基频制变频电机在起重机上的应用

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1、基频制变频电机在起重机上的应用摘要：国内基极制变频电机由于最高频率的限制，为获得较高的调速范围，满载工作时电机常处于基频点以下，造成了容量的浪费。本文介绍了基频制变频电机的特点，通过与基极制电机的计算对比，介绍了基频制变频电机在起重机上应用的优势。关键词：起重机；变频；基频制为提高起重机作业的效率，工艺上经常会要求起升机构能按照不同载荷提供不同的起升速度。对于这种使用场合，为满足低速段的恒转矩要求和高速运转区的宽频要求，通常在基极制变频电机中只能选择大功率电机，导致其在输出同等有功功率的前提下，产生了

2、大量的无功电流，因此运行效率低、变频器容量被放大，机构装机容量加大。此时采用基频制方案将会获得更多的节能降本的解决方案。本文介绍了基于FBP基频制电机的设计原理、产品特点及实际应用案例，提出了优化的解决方案。1FBP设计原理及变频电机的特点FBP设计原理——Frequency-BasePrincipleDesignmethod，即，采用现代变频技术之基频制电机设计原理。采用基本极不变，改变基本频率的方案。基频制4极取代基极制6、8、10以上极数的变频电机方案，可实现节能和降低变频器容量的特点。由于4极

3、电机具有比6、8、10等极数的电机更优良的功效，即功率因数和效率高，所以电流小，一方面可以实现节能，另一方面，也可以实现变频器同功率驱动（通常情况下，6极以上的电机都需要放大一档变频器容量进行9/9配置），而且转速越低，节能效果越显著。采用FBP基频制设计原理制造的系列变频电动机，与传统的变频电动机相比，有更大的选择空间：1)基本速度覆盖从450r/min；600r/min；750r/min；1000r/min；1500r/min；3000r/min六档，其中，最低调速点在10r/min以内，最高调速

4、点可达到8000r/min。2)机座号从80至355，共12档；功率覆盖从0.55KW到315KW，可满足大多数轻工、重工业机器的不同需求。安装尺寸符合IEC标准，与标准电机具备互换性。在适当的场合，可取代传统的机械增、减速机构而变成电机直接驱动系统，这样可以降低系统成本、降低机器噪音及实现免维护运行，尤其对于一些要求静音、免维护、低成本的场合，更适合使用。1基频、基极制变频电机特性比较以25Hz—4P基频制22KW变频电机与50Hz—8P基极制22KW变频电机为例：1)从特性而言：25HZ—4P变频

5、电机与50H—8P变频电机在同一功率下转矩特性（转矩/转速曲线）相同。2)从电机特性而言：25HZ—4P变频电机比50HZ—8P变频电机的效率要高10%以上。3)从变频器的匹配而言：变频器在建立数学模型时，是基于4P电机的数学模型，使用8P电机时需要提高1~2档才能使用。9/91)从异步电机转矩/速度，功率/速度曲线对比Te=9550PNe异步电机在Ne下，T保持恒定；异步电机在Ne上，P保持恒定。则Ne以下，T=Te。在Ne以上，P保持恒定，速度相同时，25Hz基频制电机与50Hz基极制电机转矩仍相

6、同，Te25=Te50。8P变频电机的调速特性不如4P变频电机的调速范围广，50Hz-8P电机调速至3000转需200Hz，25Hz-4P电机调速至3000转需100Hz即可，这样对于矽钢片的损耗，4P变频电机要好于8P变频电机，此时，如还需要电机转速上升，25Hz-4P变频电机很容易实现，而50Hz-8P变频电机则需要超过200Hz，由于高次谐波的出现对于电机的性能影响很大。120Hz-4P变频电机在起重行业中的应用案例某项目40t起重机的主起升参数如下，起升机构根据载荷的不同有三种速度要求。1.1

7、起升机构的主要技术参数1)额定起重能力：40t；2)起升高度：30m；3)起升速度：空载时：≥30m/min；20t以下载荷：≥20m/min；20t以上载荷：≥10m/min；9/91)机构工作级别名称利用等级荷载状态工作级别起升T7L2M72)电压:380V50Hz，三相四线制(三相+PE)1.1选用基极制电机计算按额定起重量40t及10m/min的起升速度计算电机需用的静功率：Pj=Q+GdV1000η=40+3.25×1000×9.8×101000×0.9×60=78.49KW其中：V—起升速

8、度（m/s）Q—起重量（t）Gd—吊钩组重量（t）η—机构总效率初选电动机YZP315L-10，功率110KW、转速592r/min、额定转矩1774Nm、转动惯量11.6kgm。电动机额定电压为380V，变频范围1~100Hz，其中1~50Hz为恒转矩调速，50~100Hz为恒功率调速。因所选电动机变频范围1~100Hz，考虑安全边界，最大运行频率设置在90Hz，此时对应的起升速度是30m/min，那么按照起升40t载荷时10m/min起升速度，电