機(jī)械特性很硬，重載低速起動(dòng)和運(yùn)行穩(wěn)定可靠，加減速時(shí)間的設(shè)定使各擋起制動(dòng)速度相當(dāng)平穩(wěn)。具有較高的控制精度，設(shè)計(jì)有故障顯示、分析及參數(shù)監(jiān)控功能，便于使用和維護(hù)，并且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遠(yuǎn)程控制。
