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19
2017
-
09
新莆京变频器在卷扬机上的应用
作者：
一、前言
卷扬机又叫绞车，由人们或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。垂直提升、水平或倾斜拽引重物的单起重机械。分手动和电动两种。
电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大，工作繁忙的情况下，要求调速性能好，特别要空钩能快速下降。对安装就位或敏感的物料，要能以微动速度下降。
卷扬机包括，电动卷扬机，建筑卷扬机，微型卷扬机，主要产品有：JM电控慢速大顿位卷扬机、电控手控慢速卷扬机、JK电控高速卷扬机、JKL手控快速留放卷扬机、电控手控两用卷扬机、JT调速卷扬机等，仅能在地上使用，可以通过修改用于船上。它以电动机为动力，经弹性联轴节，三级封闭式齿轮减速箱，牙嵌式联轴节驱动卷筒，采用电磁制动。卷扬机产品通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等物料升降或平拖，还可作为现代化电控自动作业线的配套设备。
二、传统卷扬机的控制方式
卷扬提升机的工作特点是：启动速度慢、转矩大，加速平滑，停车平稳、准确。传统的调速方法：采用绕线转子异步电动机，通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速。
但存在以下缺点：
1)串联电阻调速，其调速变化呈跳跃状，使得减速机齿轮、天轮、中轮、料车与斜桥导轨之间，在加减速运行阶段均受到冲击力作用，设备易损坏，钢丝绳易疲劳，导致维修量大，检修费用增加。
2)串联电阻调速范围小，使得聊车速呈突变，减速后停车时仍有较高转速，对制动器和限位开关的调整精度要求高，且容易发生越位及掉道事故而影响生产。
3)串联电阻调速，使得料车起动及减速时，大部分电能消耗在电阻器上;当电动机在电压下降时，力矩下降，转差率增大，严重时，料车无法启动，易于生产事故。
4)能耗高，低速机械特性软，因为转速的降低是通过转子外接电阻消耗能量来实现的，并且转速越低，机械特性越软，消耗在电阻中能量比例越大，极不经济，而且电网电压的高低对速度影响很大。
附表：转子串电阻调速与变频调速的比较
|
序号 |
项目 |
转子串电阻调速 |
变频器调速 |
|
1 |
加、减速时间 |
加、加速时间随负载变化而变化，容易产生减速段超速，过卷等问题。 |
加、减速时间不随负载变化，提高了生产效率。 |
|
2 |
机械冲击 |
加、减速时机械冲击大，爬行时机械冲击大。 |
运行平稳，无机械冲击 |
|
3 |
电网冲击 |
启动时对电网冲击大，为额定电流的3-5倍、在减速和爬行段也对电网冲击大。 |
启动时输出电流为额定电流的1.2倍左右，在等速段、减速段和爬行段无输出电冲击。 |
|
4 |
低速爬行 |
低速爬行主要靠抱闸控制，不稳定 |
低速爬行稳定，可以在0.1M/S的低速平稳运行 |
|
5 |
系统节能 |
不节能，电阻上的转差功率耗能很大。 |
节能明显，一般在20%-40%以上。 |
|
6 |
闸瓦磨损 |
抱闸频繁，抱闸磨损严重，灰尘大。 |
抱闸磨损小，减少灰尘，值班环境好 |
|
7 |
启动力矩 |
力矩小 |
力矩大，可达到额定力矩的2倍。 |
三、新莆京SVF-EV矢量变频器卷扬机控制方案
新莆京SVF-EV矢量型变频器采用全球领先的矢量控制算法，把电机定子电流按坐标变换分解为转矩电流分量和励磁电流分量，从而实现精确的转矩控制。与V/F控制算法相比较具有低频力矩特性好，动态响应特性好，速度控制精度高等优点。
当变频器有0.50Hz输出时即有180%以上的高起动转矩，保证悬空起动及低速运转时的电机力矩，并可在1:50的速度范围内(1-50Hz)以100%转矩连续运行。速度调速偏差小于±1%。并利用一个高速微处理器和最新一代DSP来提高响应速度，在提升设备中对防止“滑落”很有效果，为保证变频器不过压跳闸不被击坏，需增设能耗制动单元来保证变频器的正常工作。进行制动时制动电阻和电机内部有功损耗部分结合成制动转矩。
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