变频调速技术在起重机中的应用

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变频调速技术在循环泵中的应用

作者：胡文琪 马银福

来源：《电子乐园·中旬刊》2019年第01期

摘要：主要从变频调速器的原理及特点入手，对某选煤厂循环泵变频调速的改造进行了分析，分别从变频调速原理、变频节能的可行性、变频调速改造设计、应用效果几方面展开。分析认为，变频调速器的应用，节能效果非常明显，并提高了设备和系统的安全可靠性。

关键词：循环水泵;变频调速;应用

引言

能源问题一直以来为世界各国所普遍关注，节能技术的开发利用作为一种最直接的减少能源消耗的方式，更是受到高度重视。电能是各类能源中最重要也最昂贵的能源之一，电气设备节能是当今经济和社会发展的必然趋势。多年来国家一直大力提倡保护环境，节约能源，并重点支持发展变频调速技术，作为交流调速中心的变频调速技术现已得到了显著的发展，在工业生产的各个领域已被广泛应用，无论是国内还是国外，水泵的发展已向软启动、软制动、智能化、自动化等方向发展。

1 变频器工作原理

变频器是交流电气传动系统的一种，是将交流工频电源转换成电压、频率均适合于交流电动机调速的电力电子变换装置。交流电动机转速的表达式为：n=60f/p（1-S）其中：n为电机转速，f为给电动机供电的交流电频率，p为电动机极对数，S为转差率。由上式可知：当平滑地改变频率f时，电动机转速n就可得到平稳的改变。变频调速系统利用电力半导体器件的通断作用，通过连续改变变频器的输出频率来实现转速的连续变化，并且使电动机在转差较小的范围工作，转速有非常宽的调节范围，运行效率显著提高。2变频节能的可行性 龙源期刊网

图1是水泵流量一扬程曲线，即Q-H曲线图，设水泵正常工作点为A。需水量从Q1调至Q2时，采取传统阀门的方式来调节，管网特性曲线从变成Q2，随之工作点调到B点，输出的功率是四边形OQ2BH2的面积，功率无明显变化，但运行效率会变低。当采用变频调速时，可以从实际需求出发，有效地调整电机的转速，水泵的性能曲线也会随之变化，当其转速从n1调至n2时，也就是转速下降时，C点则是工作点，此时水泵的输出功率是四边形OQ2CH2的面积，且水泵的效率曲线也会相应变化，发生平移，但仍然运行在高效范围内。上图中阴影部分面积也就是经过变频调速后节省的能耗。

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变频调速在桥式起重机拖动系统中的应用

作者：耿俊超

来源：《中国新技术新产品》2013年第08期

摘 要：变频调速技术应用到桥式起重机上，弥补了原有继电——接触器控制的缺点，实现了桥式起重机拖动系统的各档速度、加速时间和制动减速时间都可根据现场情况由变频器设置，调整方便。负载变化时，各档速度基本不变，调速性能好。

关键词：变频调速；桥式起重机；应用

中图分类号：TN77 文献标识码：A

1概述

桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械，桥式起重机，使用频繁，环境恶劣，高温、金属粉尘过多。桥式起重机电力拖动系统多采用绕线式交流异步电机，转子回路内串入多段外接电阻调速，采用凸轮控制器、继电器、接触器控制。这种控制系统主要缺点是：（1）桥式起重机工作环境恶劣，工作任务重，电动机以及所串电阻烧损和断裂故障时有发生。（2）继电——接触器控制系统可靠性差，操作复杂，故障率高。（3）转子串电阻调速，机械特性软，负载变化时转速也变化，调速不理想。所串电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决这些问题，只有彻底改变传统的控制方式。（4）由于现场环境中的金属粉尘、有害气体对电动机集电环、继电器的腐蚀与短路，再加上继电器、接触器控制系统切换频繁，起动时，冲击电流大，因此触头烧损、电刷冒火、电动机烧损故障时有发生，故障率高。（5）系统抱闸是在运动状态下进行的，对制动器损害很大，闸皮磨损严重而引起的安全隐患。

随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异。其中，具有代表性的交流变频装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机拖动系统中的应用提供了有利条件。

2 系统硬件构成

桥式起重机大车、小车、主钩，副钩电动机都需独立运行，大车为两台电动机同时拖动，所以整个系统有5台电动机，4台变频器传动，并由4台PLC分别加以控制。

变频调速技术原理及其在

塔式起重机中的应用·············································

·第五届山东富友塔机设计生产与使用管理技术交流会

1.

塔式起重机常见调速方式

2.

变频调速原理

3.变频器的基础知识

4.变频调速在塔机应用中需要注意的问题

5.基于通讯的塔机变频调速系统··············································第五届山东富友塔机设计生产与使用管理技术交流会

1.

塔式起重机常见调速方式

（1）通过选择多极电机进行调速

如QTZ40塔机起升机构常用4/8/24或4/8/32极电机，对应的起升

机构会有对应的3种运行速度。多极电机由于受空间位置的制约，所

以磁极数量不可能太多，磁极数量的增多会带来电机效率的降低和成

本的上升，一般来讲，4/8/32极电机会比4/8/24电机贵一些。

（2）通过增大能量损耗来获取调速性能

如QTZ63以上型号塔机的起升机构一般选取绕线转子异步电动机，

通过向电机转子回路串入不同的电阻，从而增加能耗来进行调速。因

为电机输入能量一定的前提下，串入电阻越大，发热越多，用来拖动

负载转动的能量越少，电机输出转速就越低。

（3）变频调速

通过改变进入电机的电流频率进行调速。

返回··············································第五届山东富友塔机设计生产与使用管理技术交流会

2.

变频调速原理

2.1异步电动机的旋转原理

异步电动机主要由三部分组成：

1.磁路部分；2.电路部分；3.机

械部分。磁路部分主要由定子和转子铁心构成，电路部分主要由定子

和转子绕组构成，机械部分主要有机座、轴承等构成。

电动机通电后，其定子会产生一个合成磁场，合成磁场会根据定

子部件铁心的分布以及通入电流的频率进行旋转。这个磁场的旋转速

度通常称同步转速，同步转速由下式决定：

n

o=60f/p

式中：f—电流的频率；

p—旋转磁场的磁极对数。

ｌ三堇量　Ｇｏｎｇｙｉ　ｙｕ　Ｊ　ｓｈｕ　

浅议变频调速技术在家电中的应用　

李忠民　

（山东省枣庄市职业中专，山东枣庄２７７１００）　

摘要：阐述了变频调速技术的原理，并介绍了其在空调器、洗衣机、冰箱、微波炉及其他家电中的应用情况。　

关键词：变频调速；家电；节能环保　

Ｏ　引言　

近年来，随着变频器生产技术的日益成熟，使用变频器对电动　

机驱动进行技术改造成为电力企业节能降耗、提高效率的重要手　

段。变频调速技术用于可变转速的电动机上，具有调速性能好、节　

能效果显著、运行工艺安全可靠等优点，对于提高劳动生产率、降　

低能耗具有重大的现实意义。本文介绍了变频调速技术在空调器、　

洗衣机、冰箱、微波炉及其他家电中的应用情况。通过本文分析，我　

们可以看到：变频调速技术进一步提高了家电产品的档次，并达到　

了节约能源和保护环境的目的。　

１　变频调速技术的原理　

２０世纪８Ｏ年代以前的调速系统主要以直流调速为主，２０世　

纪８Ｏ年代以后，新型电力电子器件的不断问世和发展，以矢量控　

制为代表的各种交流调速控制理论的深入研究，以及计算机（单片　

机、数字信号处理器）控制技术的迅速发展，使得交流调速系统的　

发展势头越来越迅猛，目前已经成为调速系统的主流。在交流调速　

技术中，变频调速具有绝对优势，它的调速性能与可靠性正在不断　

完善，价格不断降低，特别是节电效果十分明显，而且易于实现过　

程自动化，因而深受工业用户的喜爱。　

从电机学可知，电机转速与工作电源输入频率成正比，即：　

ｎ＝６０ｆ（１－ｓ）／ｐ　

式中，ｎ表示转速；，表示工作电源输入频率；ｓ表示电机转差率；ｐ　

表示电机磁极对数。　

因为转速　与工作电源输入频率厂成正比，故只要改变工作　

电源输入频率即可改变电动机的转速。当厂在０～５Ｏ　Ｈｚ的范围内　

变化时，电动机转速调节范围非常宽　变频调速就是通过改变电动　

机电源频率实现速度调节的。　

变频器主要采用交一直一交方式，其电路一般由整流、中间直