伴隨電力拖動技術的不斷發(fā)展, 作為交流電動機變頻調(diào)速的高新技術產(chǎn)品­­­­­­-------變頻器,得到了越來越廣泛的應用. 目前我港所使用的岸邊起重機械的驅(qū)動系統(tǒng)也大都采用了變頻器控制.結(jié)合技術的應用, 使整個電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化，降低了系統(tǒng)的故障率，提高了岸邊起重機械的可靠性和可維護性。而隨著變頻器技術性能指標的不斷提高和相關配套軟件功能的日益豐富和完善，可以在不影響硬件系統(tǒng)設備更改的情況下，進一步改善起重機械的整體性能。與傳統(tǒng)常規(guī)控制相比,變頻控制系統(tǒng)有著不可比擬的優(yōu)點.以下我就針對變頻器在門機起升機構(gòu)中的應用并結(jié)合我港門機的具體情況來進行較為詳細的說明. 首先簡單介紹一下變頻調(diào)速的基本原理,我們知道,交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式為: 其中 f ——定子頻率 S ——異步電動機轉(zhuǎn)差率 p ——磁極對數(shù) 可見，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比,改變電動機定子供電電源頻率f，即可改變其同步轉(zhuǎn)速n，實現(xiàn)其調(diào)速的目的。 起重機變頻調(diào)速時的負載特性主要有兩種即: 恒轉(zhuǎn)矩負載和恒功率負載. 所謂恒功率負載，即所要求的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比。塔式起重機等一類建筑用起重機。由于其起升高度很高，其起升機構(gòu)通常在額定轉(zhuǎn)速以下采用和恒轉(zhuǎn)矩控制方式，而在額定轉(zhuǎn)速以上采用恒功率控制方式,這種負載在此就不再進一步加以說明. 所謂恒轉(zhuǎn)矩負載就是負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關，任何轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)矩總保持恒定或基本恒定.目前我港現(xiàn)有的門座式起重機、裝卸橋等其大小車運行機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，主要表現(xiàn)為摩擦類負載，而其起升機構(gòu)，變幅機構(gòu)則主要表現(xiàn)為位能性負載，這些皆為恒轉(zhuǎn)矩負載，通常采用恒轉(zhuǎn)矩控制方式。在恒轉(zhuǎn)矩模式下，功率與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速兩者之積成正比，所以生產(chǎn)機械所需的功率與轉(zhuǎn)速成正比。電動機的功率應與比較高轉(zhuǎn)速下的負載功率相適應。變頻器拖動恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負載時，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的轉(zhuǎn)矩過載能力。對于U/f控制方式的變頻器而言，應有低速下的轉(zhuǎn)矩提升功能。如果需要在低速下較長時間的運行，應該考慮由于負載轉(zhuǎn)矩不變，電動機定子電流亦基本不變，這樣就導致電動機在低頻狀態(tài)工作時的發(fā)熱問題。為了避免引起電動機的溫升過高，我們通常是選用帶有恒速風扇的專用變頻電機. 在眾多調(diào)速方式中,轉(zhuǎn)子串電阻也是應用極為廣泛的一種調(diào)速方式. 我港早期門機的起升機構(gòu)均采用轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式.這種調(diào)速方式是在轉(zhuǎn)子中串入電阻,從而將轉(zhuǎn)差功率通過制動電阻變成熱能消耗掉,進而達到調(diào)速的目的.這種調(diào)速方式需要用時間繼電器和接觸器進行控制,在起升過程中通過延時切除制動電阻來降低電機啟動電流并同時達到調(diào)速的目的.由于門機起升機構(gòu)負載啟動電流很大,因此對接觸器要求較高,必須能夠有一定的過載能力.同時由于其他相關元器件的使用,增加了門機的故障率.而且由于分級調(diào)速沒有連續(xù)性對門機本身的穩(wěn)定性也有一定的影響,大量的電能被電阻轉(zhuǎn)化為熱能而消耗掉,也造成了一定能源浪費. 新進的25T門機起升機構(gòu)則是采用了變頻調(diào)速,與轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式相比,變頻調(diào)速具有許多不可比擬的優(yōu)點, 首先在電機啟動階段由于采用變頻器控制，隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流被限制在一定范圍之內(nèi)。而用工頻(50Hz)電源直接起動時，起動電流為額定電流的6~7倍，因此，將產(chǎn)生機械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動可以進行較為平滑地起動。起動電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對于帶有轉(zhuǎn)矩自動增強功能的變頻器，起動轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負載起動。此外25T門機在使用變頻器控制的同時在電機上安裝了編碼器,從而構(gòu)成了一個閉環(huán)控制系統(tǒng), 所謂閉環(huán)控制是將實際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進行控制.從而提高了門機運行的精確度,也為抓斗自動開閉的實現(xiàn)創(chuàng)造了硬件基礎.因為結(jié)合PLC的高速計數(shù)模塊,我們可以很容易的計算出鋼絲繩所轉(zhuǎn)過的長度.進而通過程序控制,實現(xiàn)抓斗的自動開閉,提高了門機的作業(yè)效率. 當門機起升機構(gòu)處于制動狀態(tài)時,變頻器向異步電動機的定子通直流電，異步電動機便處于能耗制動狀態(tài)。這種情況下變頻器的輸出頻率為零，而定子磁場不再旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動著的轉(zhuǎn)子切割這個靜止磁場而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)換成電能消耗于 轉(zhuǎn)子回路中。由于門機起升機構(gòu)的制動功率較大，必須配置外部制動單元和制動電阻,當變頻器直流回路電壓升至允許的比較高電壓時（600V），制動單元被激活,能量通過制動電阻消耗。 雖然變頻器控制具有許多優(yōu)點,但如果沒有正確使用,也會出現(xiàn)一些意想不到的結(jié)果. 新進25T門機在抓斗取貨完全閉合后,由于開閉繩與支持繩受力并不一樣,這時雙機同時起升,便出現(xiàn)了鋼絲繩無法快速找齊的現(xiàn)象.嚴重影響了門機的作業(yè)效率,而采用轉(zhuǎn)子串電阻控制的門機在這種情況下鋼絲繩卻很容易找齊.經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)由于采用了變頻器與編碼器結(jié)合的閉環(huán)控制,抓斗在取貨的過程中支持繩并不是簡單的