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试论变频器在门座式起重机控制系统中的应用门座式起重机是一种常见的大型起重设备，广泛应用于港口、码头、建筑工地等场所。
传统的门座式起重机控制系统中，通常使用电阻制动或液力制动等方式来实现起重机的控制，但这种方式存在一些问题，如能耗大、制动效果差、制动过程中的碰撞现象等。
为了解决这些问题，现在越来越多的门座式起重机控制系统开始采用变频器技术。
变频器是一种能够按照用户需求改变电动机的转速和输出电压的电力调节装置，具有调速范围广、精度高、能耗低等优点。
在门座式起重机控制系统中，变频器主要应用在起重机的驱动系统和制动系统中。
变频器在门座式起重机的驱动系统中发挥着重要的作用。
起重机的驱动系统通常由电动机和传动装置组成，传统的电动机通常是采用直接启动的方式，这样容易导致起重机在启动时产生冲击力和跳动现象，从而影响起重机的运行平稳性。
而使用变频器驱动起重机，可以通过调整变频器的频率和电压来实现电动机的缓慢起动和平稳停车，从而减少起重机在启动和停止过程中的冲击力，提高起重机操作的安全性和可靠性。
变频器还可以实现起重机的调速控制。
传统的起重机调速通常通过改变电动机的磁通或电压来实现，这种方式调速精度低，响应慢，调速范围有限。
而使用变频器控制起重机的调速，可以通过调整变频器的频率和电压来实现电动机的无级调速，调速精度高，调速范围广，响应速度快，能够满足起重机在不同工况下的需求，提高起重机操作的灵活性和效率。
变频器在门座式起重机控制系统中的应用非常广泛。
通过应用变频器技术，可以实现起重机驱动系统的平稳启动和停车，减少冲击力和跳动现象；实现制动系统的平稳减速和制动，减少碰撞力和碰撞现象；实现调速控制的精确调节，提高起重机操作的灵活性和效率。
变频器在门座式起重机控制系统中的应用将会越来越广泛，为起重机的安全性、可靠性和高效性的提升提供了有力的技术支持。
1、设计思路和方案选择1.1设计思路起重机的电机驱动主要有起升机构，大车，小车行走机构电机主要采用线绕式异步电动机及鼠笼式异步电机。
尤其是行走机构一般采用鼠笼式异步电机，起动时冲击电流大，设备冲击严重，影响设备使用寿命及定位精度。
近年来随着变频器技术的发展，其可靠性大大提高，生产成本降低，以及优越的启动制动控制特性，在各种行业得到了广泛的应用。
在起重机的升起机构中采用变频器驱动后，就可以用鼠笼式异步电动机取代绕线式异步电动机。
鼠笼式异步电动机结构简单，防护等级高，维护动作量小，可控性高适合在较恶劣环境下工作。
由于变频器在驱动时，频率和电压都是按一定比例一定频率逐步上升或下降，因此使电机起动冲击电流小，速度变化非常平稳，操作人员操作非常舒适。
起升，行走定位也较准确，提高了生产效率。
1.2方案选择1根据起重机驱动的特性和技术要求，采用带测速反馈接口的MM440系列变频器作为起升机构的电机驱动，MM440系列变频器作为大，小车行走机构的电机驱动，MM440系列是一种通用性矢量控制变频器，功能强，价格低，完全满足行走机构的要求，因此强烈推荐用户选用该系列变频器。
起重机大车运行方向有前后，小车方向有左右要求，根据运行速度要求又分为1~4挡，加减速时间为3~6秒，小车采用一台电机，而大车行走机构采用2~4台电机，大小车本身惯性也比较大，为防止电机被倒拖处于发电状态产生过电压，因此大小车变频器都配备了制动单元和制动电阻来释放能量。
起重机整个电气系统由S7—200系列PLC 进行控制，变频器通过开关量端子接受PLC控制信号。
2、硬件电路设计2.1系统连接图2大车行走驱动电路连接图3小车行走驱动电路连接图42.2系统原理图53、参数设置及I/O地址分配3.1变频器主要参数及设置首先将所有电机铭牌数据输入P0304—P0311，大车变频器应输入6几个电机的总电流及总功率，并且大车变频器带有几个电机时应运行于线性频率/电压特性，档速度变化采用固定频率设定，1挡==15Hz,2档==30Hz，3档==40Hz,4档==50Hz,根据档位的不同输出频率是各个固定频率的迭加，同时利用变频器的制动器接通，断开功能由RL2输出继电器触点控制机械制动器，使行走机构在停止时不会由于外力而随意移动。
变频器在起重机系统中的运用随着近年来经济的快速发展和工业技术的不断提升，起重机在工业领域中的应用越来越广泛。
为了满足工业对起重机的不断需求，起重机控制技术也在不断进步。
其中，变频器在起重机系统中的运用越来越广泛，成为提高起重机性能和工作效率的重要控制技术之一。
一、变频器的基本原理与分类变频器通过改变电机的转速和电压大小来调节其输出功率，其基本工作原理是将交流电转换成直流电，再通过逆变器将直流电转换成可变的交流电，控制电机不同的电压、频率和相数来实现调速和控制。
变频器可以广泛应用于各种类型的电机，如三相异步机、双馈风力发电机、永磁同步机等，其流行原因在于：通过改变电机转速的同时，降低了电机的功率损耗，提高了工作效率，同时使得系统更稳定、更智能化。
根据电机的类型不同，变频器也有不同的分类。
一般来说，它可以被划分为以下几种类型：1. 低压变频器低压变频器指的是输出电压低于1000V的变频器，广泛应用于各种工业领域，如工厂生产线、机床、空调、水泵等领域。
2. 中压变频器中压变频器指的是输出电压在1000V~10000V之间的变频器，主要应用于大型机械设备，如铸造机、起重机、重型机床等。
3. 高压变频器高压变频器输出电压高于10kV，主要应用于大型电机和轻轨、地铁等领域。
二、变频器在起重机控制系统中的应用变频器在起重机控制系统中的应用非常广泛。
其主要功用有：1. 调速：变频器根据传感器或用户工作的要求，通过控制电机的转速、输出频率和电压等参数，从而实现起重机的调速功能，具有同步运行、提高效率、减少噪音和节约能源等优势。
2. 过载保护：起重机在工作过程中容易出现负载波动和故障，变频器监控系统可以利用先进的保护元件有效地保护电机、变频器和起重机，使其在工作过程中更加稳定、可靠。
3. 能量回收：变频器能够利用电机的转动惯量和动能，在起重机制动、减速时将能量回收，从而提高起重机系统的能效，降低能源消耗。
4. 控制精度：变频器可以根据需要通过PWM等先进的控制技术，实现对电机的精确控制，使得起重机的运动更加准确、平稳，从而提高起重机的使用效率和精度。
变频器在起重机系统中的运用一、概述随着我国建筑业的不断发展，建筑施工机械化水平的不断提高，对塔机的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。
塔机的各个传动机构所采用的方式、控制系统的技术水平、用户的可操作性和可维护性基本上就体现了整个塔机的技术水平和档次。
而在这几个机构中，最为重要也是最具有技术代表性的是起升机构，它控制功率最大、调速范围最宽、出故障后的维修难度也最大。
而且该系统在变速过程所产生的机械冲击的大小将直接影响塔机结构件的疲劳损伤程度。
为了改进其性能，国内各主机生产商在起升机构的调速控制技术上已花了许多工夫，得到了长足的进步。
从整体上看，绝大多数采用的是传统的单电机传动，以带涡流制动器的绕线式电机和多极电机调速的方案为主。
这些传统的调速方案，要想达到较宽的调速范围，其途径不外乎设计制造大功率、宽调速范围的非标电机，如：采用带涡流制动器的多极绕线式电机或制作大极差的多速电机等。
由于塔机起升机构所需要的较高调速要求不但给电机生产厂商带来了较多的质量控制难题，而且也增加了控制回路和电机的制造成本，降低了系统可靠性。
更有甚者，随着用户对塔机的起吊能力要求越来越大，传统控制方式已经越来越感觉到力不从心，不论是上述技术的可实现性，其制造成本以及使用性能等方面也存在一些问题。
所以，我们不得不寻求更理想的新的调速控制技术。
鉴于以上的原因，国内外的专业生产商在塔机的起升调速方式上进行了较多的新技术应用尝试，比如：采用多极电机的调压调速，引进变频调速等。
逐渐地，随着变频技术的不断发展，不断地被人们认识，它以绝对的优势超越了其他的任何调速方案，其优点数不胜数，如：零速抱闸，对制动器无磨损；任意低的就位速度，可用于精确吊装；速度的平滑过渡，对机构和结构件无冲击，提高了塔机的运行安全性；极低的起动电流，减轻了用户电网扩容的负担；几乎任意宽的调速范围，提高了塔机的工作效率；节能的调速方式，减少了系统运行能耗；单速的鼠笼电动机保证了机构的运行可靠性厖。
安川变频器在门座起重机电气控制系统中的调速应用摘要门座起重机械作为企业厂矿、海口码头装卸货物的机械产品，在企业提高生产效率发挥着重要作用，门座起重机械电气系统控制调速以前多采用定子调压、转子切换电阻调速等类型的调速方式，这些调速方式相对投入经费不大，但线路繁琐，电机机械特性较软而且故障率高，调速效果差，能耗高，效率低。
随着电子技术日益发展，起重机械调速控制无论在安全可靠性、控制精准性等方面大大提高。
本文工控网小编通过详细阐述安川H1000系列的重载高性能变频器在门座起重机电气系统调速的应用，希望给同行工作中有所启发。
一、系统概述变频器和制动单元本机的电气系统主要包括：主起升机构、副起升机构、旋转机构、变幅机构和大车运行机构，以及电源系统、超载超速、超行程保护、控制系统、照明、讯响和电缆卷筒等组成。
主起升机构、副起升机构、旋转机构、变幅机构和大车运行机构采用全变频控制调速，由于机构动作工艺要求，考虑主起升机构、副起升机构和大车行走机构采用一套变频器控制；旋转机构、变幅机构采用一台变频器控制，变频器输出各机构电源采用接触器隔离供给。
各机构电器设备配置如下：1、起升机构+大车行走机构：变频器是，CIMR-HB4A0260，制动单元是，CDBR-4220B，配置一套。
通讯采用Profibus-dp卡和PLC通讯模块链接。
起升机构是实行闭环矢量控制，起升电机轴和变幅电机轴都装有经弹性连轴节连接的光电编码器，构成矢量闭环调速。
2、旋转+变幅机构：变频器是，CIMR-HB4A0180，制动单元是，CDBR-4045B，配置2套。
通讯采用Profibus-dp卡和PLC通讯模块链接。
安川H1000系列变频器属于重负载高性能变频器，其具有出色的过载能力，变频器选型是按照超重负荷特性选取，其承受150%的负荷持续时间为3分钟，在闭环式时只有0.3赫兹频率输出的情况下都有2倍力矩输出，闭环矢量控制精度可达1：1500.3、变频器选取计算变频器选取必须满足变频器容量选择公式：PCN≥K1 *K*PM/η*cosΦ其中：K1—容量过载系数，一般选取1.1-1.2倍；K—电流波形修正系数，PWM方式选取1.05-1.1；η—电动机效率，通常选取约0.85；cosΦ—电动机功率因数，一般选取0.75.；PM—负载所需求的电动机轴的输出功率（KW）。
PLC-变频器在起重机电控系统中的应用起重行业采用PLC-变频器调速在近几年逐渐得到推广和普及，尤其在大型起重设备上，用PLC程序控制取代传统的继电-接触器控制;用变频调速取代绕线电机转子串电阻调速;用变频电动机或异步电动机取代绕线电机，再配合先进的现场总线技术和人机界面系统，提高了设备控制精度和稳定性，降低了故障率，且节能效果显著，易于检修维护，成为提高企业生产效率的好途径。
控制方案:某重型机械制造大件分厂，承担着所有大件设备装配、定位、对接等任务，对起重机性能要求很高，所用一台QD250/50t桥式起重机采用了siemens S7-400 PLC、ABB变频器、触摸屏等高性能配置，应用了先进的Profibus现场总线技术、带编码器反馈的直接转距控制方式、及先进的人机界面系统。
桥式起重机分为主钩、副钩、大车、小车等四部分.因主起升机构在起重机应用上最为典型，控制也最为复杂，故本章以主起升为例详细介绍其控制方式。
1、PLC整个系统以S7-400 PLC作为电控核心，主要有电源模块、CPU、输入输出模块及接口模块等组成。
输入模块采集由限位开关、热敏电阻、变频器故障反馈等设备的信号状态;接收主令控制器、按钮开关发出的控制指令，集中在CPU中进行运算，并将程序运算结果通过输出模块和Profibus现场总线传送给接触器和变频器等执行设备，从而驱动电动机、液压抱闸、冷却风机等完成各种生产任务。
2、Profibus串行通讯现场总线系统Profibus是一种开放式串行通讯标准，该标准可以实现数据在各类自动化元件之间互相交换。
在本系统中以S7-400作为主站，以各机构变频器作为从站，通过DP接口模块和RS485屏蔽双绞线进行数据快速实时交换。
设置变频器通讯参数：98.02=fieldbus 激活通迅模块51.01= Profibus-DP 选择现场总线类型51.02=3 设置主升变频器站地址51.03=1500 选择通迅传输速率为1.5Mbit/s51.04=PPO4 选择数据传输类型4(6个过程数据为一个标准块)作为主站的PLC中央处理器从从站读取各种输入状态信息，即从变频器读出主升状态字和实际值，包括变频器准备好、上电应答、运行、转矩验证OK、变频器故障、电动机实际转速等信息;并将各种输出信息写入从站，即将控制字和速度给定写入变频器。
变频调速技术在起重机调速系统中的应用-管理资料交流变频调速技术在工业企业的广泛应用，为交流异步电动机驱动的起重机大范围、高质量调速提供了全新方案，。
它具有和直流调速系统相媲美的高性能调速指标，可采用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机进行调速，并且变频调速系统的效率高于传统的交流调速，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统交流调速系统有较大的提高。
一、变频调速系统主要特点1. 明显改善结构受力状态。
由于变频器具有软启动、软停止的功能，所以起重机启动、制动相对平稳，对起重机的传动机构、钢结构的冲击明显减小。
经检测证实，变频调速控制系统的应用可大大改善起重机结构的受力状态。
2.调速范围宽，性能好。
起重机专用的变频器一般具有很强的环境适应性，由于变频器内部进行了模块化设计，集成度高，可靠性强。
系统实现闭环控制，具有很强的限速、防失速和力矩控制能力，并具有优良的伺服响应特性，对急速的负载波动有很强的适应性。
操作者可根据作业要求，随时修改各挡速度值，也可选择操作电位器实现无级调速。
3.结构简单、可靠性高、易维护。
变频调速控制系统采用独立的控制柜，系统设计合理，外观结构简单，检修方便。
尤其是起升系统用一套装置即可实现原两套起升控制装置的功能，既减轻了小车的自重，改善了钢结构的受力状况，又增加了小车的维修空间，便于日常保养和维护。
系统还具有过流保护、过压保护、欠压保护、短路保护、接地保护等功能，确保了控制、保护动作的准确性和可靠性。
变频调速控制系统还具有自诊断功能，通过同PLC的通信来实现故障实时显示及处理对策，便于查找故障和维修。
4.提高工作效率和减小机械磨损。
起重机起升系统可根据负荷大小自动切换实现空钩、副钩、主钩等多挡不同的工作速度，减少了速度切换交替的辅助时间，降低了司机劳动强度，可大大提高起重机的作业效率。
同时由于变频器采用软启动和软制动，不仅减小了对钢结构的冲击，还减轻了制动轮与刹车片间的磨损。
（作者单位：湖南省特种设备检验检测研究院）◎邱红勇变频器在起重机上的应用一、变频调速工作原理由异步电动机的转速公式：n=60f （1-s ）/p，（式中n、f、s、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
变频器调速就是通过改变电源频率从而实现调速的，要使异步电机的电源频率发生变化，就必须有一整套变频电源，变频调速就是将恒电压、恒频电源转换为变压、调速的变频电源装置.变频器的控制方式一般有以下几种：1.V/f 控制，变频器的V/f=c,V 为变频器的输出电压，f 为电变器的基本频器，c 为一个常数，当电动机的运行频率f 不高于fb 时，变频器的输出电压和输出频率是成正比，而且比值是一个定值c，我们就将该特定频率为基本运行频率，用fb 表示。
与基本运行频率对应的变频器输出电压称之为最大输出电压，用vmax 表示。
一般来说我们所说的基本运行频率就是变频器输出最高电压时对应的最小频率。
在通常情况下，基本运行频率是电动机的额定频率，如电动机铭牌上标识的50hz 或60hz。
这种控制方式结构简单，成本低，而且机械特性硬也比较好，基本上能满足一般的工况使用要求，但它也有不足之处，在低频率时，由于输出的电压比较小，所以转子受定子电压降的影响比较大，从而使输出的力矩比较小。
2.转差频率控制，转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方式，电机的转矩的公式：T≈KφW/R （T-转矩，K-电机的结构常数，φ-气隙磁通，W-转差角频率，R-电阻）。
通过个公式，我们可以知道，如果能够保持气隙磁通φ不变，且在电机转差率s 值较小的稳定运行范围内，异步电动机的转矩T 就近似与转差角频率W 成正比。
也就是说，在保持气隙磁通不变的前提下，可以通过控制转差角频率来控制转矩，这就是转差频率的控制基本思想。
控制转差频率需要知道电机的转速。
所以这种控制一种闭环控制方式，必须在电机上加装速度传感器，从而确保变频器工作的稳定运行。
变频器在起重机控制系统中的应用随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，常用传统的起重机调速方法如：绕线转子异步电动机转子串电阻调速、晶闸管定子调压调速和串级调速等共同的缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，它们要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统的综合技术指标较差，已不能满足工业生产的特殊要求。
本文则主要介绍现代交流变频器应用于现代起重机的若干知识与问题。
现代交流变频调速技术已在工业界中得到广泛应用，它为交流异步电动机驱动的起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。
它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。
所以，采用交流变频调速是起重机交流调速技术发展的主流。
1、一般交流变频器的优点变频调速技术应用于起重机后，与市场上大量使用的传统的绕线异步电动机转子串电阻调速系统相比，可带来以下显着经济效益和安全可靠性：（1）机械制动器在电动机低速时动作，主钩以及大、小车的制动由电气制动完成，所以机械制动器的制动片寿命大为延长，维护保养费用下降。
（2）采用交流变频调速技术的起重机由于变频器驱动的电动机机械特性硬，具有精确定位的优点，不会出现传统起重机负载变化时电动机转速也随之变化的现象，可以提高装卸作业的生产率。
（3）变频起重机运行平稳，起、制动平缓，运行中加、减速时整机振动和冲击明显减小，安全性提高，并且延长了起重机机械部分的寿命。
（4）交流变频调速系统属高效率调速系统，运行效率高，发热损耗小，因此比老式调速系统大量节电。
（5）采用结构简单、可靠性高的鼠笼异步电动机取代绕线转子异步电动机，避免了因集电环、电刷磨损或腐蚀引起接触不良而造成电动机损坏或不能起动的故障。
ABB变频技术在起重机上的应用单位：姓名：身份证号码:完成日期：ABB变频技术在起重机上的应用摘要：本文主要介绍了ABB变频器先进的调速性能以及在起重机上的实际应用和设计思路，随着科学技术的发展，变频技术被广泛应用于工业生产中，它具有机械特性硬、调速范围宽、调速精度高，起、制动平稳、可实现无极调速。
可以说基本上替代了接触器-继电器常规控制，变频调速技术发展到今天已完全克服了众多不足，无论是在起重机老产品改造还是新产品设计，变频调速都是优选方案。
ABB在交流传动方面始终处于世界领导地位，其传动产品在冶金、石化、发电等领域都得到客户普遍认可。
全数字式、智能化的设计，方便灵活的速度设定，实现稳定低速运行，改善了定位的准确性。
本人根据多年维护经验和实践体会，谈谈ABB变频器在本单位起重机的使用现状。
关键词：起重机交流调速变频器正文：1、ABB交流变频调速装置的介绍ABB的交流调速装置分为ACC和ACS两种系列，ACC和ACS在硬件组成和结构上基本一样，区别在控制软件上；ACS800是专为风机、水泵、平移机构等摩擦性负载而设计的，在起重机中，主要用于行走等平移机构。
ACS800系列最大的特点是在全功率范围内使用了相同的控制技术，例如：具有启动向导、自定义编程、DTC空制、通用备件，通用接口技术、通用的维护调试软件工具、更高的集成度和更紧凑的结构设计。
启动向导的应用，使装置的调试变得非常简便，调试时根据英文提示一步步向下走即可；自定义编程就象内置了小型的pl c一样具有更好的适应性；同时它本身内置了电抗器，减少了外围元件。
ACS80C系列具有电机参数自检测自适应功能，各种保护齐全：具有失压保护、接地保护、冷却风机异常、超频(超速)保护、接触器粘结、缺相等保护等。
操作简单，多种应用宏程序可以选择，功能十分强大，与传统的调速系统相比变频器解决了传统调速可靠性差、能耗咼、维修成本咼等一系列问题。
系统大多米用开环控制，其开环控制精度可以达到闭环矢量控制的精度(0. 1% —0. 5%),开环转矩阶跃上升时间小于5毫秒，约为矢量控制的1/20,起动转矩可达2 00%,并具有有效的磁通制动来提供最大可能的制动力矩。
文件编号：TP-AR-L2673In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.（示范文本）编订：_______________审核：_______________单位：_______________变频器在起重机系统中的运用(正式版)变频器在起重机系统中的运用(正式版)使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。
一、概述随着我国建筑业的不断发展，建筑施工机械化水平的不断提高，对塔机的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。
塔机的各个传动机构所采用的方式、控制系统的技术水平、用户的可操作性和可维护性基本上就体现了整个塔机的技术水平和档次。
而在这几个机构中，最为重要也是最具有技术代表性的是起升机构，它控制功率最大、调速范围最宽、出故障后的维修难度也最大。
而且该系统在变速过程所产生的机械冲击的大小将直接影响塔机结构件的疲劳损伤程度。
为了改进其性能，国内各主机生产商在起升机构的调速控制技术上已花了许多工夫，得到了长足的进步。
从整体上看，绝大多数采用的是传统的单电机传动，以带涡流制动器的绕线式电机和多极电机调速的方案为主。
这些传统的调速方案，要想达到较宽的调速范围，其途径不外乎设计制造大功率、宽调速范围的非标电机，如：采用带涡流制动器的多极绕线式电机或制作大极差的多速电机等。
由于塔机起升机构所需要的较高调速要求不但给电机生产厂商带来了较多的质量控制难题，而且也增加了控制回路和电机的制造成本，降低了系统可靠性。
更有甚者，随着用户对塔机的起吊能力要求越来越大，传统控制方式已经越来越感觉到力不从心，不论是上述技术的可实现性，其制造成本以及使用性能等方面也存在一些问题。
所以，我们不得不寻求更理想的新的调速控制技术。
鉴于以上的原因，国内外的专业生产商在塔机的起升调速方式上进行了较多的新技术应用尝试，比如：采用多极电机的调压调速，引进变频调速等。
逐渐地，随着变频技术的不断发展，不断地被人们认识，它以绝对的优势超越了其他的任何调速方案，其优点数不胜数，如：零速抱闸，对制动器无磨损；任意低的就位速度，可用于精确吊装；速度的平滑过渡，对机构和结构件无冲击，提高了塔机的运行安全性；极低的起动电流，减轻了用户电网扩容的负担；几乎任意宽的调速范围，提高了塔机的工作效率；节能的调速方式，减少了系统运行能耗；单速的鼠笼电动机保证了机构的运行可靠性厖。
正是因为这些明显的特点和优势，国外的塔机制造商所推出的新一代塔机的起升机构也大多采用变频调速方案，如POTAIN，LIEBHERR等世界著名公司。
同时我们认为，随着变频器价格的不断降低，可靠性不断提高，变频技术一定能在塔机上得到广泛应用，这将对产品的安全运行和减少运行能耗都有重要的意义。
为了普及变频技术，加深对变频调速方案的了解，本文将对变频技术在塔机起升机构上的应用作一探讨。
二、常规变频起升机构1．结构介绍变频调速技术在塔机各传动机构的应用在我国已经有近10年的时间，虽然取得了一些成功的应用经验，并且也有不少的变频起升机构现在正在工地正常运行，但与其他行业相比，变频调速技术在塔机上的应用还远远未达到应有的程度，其中有成本的原因，也有技术的原因。
国内和国外目前所采用的典型方案，从技术上来讲，大同小异，不同点在于：（1）变频器的品牌不同，其采用的控制回路不同；（2）系统是开环（不带PG）或者是闭环（带PG）（3）机械结构的形式的不一样：L型布置、п型布置或一字型布置等；（4）减速机的类型不一样，如：圆柱齿轮减速机或行星减速机；是定速比或可变速比等。
就传动控制技术而言，以上所述差异并未涉及控制方式的改变，均为采用一台变频器控制一台电动机进行调速的典型模式，也可称其为常规变频起升机构。
在所有的这些常规变频机构中，LIEBHERR公司在EC-H型塔机上装配的变频起升机构的特点最为突出，它采用250V电动机和与之匹配的变频器，配置可变速比的减速机，L型布置。
该方案具备较好的起升速度特性，其缺点是系统成本高，而且部件通用性差。
2．常规变频起升机构的设计要点（1）电动机极数和功率的校核当起升机构的基本参数（如：最大起重量、最高工作速度等）给定后，就要对电动机的极数和功率进行确定和计算，其设计要点是：a）电动机输出转速应小于3000转/分（由减速机输入级的工作转速限制）；b）系统最高工作频率应小于100Hz（频率越高，电动机的损耗功率就越大，将破坏恒功率特性，起吊能力大幅度降低而无实际应用价值）；c）电动机额定转矩用于校核最大起重量（考虑总传动比、效率、倍率等）；d）电动机的额定功率用于校核高速时的起重量（考虑总传动比、效率、倍率等，如果频率接近100Hz，应考虑有效功率降低10～15%）。
在选择电机功率时，根据以上的条件就能基本确定减速机的减速比与电动机功率和极数。
（2）电控系统的设计a）变频器的选取当系统的电动机确定后，就可着手进行控制系统的设计。
首先是变频器的选型。
现在市场上的国内外变频器品牌不少，控制水平和可靠性差别较大，技术上大体可分为V/F控制、矢量控制和DTC直接转矩控制三种。
用于塔机的起升机构，建议最好选用具有矢量控制功能或者是具有DTC直接转矩控制功能的变频器，这样的变频器品牌较多，设计者可根据自己的熟悉程度、技术支持力度、其他行业厂的使用情况等因素来选择。
由于变频器品牌的不同，相同功率下变频器的过载能力和额定电流值也不完全一致。
所以，选择变频器容量时，不单要看额定功率的大小，还要校核额定工作电流是否大于或者等于电动机的额定电流，一般的经验是选择变频器的功率大于电动机功率10～30%左右。
b）能耗电阻的选取作为起重用变频系统，其设计的重点在于电动机处于回馈制动状态下的系统可靠性，因为这种系统出故障往往都发生在重物下降时的工况，如溜钩、超速、过压等。
也就是说重物下降工况时变频系统的性能好坏将直接影响整个起升机构能否安全运行。
这就要求设计人员清楚地了解变频传动系统的回馈工作过程，才能做到心中有数。
大部分变频器的产品说明中，对如何选择能耗电阻的电阻值和功率并没有非常清楚的描述，而且往往按其推荐的标准配置并不能完全满足起重工况的要求，同时有关这方面论述的文章也不多见，所以在变频起重控制系统的设计中，电阻参数选择显得有些混乱。
本文将对电机工作在回馈制动状态时系统的工作机理进行定性的分析，读者可以通过这些分析进一步得到有关电阻参数的计算方法。
①电阻值的选取基本可以按变频器样本给出的参数确定，基本原则是，考虑直流回路的电压（重物下降工况时将超过600VDC）情况下，电阻上的电流不超过变频器的额定电流。
②电阻功率的选取要准确地选择电阻的功率是非常重要的，若选择太大，会增加系统成本，太小就会造成运行的不可靠。
但要合理准确地选择能耗电阻的功率是一个较烦琐的事，影响该参数的因素较多，如：电机功率大小、减速机反向效率、下降运行时间长短、负加速度的大小、减速运行时间以及传动部件的转动惯量等都会影响到电阻功率的选取。
所以，我们得首先从分析系统在下降工况的工作过程，从而得到电阻功率的确定方法。
重物的下降功率是经“传动部件”、“电动机”（此时处于发电状态）、变频器内的反向整流回路再由制动单元而传递到“电阻R”上的，如果传动环节的反向效率越低，电阻上消耗的功率就越小。
于是有：“电阻R”发热消耗功率+传递路径上消耗的功率=重物下降的功率进一步还可得到电阻消耗功率P的表达式：在匀速下降时稳态功耗：Pe=ωm×Me×δ①式中：δ是传动系统的反向效率减速时的峰值功耗：Pm=Pe+δ×J×（ωm-ωd）/Ta②式中：J是传动系统的转动惯量结合式①和式②有：当起升机构运行在额定功率状态并高速下降时，如果此时给出减速指令，在减速的初期，电阻的消耗功率将达到最大值；过短的减速时间，将造成在电阻上的消耗功率峰值上升；系统的转动惯量和载荷越大，减速时的制动转矩就越高，也会造成在电阻上消耗功率的峰值上升；当传动系统的机械效率越低，电阻消耗功率也越低。
可见，要准确地计算电阻消耗功率，就必须知道传动系统中各个部件的转动惯量、减速点对应的起始工作速度和结束工作速度、减速过程的时间长短以及系统载荷大小等。
要确定这些参数的精确值，在系统设计初期是有一定难度的，其一，在产品未完成前，无法精确测量或计算各传动部件的转动惯量；其二，在实际使用中，系统的减速特征是会随现场的需要而改变的。
所以大多情况下，电阻功率都未作严格计算。
经验的取值一般是电机功率的40～70%之间，减速机的反向效率较低时，可以选用较小的电阻功率。
只要充分了解了变频系统的减速过程的工作状态，就可以根据所设计系统的实际工作表现来修正电阻参数。
c）控制方案的确定首先是系统采用开环或闭环控制的选择，笔者认为，一般的塔机起升机构可以采用开环控制方式，那些对速度控制精度要求较高的情况才要考虑闭环控制。
如果要构成闭环系统，一定要有PG（编码器）、检测回路和连接线。
这些环节加大了安装的复杂性；增加了系统成本；更重要的是降低了系统的可靠性，因为在闭环系统中，反馈回路任何细小的差错可能造成系统紊乱。
其次是速度给定方式的选取，绝大多数的变频器都有多种速度输入方式，如多级开关量输入方式和模拟量给定方式，不少品牌的变频器还具备有总线通信接口。
对于常规变频起升机构，大多采用开关量作为速度给定，不同在于是采用PLC还是继电逻辑控制。
笔者认为，最为简洁的系统结构应该是由PLC与变频器通信接口传送速度与控制指令，这样，控制柜内的连接线最少。
三、双变频起升机构1．开发双变频起升机构的必要性到目前为止，变频器在塔机起升机构上的应用已经有了近10年的历史，从上述分析我们知道，变频调速技术会给塔机的运行带来较多的好处，而且国家的有关技术推广部门和行业协会也举办过多次变频技术应用的专题研讨会，但实际的采用量并不理想，业内只有少数有实力的主机厂推出过变频起升机构，这远不能与其他行业的应用程度相比。
有理由认为，限制变频技术在行业内推广的主要原因是：变频系统出现故障后的售后服务难度大，与常规系统相比，加大了塔机的停机维修时间，增加了用户的停工损失；变频控制系统的成本要高于常规起升机构，增加了推广难度；变频起升机构成本的60%左右是变频器，由于目前变频器的价格还较高，所以系统总成本要高于常规起升机构，但随着变频技术的不断普及和提高，变频器的价格还有较大的下降空间，而常规起升机构的成本基本已无潜力可挖。
