绕线电机的串电阻调速与定子调压调速在起重机上的应用与比较

变频器在起重机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。

交流变频调速技术在工业界的广泛应用，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。

交流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，可带来以下显著经济效益和安全可靠性：（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）交流接触器大量减少，电动机主回路实现了无触点化控制，避免了因接触器触头频繁动作而烧损以及由于接触器触头烧损而引起的电动机损坏故障。

（6）交流变频调速系统可以根据现场情况，灵活调整各档速度和加、减速时间，使得变频起重机操作灵活、现场适应性好。

２ 定 子调压 调速
定 子调 压 调速 是将 定 子调 压装 置 的可 控 硅 串
重机 及其 它起 重机设 备 的制造 。自建厂 以来 ， 太重 为 国家 提供 了 ３０ ０ ０多 台各 类起 重 设备 ， 中单 小 其
车桥式 起 重机 从 １ｔ １ Ｏ ｔ 小车 桥 式起 重机 到 ，双 ２ ２ 从 １０＋ ０ ｔ ５ ｔ５ ｔ 式 起 重 机 从 １ｔ ０ ｔ１０ 到 Ｏ ＋ Ｏ ．门 ０ 到 ５ ｔ 造 起重 机从 ５ ｔ ４ ０， 坯 夹钳 起重 机从 Ｏ， 铸 ０到 ８ｔ 板
２ｔ ９ ｔ并在 近两 年来 产品 出 口到沙特 、 ５ 到 ８， 印度 。 在选 择起 重 机 的 电气 调 速 方案 时首 先要 根 据 使用 起重 机 的工艺 要 求 ， 确定 控 制方 案 ， 制 系统 控 要安 全 、可靠 （ 重控 制元 件 或装 置 的功 能及 联 注 锁 ）简单 、 济 、 用 及 维 护方 便 ， 考 虑 系统 的 、 经 使 要 扩 充 ， 选择 实 现控制 方案 的厂商 。 然后
直 流母 线上 的 电压 升 高 ， 电压 达 到一 定值 时 ， 此 整 流 回 馈 单 元 将 多余 的 能 量 回馈 到 三 相 交 流 电 网 上 ， 而使 系统 实现 四象 限运行 。 方 案 的特 点在 从 该 于制 动能量 通 过整 流 ／ 回馈 单元 返 回 电网 ， 需 电 无
３ 变 频调 速
交 流 变频 调速 系 统 的原理 是 ：交 流 电动 机 的
维普资讯
重 工科 技
２０ Ｎ ． ０６ ｏ ２
・ ５・ ４ 况 （ 动 或 吊重 下 降 ） ， 制 时 电机 回馈 产 生 的能 量 使
速度 与 供 电频率 成 正 比 ， 匀 的改 变 供 电频 率 ， 均 可 以平滑 的改 变 电动 机 的 同步 转速 ，从 而实 现 鼠笼 式 异步 电动机 的速度控 制 。 当 电机 减 速 或者 起升 机 构下 放 重 物 时 ，电动

绕线式异步电机在起重机上的应用原理及控制方式江利【摘要】绕线式异步电动机在桥式起重机中应用非常广泛,该电机能很好的限制启动电流,具有很好的启动力矩.主要介绍了该电机控制调速方式(转子接触器切除电阻调速和定子调压调逮)的原理及其特点,工作过程中电机故障的排除方法.转子接触器切除电阻调速更多的改进成了定子调压调速,为生产带来更加安全可靠的调速控制,同时要理论联系实际才能发挥其性能.【期刊名称】《中国铸造装备与技术》【年(卷),期】2018(053)005【总页数】5页(P49-53)【关键词】异步电动机;接触器;调压调速【作者】江利【作者单位】宁夏共享铸钢有限公司,宁夏银川750021【正文语种】中文【中图分类】TG231.1由于绕线式异步电动机在桥式起重机上应用非常广泛，若对其原理和工作特性掌握不够，会给日常维修带来困难。

转子是电动机的重要组成部分，外接电阻是电动机用来减少启动电流和利用接触器切除或增加电阻调速部分。

它具有调速控制简单、维修和操作方便、安全运行制动可靠、效率较高，以及制造容易、成本低廉等优点。

1 工作原理同步电动机的同步转速公式和转差率公式[1]可得出异步电动机的转速公式式中n——转速，单位为r／min；f——定子供电频率，单位为Hz；p——极对数；S——转差率；由上式可见，起重机异步电动机的调速，可采用接触器切除电阻或定子调压改变转差率S、（变频器）改变电源频率f和磁场磁极对数P这三种方法。

在起重机上改变转差率调速的方法只能用于绕线式转子异步电动机（现今起重机上使用YZR系列）。

通常利用转子回路外接串联启动电阻，采取改变转子回路中的电阻值，来改变转差率可以减少启动电流并调速。

目前也只有绕线式异步电动机转子带绕组，才可以通过电机尾端的滑环和碳刷在机外连接启动、调速电阻，改变转差率，进行调速。

这种调速方法功率损耗大、效率低，很少用来调整机床电动机的转速。

图1 绕线式异步电动机转子绕线式异步电动机转子如图1所示，绕线式异步电机是在转子回路串进附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。

定子调压调速系统原理及应用SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-定子调压调速系统原理及应用1.1工作原理定子调压调速控制器是把两种传统的调速方式有机地结合起来用于控制三相交流绕线电机：➢1～3档时通过控制定子回路晶闸管导通角来改变电动机定子电压；➢4档时通过改变电动机转子电阻，改变电动机的机械特性。

两种调速方式的结合产生了非常好的控制效果，两种方式的优点得到了充分的发挥。

1.1.1 控制原理定子调压调速控制器闭环控制的原理见图1-1，图中Ag为主令给定，F/V 为频率电压变换，I/V为电流电压变换，MCU为单片机，AT为触发器。

、V、不同系列的控制器运行方式基本相同，只是在细节上有所不同。

因此下面就介绍其运行方式。

1.1.2上升运行●重载主令置上升某档速度时，上升接触器先接通，电机得电建立力矩，随后制动器打开，电机启动，系统进入闭环控制状态。

此后只要主令置于上升调速档，通过主令的速度给定和速度反馈，系统都能很快使电机达到设定的速度。

主令置全速档时，系统进入开环状态，晶闸管全导通，电机平稳加速，当速度大于50%和75%时，分别切除两级转子电阻，使速度到达全速。

当主令回到调速档时，两级转子电阻同时接入，系统重新进入闭环控制。

由于负载本身很重，此时电机转矩小于负载转矩，电机迅速减至设定速度，并稳定运行。

当主令回到零位时，无论电机处于何种速度，制动器都立即制动。

制动器从开始动作到真正闭合需要一定的时间（液压抱闸一般在500ms左右），因此控制器延时一段时间再令电机断电。

●轻载由于负载轻，因此减速和制动的运行状况和重载不同。

当主令从全速档回到调速档时，由于负载本身很轻（尤其是空钩时），电机转矩只是略小于负载转矩，因此减速时间很长，减到调速档一般需要数秒时间。

当主令回到零位时，和重载一样，制动器立即闭合。

1.1.3下降运行●重载当主令置下降调速档时，也是上升接触器先接通。

起重 机是一种用来搬运重物 的起重运输机械 ， 其产 品大致
机 械冲击力。我们可以通过设置加速度 、 减速度参数来设定主 令控制 器从零 位到全速 的加 速时 间或 主令 控制器 拉 回零 位 的
减 速时间 ， 也可 以通 过参 数设 定来 进 行起 重机 各档 速度 的选
可以分 为普通桥式 起重机 、 用门机 、 通 冶金 起重机 等 。冶 金起 重机 又可以分为铸造起重机 、 脱锭起重 机 、 夹钳起重机等类 型 。
维普资讯
山西科技
Ｓ Ａ Ｘ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｈ Ｎ Ｉ ＩＮ Ｅ Ａ ＤＴ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｓ
２０ ０７年第 ６期
１月 ２ １ ０日出版
● 应 用 技 术
起 重 机 的 电气 调 速 系统
宁秋 艳
（ 原重 工股 份有 限公 司起 重 机分公 司） 太
了定位 的准确性 ； ②软起 动和制 动 ， 减少 了机械冲击 ， 延长传动 机构寿命 ； 自动监测 的低速抱 闸 ， ③ 减少 了制动器磨损 ； 电动 ④ 机定子零 电流换 向 ， 延长 了换 向接触器 的寿命 ； ⑤闭环控制 ， 系 统控制精度 提高。
３ 变 频 调 速
交流变频调速 系统的原理 是 ： 交流 电动机 的速度 与供 电频 率成正 比 ， 均匀 地改变 供电频率 ， 以平滑地改变 电动机 的同 可 步转速 ， 而实现 鼠笼式异步 电动机 的速度控 制。 从 当电机减速或者起升 机构 下放 重物时 ， 电动机将机械惯性
交 流变频 调速系统的特点 ： ①全 数字 、 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 ； ② 软起动和制 动 ， 减少 了机 械 冲击 ， 长传 动机 构寿命 ， 延 运行 平

系统实际转速低于要求的数值时 ，速度反馈系统 箱的机械冲击减到最小 ； 调压调速装置是数字化可 输 出电压下 降 ， 调节器的输入和输 出增大 ， 迫使可 控硅控制装置 ，能适应恶劣环境和多级控制的场 控硅输出电压上升 ， 转速上升 ， 并稳定在一定数值 合 ， 具有启动转矩大 、 启动前先建立电机转矩 ， 再松 上， 这时定子电压基本不变 ， 反之亦然， 即人为的改 开制动器的特点 ， 具有零速抱闸、 零电流换向、 故障
２１ ０ ２年 第 ｏ ３期 （ 总第 １２期） ４
沿 海 企 业 与 科 技
Ｃ Ａ 疆Ａ Ｎ Ｅ Ｐ ＩＥ Ｎ Ｏ Ｓ ＩＬＥ Ｔ Ｒ ＲＳ ＳＡ Ｄ
Ｎ ．３２ ４ ） Ｃ ｍｕａｉ ｌ ｖ １２
调压调速装置在天车上的应用
李娟娟 ， 杜奇超 ， 袁 友
由电机原理可知 ，交流异步 电机的转矩与电
机定子电压平方成正 比， 随着电压降低 ， 电动机的 最大转矩成平方 比例下降 ， 对恒转矩负载（ 天车卷 扬系统 ） 由于 ＵＦ ， ／＝常数 ， 以其 调速 范围较窄 ， 所 往往不能满足生产工艺要求 。为了扩大调速范围，
一
器检测主 回路 电流 ， 如果主回路 电流过大 ， 则调节
阳，５ ０ ４ 杜奇超 ， 阳钢铁 集团公 司第一炼轧厂 电气科 工程 师。 究方 向： ４ ５０ ； 安 研 冶金 自动化控制 ， 河南 安 阳，５０ ４ 袁友 ， ４ ５０ ； 安 阳钢铁 集团公 司第一炼轧厂 电气科 工程 师 ， 研究方向 ： 冶金 自动化控制 ， 河南 安 阳，５ ０ ４ ４ ５ ０
［ 摘
要 ］ 文章 阐述绕线型异步 电机定子调压调速原理及调 压调速装置在天车上的应用 ，重点分析调压调速装置在
使 用中出现的单电机 工作 、 不同步等 故障以及处理 的方法。

【文章编号】1007r -9467(2008)增刊卸O ∞—D 3桥式起重机串电阻调速注意事项■邓黎黎(广东江海机电工程有限公司，广州510500)【摘要】介绍了绕线式电动机串电阻调速的原理，并以桥式起重机为例，分别分析了串电阻调速在升降和行走两个方面的应用及注意事项。

【关键词】绕线式电动机；串电阻；调速【中图分类号】TM 546；TH 215【文献标志码】B三相异步电动机转速公式为：60，肛而与从上式可见，改变供电频率^电动机的极对数p 及转差率s 均可达到改变电机转速的目的。

从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种：在生产机械中广泛使用改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。

不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。

从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。

有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中。

电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中。

液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。

一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。

综合以上特点，在桥式起重机的设计中，若对调速平滑度要求不高，且希望降低成本时，一般会选择转子串电阻方式来进行调速。

1转子串电阻调速的原理1．1感应电动机的机械特性机械特性有两种表达式：1)物理表达式丁=c_J 屯tcos 仍(1)此式表明了感应电动机的电磁转矩r 跟每极磁通瓯和转子电流有功分量(，2co 印：)的乘积成正比的物理本质。

2)参数表达式r =(2)此式表明了感应电动机的电磁转矩r 跟电源电压阢，频率．^，电机的参数以及转差率S 之间的关系。

额定 电流为６ Ａ ０ ，采用额定电流为１０ 的Ａ Ｔ Ｔ ０ ０ Ａ Ｓ Ａ １ 作为电动机驱动装置。 （ ＡＳ Ａ ０定子调压调速装置 二） Ｔ Ｔ１ １ ．功能介绍 。主回路采用 晶闸管双脉冲触发 电路
来控制电机。用五对晶闸管反并联 串接在每相绕组上 。
调压时用相位控制 ，当负载 电流工作时 ，至少要有一 相的正 向晶闸管和 另一组 的反 向晶闸管 同时导通 ，所 以正如三相桥式整流电路那样，要求各晶闸管的触发脉
处理 ห้องสมุดไป่ตู้减少冲击，延长了部件寿命。
全数字控制系统 ，保证参数设定不会发生漂移， 以及控制器 综合信息简 明显 示：Ａ Ｔ Ｔ ０ Ｓ Ａ １ 提供 了综合 的信 息 ，显示 方式简 单 。通过 起重机 状态 的Ｌ Ｄ 阵 Ｅ 列 ，迅速提供起 重机状态 的面板显示 ，使操作者对关
起升速度随负载大小而波动。采用Ａ Ｔ Ｔ ０ Ｓ Ａ １全数字式绕 线式异步电动机调压调速控制系统，具有 良好的调速性 能和较硬的机械特性。目前广泛应用于起重机 的起升机
起 重机的响应优化 了电动机控制 ，并通过控制的平 滑
环境是在粉尘大、高温、高湿度 场所等环境 中使用 。
电动机经常处于频繁启动、制动工作状态 ，同时承受 较大 的机械冲击 。对调速有一定的要求其 调速 范围达 Ｎ５ １ ０ １ ：～１ ：。传统 的调速方法是靠在电动机转子回路 串电阻来实现的，该方法机械特性软，调试性能不好，
构的调速控制系统。以下以宝钢钢管厂３５ ３５起重机 ．＋．Ｔ 主起升为例 ，说 明其应用和调试方法。
一
键信息一 目了然。主令控制器可 以是有级或无级 。由
用户决定是用速度 控制还 是转矩控制 。所有其他操作 均为Ａ Ｔ Ｔ ０ ＳＡ １ 控制 系统 的内在的组成部分 。 ２ ．参 数设置方法 。Ａ Ｔ Ｔ ０ Ｓ Ａ １ 调试 比较简单 ，大多 数参数在交付前 已按默认值 设置好 ，现场只需设置几 个参数 。现场调试时，使用一台笔记本 电脑来设置现 场运行参数及通过对话框 进行试运转 ，并可对所有参 数进行动态 监视 、记录 。

QY系列调压调速器在起重机中应用的概述作者：陈超来源：《数字化用户》2013年第24期【摘要】QY定子调压调速的使用减少了维护工作量，同时还能精准控制电机的速度，其具有高可靠性、高安全性、高性价比、抗干扰能力强、优越的控制性能、能适应高温及恶劣的工作环境，被广泛用于起重机上。

【关键词】起重机定子调压调速优越性一、引言随着现代钢铁工业的快速发展，起重机的发展进入大型化和高速化。

起重机是高空作业的设备，它承担着吊运铁水、钢水、板坯、轧辊、钢卷及备件等物品的工作，是生产不可或缺的重要搬运工具，对整个生产线起到了联结纽带的作用。

二、实现电机调速的可行途径起重机要实现工作的高效率，要求有较高的速度，同时要求运行中的准确定位，必须有足够的低速，这是一对矛盾。

要解决这一矛盾，就希望起重机运行的速度是可变的，需要高速时有高档，需要低速时有低档，而且有较高的调速比。

串电阻调速和调压调速是目前起重机常采用的方法。

异步电动机的转速表达式：1-1异步电动机的电磁转矩表达式：1-2：电动机的电磁转矩（N*m）：磁极对数：转差率：定子电源频率（HZ）：定子电压（V）：定子每相电阻（Ω）：折算到定子侧的转子每相电阻（Ω）：定子每相漏抗（Ω）：折算到定子侧的转子每相漏抗（Ω）可知，当电动机极数和电源频率保持不变时，外部负载恒定时，转差率是下列物理量的函经验证明，对于绕线电机改变定子电源电压和改变转子电阻是比较现实的方法。

在转子回路串联电阻器改变转子电阻，就是转子串电阻调速。

改变定子电源电压，就是定子调压调速。

（一） QY系列调压调速控制器的基本原理从转子串电阻调速的原理可知，在绕线电机转子转入合适阻值的电阻时，可使电机的临界转差率Sm=1，此时电机的启动转矩等于电机的最大转矩。

这样，也增大了调压调速的范围。

同时在定子回路串联反并联的晶闸管，通过改变晶闸管的导通角，从而实现绕线电动机的大范围调速。

QY系列调压调速控制器所构成的系统中，转子电阻器的作用很大：改变电动机特性，增加电动机的启动转矩；增加电动机的调速范围；消耗调速器产生的转差功率，改善电机低速运行时的发热现象。

绕线式电动机转子串电阻调速方法2011-06-12 11:06:41| 分类：电子线路图|字号订阅三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。

从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。

在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。

改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。

从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。

有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。

一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。

一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。

本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。

变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。

其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。

论述绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速原理兰州理工大学操纵理论与操纵工程谯自健 1220811010150 引言绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速是传统调速方式之一，其结构简单，易于实现。

本文通过对绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速的原理、效率和缺点方面作出分析。

1 绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速原理转子串电阻调速的线路图和机械特性如图（a)和（b）所示，拖动恒转矩负载时，能够取得几级不同的速度。

图（a）转子回路串电阻调速线路图图（b）机械特性曲线依照电机学原理知：60-S f n p =极对数（1） 其中n 为电动机转速，f 为电源频率，S 为转差率(1)Pm S Pe =-（2） *Pa S Pe = （3）其中Pe 为异步电动机电磁功率，Pm 为异步电动机机械功率，Pa 为转子铜耗即转差功率因此得::1:(1):Pe Pm Pa S S =- 由式（4）能够看出SPm 减小，相反转差功率Pa 在增大，而转速n 随S 的增大而减小。

因此所绕线式异步交流电动机转子回路串电阻调速的实质是通过改变转差功率或转差率的大小来调剂转速n 的。

当串入的电阻阻值越大那么转差功率增大，随之转差率S 变大，从而使转速n 下降。

2 绕线式异步交流电动机转子回路串电阻调速的优缺点 绕线式转子异步电动机，通过转子回路串入不同数值的电阻R ，改变转差率S 调速的传统方式，能够取得不同斜率的机械特性，从而实现速度的调剂。

这种调速方式简单方便，但存在如下缺点：（1）调速是有级的，不滑腻。

（2）在深度调速机会械特性很软，致使负载有较小转变，即可引发转速的专门大的波动，降低了静态调速精度。

（3）转差功率Pa 消耗在电阻发烧上，效率低。

由于是通过增大转子回路的电阻值来降低电动机转速的，当拖动恒转矩负载时，转速n 越低，转差率S 就越大，从而使得转差功率也愈大，电能消耗大，效率更低。

当转差功率S=0.5时，效率η<0.5。

起重机调速方案的分析与比较随着技术的进步，起重机的性能也在不断地提高与更新，其中以起重机调速为显著特点。

本文对几种常用的起重机调速方案进行了比较，分析了不同调速方案的性能特点与适用范围，并结合优缺点提出了各方案的采用建议。

标签：起重机；调速方案；性能特点；比较1 引言起重机在物料起重、运输、装卸等工作中使用较多，可以极大地减少体力劳动，提高工业生产的效率。

起重机常在高温的环境下工作，并且需要多次间断使用，因此电动机启动、制动频率较高，同时常承受较大载重和冲击。

为提高起重机性能，在传统的起重机调速方案基础上，又提出了多种调速方式以供选择。

本文对绕线式异步电动机转子串电阻调速和变频调速进行了详细的阐述，并与其他调速方案进行了比较分析，以结合各自优缺点提出采用建议。

2 绕线式异步电动机转子串电阻调速2.1 工作原理绕线式异步电动机转子串电阻调速是一种传统的调速方式，其工作原理是通过集电环和电刷在转子回路中串入若干段电阻，电阻数目由接触器控制，由此控制转速。

2.2 功率分析2.3 性能特点与适用范围由功率分析可以看出，电磁功率中的功率损耗占比很大。

转子的外接电阻消耗能量使转速下降，转速越低，机械特性越软。

此方案结构简单，投资及维修成本较低，主要适用于通用桥式起重机的主控电路。

3 变频调速随着科技的进步，大规模集成电路、矢量变换等技术已较好地应用到变频器上，也使得变频调速的方案在起重机上有了较成熟的应用。

3.1 工作原理交流变频调速系统的工作原理是通过均匀改变供电频率以改变电动机的转速，实现鼠笼式异步电动机的速度调整。

调速系统的组成如图2所示。

如图2所示，通过操作按钮和主令控制器将电动机正反转、调速等指令传入PLC，信息通过PLC向变频器发出起停、调速指令，变频器调节频率控制电机的转速和方向，使电机的转速连续变化。

3.2 功率分析3.3 性能特点与适用范围由功率分析可以看出，变频调速的功率损耗较小，同时调速范围大，可实现无级调速，可减小起重机起制动的冲击，使起重机速度变化连续，机械特性很硬。

化交 流调速 控制 装置改造 ，从根 本上解 决传 统绕 线式 交流 电机 转子 电路 串电阻的调 速方 式控 制中存在 的 问题 。
１ 闭 环调 压 调 速 装置 基 本 组 成 （ 图 ． 如
ｌ 示） 所 ２Ｔ ． ＨＹＲ ＭＡ 交流 调 压调 速 装 置组 ０ Ｔ 成特 点
桥 式起重 机原调速 控 制方式 及存在 的问题
一
率 频繁 ， 因该 行车 使用 频率 较高 ， 无备 用车 ， 工 作 环 境 恶 劣 ，在 电机 换 向时 是 靠 交 流接 触 器 来 接 入 和断 开 电 动机 转 子 上 串 接 的 电
阻， 切换 十分 频繁 ， 电流 比较大 的状 态下 ， 在
设置 了 阻容 吸 收保 护电路 ： 提供 电 网 浪 涌 电压 对 电 子 电路 造 成 影 响 的防 护 。连
产 中断 ， 由于 需 要 经 常停 机 维 护 ，从 而 给 生 产 的 顺利 进 行 造成 了一 定 的影 响 。一 ＃ ７ 行 车作 为 ２ 米 高跨 唯一 的 一 台 １０吨的 铸 ８ ０
造 桥 式起 重机 ，并且 是 第 三炼 钢 厂 唯 一 的 为 板 坯 进 行钢 水 吊运 作业 的设 备 。如 其 不 能 正 常 运 行 ， 直接 造 成 大板 坯 连 铸 设 备 将 无 法 正 常 生产 。 影 响到 整 个 生产 工 艺 的 顺 利 进行 ，使 生 产处 于被 动 。经 常 由于 一 ＃ ７ 行车 出现 故 障导致 整条 生产 线被迫 停产 。 （ ）Ｔ Ｒ ＭＡＴ交 流 调压 调 速 系 三 ＨＹ ０ 统 简介
绕 线 式 异 步 电动 机 在 转子 回路 串 接 电阻 该 种 调 速 是 有 级 的 ，不 平滑 。 串 入 电 阻后 电

３变频 调速
ห้องสมุดไป่ตู้
随着科技的进步 ， 大规模集成电路、 矢量变换等技术已较好地应用 到变频器 上 ， 也使得 变频调 速的方 案在起重机 上有 了较成熟 的应 用 。 ３ ． １工作 原理 交流 变频调速 系统 的工作原 理是通 过均匀 改变 供 电频 率 以改变 电
３ － ３性 能特 与适 用范 围 由功 率分析 可以看 出 ，变频调 速 的功率损耗 较小 ，同时调速 范 围 大， 可实现无级调速 ， 可减小起重机起制动的冲击 ， 使起重机速度变化 连续 ， 机械 特 ｌ 生 很硬 。 此 方案精度 较高 ， 可自 动 或远程控 制 ， 但 成本较 高 ， 在起重机 中的应用并 不广泛 。 ４其他调速方 案牦 与适 用范 围 ４ ． １自激 动力制动调 速 自 激动力制动调速方案在下降时断开三相交流电源，给两相定子 绕组通 入激磁 电流 ， 并 形成气 隙磁场 ， 电动机转 子切割 磁场产 生感 应电 流和制动力矩。 整流后再送入定子绕组增强气隙磁场， 增大制动力矩增 大。 当制 动力矩 与位能 负载作 用在 电动机轴上 的力矩 相等 时 ，转 子电 流、 自激 电流保 持不变 ， 电动机 进入稳定 运行 。当转 子 电阻 改变时 ， 电动 机转 速改变 ， 起 重机上升相 当于转子 串电阻起 动和调速 。 ４ ． ２液压推 杆调速 此方案 电动机转 子接人液 压制 动器 的推 杆 电动机定子 ，当电动机 转速高时， 转子电压 、 频率降低， 液压制动器推力减小， 制动力矩增大使 电动 机转 速下 降 ； 当电动 机转 速低 时 ， 液 压制 动器 推力 增 大 ， 制 动力 矩 减小使电动机转速上升。当负载力矩 、制动力矩和电动机动力矩平衡 时， 电动 机稳定运 行 。 ４ ． ３涡流制动调 速

（） 有 自诊 断 功 能 ， 能 保存 故 障 记 录 ； ４具 并 特
殊 的安全措施 ， 保证 反馈线 断路时能 安全停机 。
（） 源缺 相 、 动机 过 载 或欠 压 时 ， 制 器 ５电 电 控 处 于保护 状态 ， 停止工 作 。
使用 与维护 择 四档 １０ ０ ％的速度 时 ， 电动机加速 到全速 。 （） 于 起 升 机 构 ， 两 个 加 速 接 触 器 ｌ。 ３对 有 （、 ４
：，
：
一
—
—
—
一
２ ［ｒ （ｌ＋ｒ／ ） ２ ｓ ＋（ ＋ ） ］ ｌ ２ ＝
可知， 当电 动机各 参数 及 电源频 率不 变 ， 当 且 转 差率 Ｓ 变 时 ， 不 电动机输 出转 矩 与 电动机 定子
启 动 和调 速控 制 主要 采 用转 子 电路 串接 电 阻 的方 法来 实现 ， 这种 控制 方式 ， 电动机定 子绕 组 ３ ０ ８ Ｖ交 流 电压 直接 接 人 ， 动 电流 大 ， 电动 机 和减 速机 启 对
龙 门式 起 重 机 的技 术水 平 ， 过调 研分 析 ， 定 在 经 决 龙 门式 起 重 机 上 采 用 晶 闸管 调 压 调 速 系统 ， 这样 完 全可 以解决 设 备运行 过程 中存在 的诸 多 问题 。
２ 改造 方案选 定 及交流 电动 机调 速原 理分 析
２Ｉ 交流 电动机 电气传动 系统 比较 ．
的机 械 冲击 也 很大 ， 并且 大 电流 启 动时 ， 反 转接 正 触 器容 易拉 弧 ， 易 烧 坏 交 流 接触 器 触 头 。 又 由 极 于这 种 调速 的 机械 特 性较 软 ， 位不 准 确 ， 定 在装 卸 车过 程 中 经常发 生 吊物倾 斜 、 转 、 旋 吊装不 到 位 和 反 复作业 等情况 ， 浪 费 了人 力 ， 耽误 了材料 的 既 又 输 出 时 间 ， 响 了材 料订 购单 位 的按 期 使 用 。针 影 对这 种情 况 设备 部 门组 织 原燃 料 加 『 储 运 中心及 Ｔ 二 设 备 协 力 有 关 技 术 人 员 进 行 攻 关 ， 定 采 用 新 技 决

浅议起重机电动机调速技术0.引言电机是塔式起重机的众多部件中十分重要的部件，电气性能和可靠性又是塔机性能的重要组成部分。

起重机电气传动的众多要求中，调速是最为重要的，良好的调速性可以使得起动及制动较为平稳、停车准确、运行稳定可靠、变速迅速。

1.传统起重机调速技术（1）转子串电阻调速：将附加电阻串入绕线式异步电动机的转子中，增大电动机的转差率，从而可保证电动机转速较低。

一般，电动机的转速与串入的电阻大小成反比，串入电阻越大，电动机转速越小。

这种方法虽然设备简单，控制方便，但不可避免也有其不足之处。

由于转差功率以发热的形式消耗在电阻上，机械特性较软，属有级调速。

（2）定子调压调速：控制速度可通过改变定子电压来改变电动机的转矩，一般来说，电机转矩与定子电压的平方成正比。

这种方法具有简单和调速平滑的优点，并且，在采用闭环控制时还能达到理想的精度。

不足之处为其具有较窄的调速范，电动机转子在工作过程中具有较大的损耗。

（3）串级调速：将可调节的附加电势串入绕线式电动机的转子回路中，用来改变电动机的转差，这种调速的方法成为串级调速。

该方法操作起来较为简单方便，且它是不平滑的有级调速，功率因数较低，调速效率较高。

不足之处是电气制动不够理想。

在传统起重机的调速方式中，往往存在如下问题：①调速系统的调速效率较低，具有较差的综合性能指标。

②绕线转子异步电动机中存在较易引起故障的集电环和电刷，因而要定期对其进行维护。

③由于现场需要使用大量的继电器以及接触器，致使需要较大的维护量，并且调速系统的故障率较高。

2.调节电机转速的参数为保持调速过程中平缓无冲击，提高作业效率以及保证工作安全，要求塔机的工作机构具有适当的调速性能，如起升的机构不仅需要重载慢就位的速度，同时也要有轻载快的速度。

通过下列三种参数的调节，可以达到调节异步电机转速的目的。

（1）改变定子绕组的极对数改变定子绕组的极对数进而调节速度的方法属于有級调速。

它通常是通过改变定子绕组联结法，从而使得对数成倍地变化，这样，也就能成倍地改变同步转速，达到调速的目的。

．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｍｅ ｔ ｌｌ ａ ｕｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｒ ａ ｎｃ ｅ； ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｒ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ； ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｃ ｏ ｒ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
科技创新与应用 ｌ ２ ０ １ ３ 年 第 ２ ｏ
科 技 创 新
起重机 电控 系 统 的优化
佟 振 廷 耿 璐 ｚ 阎 石 －
（ １ 、 抚顺 市特种设备监督检验所 ， 辽 宁 抚顺 １ １ ３ ０ ０ ０ ２ 、 抚顺 市第十 中学 ， 辽 宁 抚顺 １ １ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 本文主要介绍了， 定子ห้องสมุดไป่ตู้压调速系统在冶金起重机上的应用， 相对于传统的绕线式电动机转子串电阻调速系统 ， 两者的优缺点。
近几年来 ， 随着我 国的重 工业 的发展 ， 起 重机在 生产 中也 起到 了主 导作用。 尤其是大型冶金起重机在生产 中占得比重也是越来越大。 众所 周知 冶金起 重机在 吊运过程 ， 起 吊的是 炽热金 属或是 高温 的液态 金属 。 在 吊运 中一旦 起重机 出现故 障将导致 上百 吨的钢水 凝 固 ， 更 有甚 者会 造成高炉停炉， 整个生产线瘫痪得严重后果。在大型炼钢厂， 多数厂家 都会在同—个跨上备用一台大型起重机， 以保证不时之需。 然而在起重 机运行故障中， 除机械消耗磨损以外 ， 大多数故障出现在电气控制系统 中。电气控制 系统有一 部分采 用 了变 频调速 系统 或定子 调压调速 系统 或其他的高调速控制系统，但是绝大部分起重机电其控制系统仍然采 用“ 绕线式电动机转子串电阻调速系统” 。 传统的调速系统基本原理是在电动机转子回路串人多段外接电 阻， 采用主令控制器（ 凸轮控制器） 、 继电器 （ 时间继电器） 一 接触器控制。 比如小容量电动机多采用凸轮控制器配合电阻器进行调速，大容量电 动机采用 主令控制器 ， 继 电器— 接触 器控制转子 电阻器进 行调速 。 １ 传统 的调速 系统 存在 的问题 １ ． １虽然传统的转子串电阻系统实现了调速功能 ， 但由于是开环系 统， 使得传动系统的机械特 陛很软 ， 调速范围小 ， 速度的稳定性和调速 精 度很差 。 １ ． ２传动 系统 的起动 、 制动 过程对起重 机的机 械结构 和 电控 设备 冲 击大， 严重影响了整个起重机的使用寿命、 稳老性、 可靠性。 １ ． ３由于系统的机械特性软， 速度的稳定性差， 特别是没有稳定的 低速， 因此操作人员频繁的依靠反接制动来进行稳钩或者负载定位 ， 致 使接触器在大电流的情况下频繁的分合，经常造成接触器触点烧毁或 粘连 。 １ ４系统保护措施不完善，继电器— 接触器控制系统在故障的情况 下可能导致 溜钩 、 电机损坏 ， 电阻器烧毁 等严重事 故 。 ｌ ＿ ５传动系统的制动是在运行状态下进行的，对制动器损坏很大， 制动 闸皮磨 损严重 ， 需要 经常维护更 换 。 由于存 在上述 问题 ，所 以传 统 的调 速系统 电控设 备 内低 压 电器 元 件（ 如接触器等 ） 及其他设备（ 如制动器等） 损坏频率高 ， 维护工作量大 ， 维护成本 高。 并且 由于经常 的停 车维修 ， 会 使生产受 到影响 ＇ 尤其是 在 吊 运液态金属的过程中。综上所述问题 ， 都是采用传统的转子串电阻系。 因此 ， 如果要解决这些问题， 只有采用其他高调速系统对起重机进行改 造 ，比如采用定 子调压 调速控 制系统 。定子调 压调速 采用 闭环控 制系 统， 传动系统的机械特 Ｉ 生 很硬 ， 调速范围大 ， 速度的稳定性和调速精度 很高 ； 定 子调 压调 速系统 的起 动 、 制 动过 程平 稳 ， 对起 重机 的机 械结 构 和电控设备冲击小； 由于定子调压调速系统的机械特『 生 硬， 速度的稳定 性硬 ， 有稳定的低速 ， 定位方便； 有完善的系统保护措施， 可避免溜钩、 电 机损 坏 ， 电阻器烧毁 等严 重事 故 的发生 ； 电磁 制 动器 在低 速时 动作 ， 其 闸皮的磨损很小 ， 使用寿命延长 ， 保养时间和费用都得以减少。 表６ ２ ｍ ｍ ＋ ２ ｍ ｍ ＋ ２ ｍ ｍ搭接接 头 Ｃ ＭＴ工艺参数