利用变频调速技术对起重机的改造设计

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1、利用变频调速技术对起重机的改造设计胡满红孟惠霞（济源职业技术学院机电系，河南济源454650）摘要：变频调速具有运行平稳、定位精度高、节能、维护工作量小、自动控制性能好、提高起重机的作业效率等优点。本设计介绍了使用变频技术改造起重机电气系统的有关问题，如电动机、变频器、及其辅件的选用及有关参数的计算方法。关键词：变频技术起重机中图分类号：TP273文献标识码：A一、概述电力电子技术的发展，使传统起重机的绕线型电动机调阻调速方式开始面临挑战，由于变频调速的技术性能更加适合交流起重机的要求。主要反映在：（1）变频调速在低速段，包

2、括零速时能输出大的转矩，在整个调速范围内能实现线性的转矩输出；（2）变频调速具有快速的动态响应；（3）变频器能承受位势负载的冲击；（4）具有与起重机操作适配的相应软件；（5）变频器及其控制指令系统和保护系统的高可靠性。二、电动机的选用旧式的由凸轮控制器控制的交流电机为绕线型电动机，而采用变频调速后，则可以选用结构更加简单的笼行电机。在选择电动机容量时必须考虑下述各点：（1）所选择的电动机容量，应大于负载所需功率；（2）电动机的起动转矩必须大于负载所需起动转矩；（3）电源电压下降10%的情况下，转矩仍能满足起动或运行中的需要；

3、（4）考虑传动装置的效率和负载波动等因素，必须留出一定的余量；（5）从电动机温升角度考虑，为了不降低电动机的寿命，温升必须在绝缘所限制的范围以内；8（6）与负载的性质相配合，对电动机应选择合适的工作制。设备改造前电机的参数：小车电动机　　型号规格：JZR2-12-6　　额定容量：3.5KW　　　　　　　额定电压：380V　　　　　　　　额定电流：10.3A大车电动机　　型号规格：JZR2-22-6　　额定容量：7.5KW　　　　　　　额定电压：　380V　　　　　额定电流：20.9A卷扬车电动机　型号规格：JZR2-51-8

4、　额定容量：22KW　　　　　　　额定电压：　380V　　　　　　　额定电流：56.5A根据前面所述电动机的选型要求，提高电动机的容量,以获得200%的力矩值。改造后电动机的选型为：小车电动机　　型号规格：YZ132M2－6　额定容量：3.7KW　　　　　　　额定电压：380V　　　　　　　额定电流：9.2A大车电动机　　型号规格：YZ160L-6　额定容量：11KW　　　　　　　额定电压：380V　　　　　额定电流：24.6A卷扬车电动机　型号规格：YZ250M1-8　额定容量：30KW　　　　　　　额定电压：380V　　

5、　　　　额定电流：67A三、变频器的选用1、变频器的选型因起重机负载为恒转矩负载，故要选用恒转矩类型的变频器。为确保起重机安全可靠运行，选用过载能力高的变频器。环境温度在很大程度上影响变频器的寿命和可靠性，变频器的安装环境温度不要超出变频器的允许温度。环境相对湿度要符合变频器的要求。按使用环境不同，选用合适的防护等级。本次设计8选用富士公司生产的FRENIC5000G9S变频器。该产品为32位微机控制的SPWM调制型IGBT变频器，采用先进的电压矢量控制和全数字式控制方式。2、变频器容量的选择大多数变频器的容量均以所适用的电

6、动机的功率、变频器的输出视在功率和变频器的输出电流来表征的。其中最重要的是额定电流，它是指变频器连续运转时允许输出的电流。额定容量是指输出电流与额定输出电压下的三相视在功率。选择变频器容量时，变频器的额定电流是一个关键量。（1）起升机构起升机构平均起动转矩一般来说可为额定力矩值的1.3—1.6倍。考虑到电源电压波动因素及需通过125%超载试验要求等因素，其最大转矩必须有1.8—2倍的负载力矩值，以确保其安全使用的要求。通常对普通笼形电机来讲，等额变频器仅能提供小于150%的超载力矩值，以确保其安全使用的要求，可通过提高变频器

7、容量（YZ型电机）或同时提高变频器的和电机容量（Y型电机）来获得200%力矩值。连续运转时所需的变频器容量的计算式为：（A）式中：—负载所要求的电动机的轴输出功率；—电动机的效率（通常约0.85）—电动机的功率因数(通常约0.75)—动机电压(V)；—电动机电流(A)，工频电源时的电流；—电流波型的修正系数（PWM）方式取1.05—1.2)8—变频器的额定容量(KVA);—变频器的额定电流(A)。卷扬车电动机额定电流67A，取=1.2，≥=80.4（A），符合这档的日本富士变频器的型号为FRN45G9S-4(额定电流为91A

8、)。（2）运行机构小车电动机额定电流：9.2A，取K=1.2计算，≥=11.4A选择变频器型号为FRN5.5GPS-4(额定电流为13A)。一台变频器传动多台电动机并联运行，即成组传动时变频器容量的计算：变频器短时过载能力为150%时，如果电动机加速时间在300s内有小于1min的加速时间