ROD 426.0003-3600式中：n -- 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；
f --定子頻率；
s -- 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；
p -- 磁極對(duì)數(shù)。
由式(1)可知，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的途經(jīng)有改變磁極對(duì)數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率和調(diào)整輸入頻率。改變電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)實(shí)際上就是改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，加上電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)是相對(duì)固定的，所以只有通過改變定子繞組的接法來實(shí)現(xiàn)。但是這種方法的缺點(diǎn)是顯而易見的，主要是：最多只有4擋調(diào)速，不能得到最佳的運(yùn)行效果，負(fù)載能力下降，工作效率下降，調(diào)速時(shí)必須改變繞組的接法，故控制電路比較復(fù)雜。改變轉(zhuǎn)差率是通過在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)電阻來實(shí)現(xiàn)的，這種方法只能用于繞線式電機(jī)，其缺點(diǎn)是因?yàn)橐?lián)的電阻在電機(jī)外部，在電機(jī)的結(jié)構(gòu)上就必須加入電刷和滑環(huán)，增加了故障率，同時(shí)調(diào)速電阻上將白白地消耗掉許多電能，調(diào)速后的機(jī)械特性比較“軟”，不理想。
而改變電動(dòng)機(jī)定子側(cè)供電電源的輸入頻率，即可改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速。但頻率下降會(huì)導(dǎo)致磁通的增加，造成磁路飽和，勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過熱，顯然這是不允許的。為此，要在降頻的同時(shí)還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制，該協(xié)調(diào)控制的裝置就稱為變頻器。在起重機(jī)上調(diào)速，電機(jī)產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩不能變，這就需要維持磁通不變?，F(xiàn)在使用的精確交流控制系統(tǒng)多為矢量控制，其基本點(diǎn)是控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流，使之成為轉(zhuǎn)距和磁場(chǎng)2個(gè)分量，經(jīng)過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)正交和解耦控制。直接轉(zhuǎn)矩與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是采用瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩的控制方式，把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來控制，其性能類似于他勵(lì)直流電機(jī)特性。
3 系統(tǒng)工作構(gòu)成
3．1 系統(tǒng)組成
MQ12T門機(jī)的變頻控制器采用日本安川公司VARISPEED G7系列變頻器，該變頻器采用了適合于起重作業(yè)的DTC直接轉(zhuǎn)矩控制理論。起升機(jī)構(gòu)為雙鉤2臺(tái)90 kW 變頻電機(jī)，2臺(tái)CIMR-G7A4132變頻器；變幅機(jī)構(gòu)為1臺(tái)30 kW 變頻電機(jī)，1臺(tái)CIMR-G7A4045變頻器；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為2臺(tái)22kw 變頻電機(jī)，2臺(tái)CIMR-G7A4037變頻器；行走機(jī)構(gòu)為4臺(tái)11 kW 變頻電機(jī)，起升和大車行走共用1臺(tái)CIMR-G7A4132變頻器。PLC控制器采用歐姆龍公司可編程控制器，有1個(gè)CPU模塊，1個(gè)通訊模塊，2個(gè)電源模塊，7個(gè)輸入模塊，3個(gè)輸出模塊，它與日本安川公司VARISPEED G7系列變頻器之間的數(shù)據(jù)交換。
3．2 系統(tǒng)工作原理
門機(jī)的運(yùn)行過程首先是全車通電，PLC控制器和變頻器得電后，進(jìn)行初始化自檢和診斷。在PI C控制器輸入模塊和輸出模塊上有相應(yīng)的燈亮，代表一切正常，具備開機(jī)條件。通過PLC控制器指示燈的反應(yīng)，能夠使維修人員很快的找到設(shè)備故障點(diǎn)。開機(jī)時(shí)PLC控制器先將接收到的駕駛室操縱桿信號(hào)，轉(zhuǎn)換為調(diào)速系統(tǒng)可直接處理的數(shù)字信號(hào)，然后通過Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)傳送到相應(yīng)的變頻器上，在完成PLC控制器對(duì)變頻器控制的同時(shí)，還將變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，通過通訊網(wǎng)絡(luò)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線，反饋到PLC控制器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)整機(jī)狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制。變頻器將所得到的信號(hào)再處理后輸送到下端變頻電機(jī)，使電機(jī)平穩(wěn)的起降、旋轉(zhuǎn)作業(yè)，最終將貨物裝卸完畢。
3．3 電機(jī)選用
在電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中，應(yīng)注意電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱和散熱的規(guī)律及狀況。普通電機(jī)主要是利用轉(zhuǎn)子上的葉片來散熱，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，散熱效果將變差，從而會(huì)影響電動(dòng)機(jī)實(shí)際的帶負(fù)載能力。因此，電機(jī)選用變頻電機(jī)，該電機(jī)的散熱是靠一個(gè)獨(dú)立的風(fēng)扇電機(jī)來完成的，這就比原使用的電機(jī)在性能上又有了很大的提高。
4. 使用效果
由于使用專用的DTC直接轉(zhuǎn)矩控制方式變頻器，和變頻器專用電機(jī)組成的調(diào)速系統(tǒng)，在性能上已經(jīng)達(dá)到和超過直流伺服系統(tǒng)，升降、變幅、旋轉(zhuǎn)速度可精細(xì)調(diào)整，各項(xiàng)位置精度得到提高。采用鼠籠式變頻電機(jī)，大大減少了電機(jī)的維護(hù)工作量，同時(shí)電氣控制系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化，省去了頻繁工作的交流接觸器和電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，解決了頻繁更換元器件的問題。改造前裝卸每噸物品用電量為0．28 kW •h，改造后裝卸每噸物品用電量為0．22 kW •h，電能的消耗明顯下降，降低了生產(chǎn)成本。
5. 結(jié)論
新門機(jī)使用PLC控制器控制變頻器調(diào)速后，在調(diào)速范圍內(nèi)方便連續(xù)控制，即無級(jí)調(diào)速、調(diào)速平穩(wěn)、精度高、效率高等性能。使得各機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)械沖擊力小，延長(zhǎng)了門機(jī)使用壽命，減少了故障發(fā)生率。省去了電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)大功率電阻，減少了能耗點(diǎn)，達(dá)到節(jié)能降耗作用。
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