伴隨電力拖動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展, 作為交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的高新技術(shù)產(chǎn)品­­­­­­-------變頻器,得到了越來越廣泛的應(yīng)用. 目前我港所使用的岸邊起重機(jī)械的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也大都采用了變頻器控制.結(jié)合技術(shù)的應(yīng)用, 使整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，降低了系統(tǒng)的故障率，提高了岸邊起重機(jī)械的可靠性和可維護(hù)性。而隨著變頻器技術(shù)性能指標(biāo)的不斷提高和相關(guān)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(shè)備更改的情況下，進(jìn)一步改善起重機(jī)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(diǎn).以下我就針對(duì)變頻器在門機(jī)起升機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用并結(jié)合我港門機(jī)的具體情況來進(jìn)行較為詳細(xì)的說明. 首先簡(jiǎn)單介紹一下變頻調(diào)速的基本原理,我們知道,交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為: 其中 f ——定子頻率 S ——異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率 p ——磁極對(duì)數(shù) 可見，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比,改變電動(dòng)機(jī)定子供電電源頻率f，即可改變其同步轉(zhuǎn)速n，實(shí)現(xiàn)其調(diào)速的目的。 起重機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的負(fù)載特性主要有兩種即: 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和恒功率負(fù)載. 所謂恒功率負(fù)載，即所要求的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比。塔式起重機(jī)等一類建筑用起重機(jī)。由于其起升高度很高，其起升機(jī)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(fù)載在此就不再進(jìn)一步加以說明. 所謂恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載就是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，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(jī)、裝卸橋等其大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主要表現(xiàn)為摩擦類負(fù)載，而其起升機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)則主要表現(xiàn)為位能性負(fù)載，這些皆為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)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(jī)械所需的功率與轉(zhuǎn)速成正比。電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)與比較高轉(zhuǎn)速下的負(fù)載功率相適應(yīng)。變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，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(duì)于U/f控制方式的變頻器而言，應(yīng)有低速下的轉(zhuǎn)矩提升功能。如果需要在低速下較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，應(yīng)該考慮由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，電動(dòng)機(jī)定子電流亦基本不變，這樣就導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)在低頻狀態(tài)工作時(shí)的發(fā)熱問題。為了避免引起電動(dòng)機(jī)的溫升過高，我們通常是選用帶有恒速風(fēng)扇的專用變頻電機(jī). 在眾多調(diào)速方式中,轉(zhuǎn)子串電阻也是應(yīng)用極為廣泛的一種調(diào)速方式. 我港早期門機(jī)的起升機(jī)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(dòng)電阻變成熱能消耗掉,進(jìn)而達(dá)到調(diào)速的目的.這種調(diào)速方式需要用時(shí)間繼電器和接觸器進(jìn)行控制,在起升過程中通過延時(shí)切除制動(dòng)電阻來降低電機(jī)啟動(dòng)電流并同時(shí)達(dá)到調(diào)速的目的.由于門機(jī)起升機(jī)構(gòu)負(fù)載啟動(dòng)電流很大,因此對(duì)接觸器要求較高,必須能夠有一定的過載能力.同時(shí)由于其他相關(guān)元器件的使用,增加了門機(jī)的故障率.而且由于分級(jí)調(diào)速?zèng)]有連續(xù)性對(duì)門機(jī)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(fèi). 新進(jìn)的25T門機(jī)起升機(jī)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(diǎn), 首先在電機(jī)啟動(dòng)階段由于采用變頻器控制，隨著電機(jī)的加速相應(yīng)提高頻率和電壓，起動(dòng)電流被限制在一定范圍之內(nèi)。而用工頻(50Hz)電源直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為額定電流的6~7倍，因此，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。采用變頻器傳動(dòng)可以進(jìn)行較為平滑地起動(dòng)。起動(dòng)電流為額定電流的1.2~1.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%~120%額定轉(zhuǎn)矩；對(duì)于帶有轉(zhuǎn)矩自動(dòng)增強(qiáng)功能的變頻器，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100%以上，可以帶全負(fù)載起動(dòng)。此外25T門機(jī)在使用變頻器控制的同時(shí)在電機(jī)上安裝了編碼器,從而構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng), 所謂閉環(huán)控制是將實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給控制裝置進(jìn)行控制.從而提高了門機(jī)運(yùn)行的精確度,也為抓斗自動(dòng)開閉的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了硬件基礎(chǔ).因?yàn)榻Y(jié)合PLC的高速計(jì)數(shù)模塊,我們可以很容易的計(jì)算出鋼絲繩所轉(zhuǎn)過的長(zhǎng)度.進(jìn)而通過程序控制,實(shí)現(xiàn)抓斗的自動(dòng)開閉,提高了門機(jī)的作業(yè)效率. 當(dāng)門機(jī)起升機(jī)構(gòu)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí),變頻器向異步電動(dòng)機(jī)的定子通直流電，異步電動(dòng)機(jī)便處于能耗制動(dòng)狀態(tài)。這種情況下變頻器的輸出頻率為零，而定子磁場(chǎng)不再旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)子切割這個(gè)靜止磁場(chǎng)而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能消耗于 轉(zhuǎn)子回路中。由于門機(jī)起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)功率較大，必須配置外部制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻,當(dāng)變頻器直流回路電壓升至允許的比較高電壓時(shí)（600V），制動(dòng)單元被激活,能量通過制動(dòng)電阻消耗。 雖然變頻器控制具有許多優(yōu)點(diǎn),但如果沒有正確使用,也會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的結(jié)果. 新進(jìn)25T門機(jī)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(shí)雙機(jī)同時(shí)起升,便出現(xiàn)了鋼絲繩無法快速找齊的現(xiàn)象.嚴(yán)重影響了門機(jī)的作業(yè)效率,而采用轉(zhuǎn)子串電阻控制的門機(jī)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(jiǎn)單的