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起重電機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫宏達(dá)2022年2月10日訊 目前塔式起重機(jī)的小車變幅機(jī)構(gòu)普遍采用力矩電機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)，力矩電機(jī)的特性能很好地滿足帶載小車的水平位移，這種形式的傳動(dòng)也是國(guó)際知名塔機(jī)廠家采用的。
該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制國(guó)外從開始就采用電力電子技術(shù)，雖然還是三個(gè)檔位，但是檔位切換平滑，機(jī)構(gòu)運(yùn)行很平穩(wěn)，直至現(xiàn)在成為傳動(dòng)的經(jīng)典。
在我國(guó)引進(jìn)該機(jī)構(gòu)技術(shù)時(shí)無(wú)法正確理解和消化電氣傳動(dòng)技術(shù)，走了不少?gòu)澛泛?，繞過(guò)較先進(jìn)的電力電子技術(shù)，退后采用自耦變壓器進(jìn)行調(diào)壓得到小車變幅機(jī)構(gòu)的低速性能，直至現(xiàn)在都還在應(yīng)用。
鑒于此，本文從力矩電機(jī)調(diào)速原理開始分析，提出現(xiàn)用技術(shù)存在的問(wèn)題和面對(duì)的難題，推出XD調(diào)速器，介紹其新功能和與變頻驅(qū)動(dòng)的比較優(yōu)勢(shì)。
文章最后也提供了一套完整的用XD調(diào)速器改造自耦變壓器調(diào)速系統(tǒng)的方案，以饗讀者。
力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子阻抗較大，因此其特性曲線較軟，可以允許電機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)堵轉(zhuǎn)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)定子的三相電壓大小來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)速度。其特性原理如下：
1、即使在三相電壓很低的情況下，空載速度都還是很高，無(wú)法很好運(yùn)行。
2、負(fù)載時(shí)電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速性能較為明顯。
因此，為了讓小車變幅機(jī)構(gòu)有較好的運(yùn)行性能，在電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中引入渦流裝置，根據(jù)電機(jī)中心距及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)置與電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連的旋轉(zhuǎn)鐘罩（導(dǎo)磁體）和固定線圈繞組，當(dāng)繞組通上直流電后，電機(jī)起動(dòng)，旋轉(zhuǎn)鐘罩切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成渦流，進(jìn)而產(chǎn)生電機(jī)反抗轉(zhuǎn)矩，拉低電機(jī)轉(zhuǎn)速。其機(jī)械特性大致如下：
當(dāng)繞組施加固定直流電壓后，渦流阻抗隨著轉(zhuǎn)速加快而增強(qiáng)，但是旋轉(zhuǎn)鐘罩達(dá)到磁飽和狀態(tài)時(shí)，渦流阻抗受到限制，隨著鐘罩溫升增大，磁效率也降低，因此，渦流阻抗效果不明顯。
為了能讓渦流一直運(yùn)行在最佳狀態(tài)，根據(jù)電機(jī)三相電壓的變化同步調(diào)節(jié)渦流大小，從而使渦流在電機(jī)低速段發(fā)揮較好特性。
力矩電機(jī)適合于調(diào)壓調(diào)速，不同的電壓產(chǎn)生不同的最大轉(zhuǎn)矩，從而形成不同的電機(jī)特性，可以擴(kuò)大其調(diào)速范圍。
但是，目前階段，塔機(jī)制造廠家普遍采用固定渦流形式，電機(jī)電壓靠三相自耦變壓器降壓至230V，機(jī)構(gòu)分三檔控制，一檔為固定渦流+230V（自耦變壓器降壓），二檔為固定渦流+380V（市電），三檔為去掉渦流+380V額定運(yùn)行。
從特性曲線可看出：V1與V2速度差級(jí)太大，V2和V3速度區(qū)別又不明顯，這樣的調(diào)速效果就不言而喻了。
更重要的是，電機(jī)的機(jī)械特性并不是全部一致的，一個(gè)廠家不同批次的電機(jī)均有差異，更不要說(shuō)不同電機(jī)廠家的電機(jī)了。如果電機(jī)特性稍微硬一點(diǎn)的話，V2和V3之間就更沒(méi)有速度差別了，低速也就壓不下去。
1、電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速特性沒(méi)有利用起來(lái)，電機(jī)特性沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定，差異太大；
2、用自耦變壓器進(jìn)行降壓沒(méi)有可調(diào)性，只能適應(yīng)電機(jī)的一種特性，局限性太大；
3、電氣控制適應(yīng)性太差，控制技術(shù)太落后。
路徑二：適宜帶渦流力矩電機(jī)的調(diào)速技術(shù)
路徑一雖然可以較好的實(shí)現(xiàn)小車變幅機(jī)構(gòu)的調(diào)速，但是，必須配置電阻箱，變頻調(diào)速成本很高，參數(shù)易修改，運(yùn)行和維護(hù)更復(fù)雜。
路徑二是針對(duì)渦流力矩電機(jī)特性，調(diào)制到適宜塔式起重機(jī)吊重運(yùn)行的狀態(tài)，該控制技術(shù)和方法經(jīng)濟(jì)性好，可靠性高，非常適應(yīng)塔機(jī)的使用。
XD調(diào)速器是專門為塔機(jī)帶渦流的力矩電機(jī)型變幅機(jī)構(gòu)（注：川建為X系列小車變幅機(jī)構(gòu)，永茂為DTC系列小車變幅機(jī)構(gòu)，徐工為BL系列小車變幅機(jī)構(gòu)，虎霸為DXL系列小車變幅機(jī)構(gòu)等）開發(fā)的。她分別對(duì)電機(jī)三相電壓和渦流電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，很貼合地適應(yīng)了該類型變幅機(jī)構(gòu)的電機(jī)特性，起、制動(dòng)無(wú)沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)。
變頻驅(qū)動(dòng)器是針對(duì)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)所開發(fā)的，她是通過(guò)改變電機(jī)的V（電壓）和f（頻率）來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。變頻調(diào)速是目前交流調(diào)速最常用的一種方式，在建筑機(jī)械上的應(yīng)用也得到了發(fā)展，很好地改善了大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)的調(diào)速性能，為大型塔式起重機(jī)的開發(fā)和制造奠定了基礎(chǔ)。但是，在塔機(jī)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用變頻驅(qū)動(dòng)的話，除了要用高成本的變頻電機(jī)，變頻器的價(jià)格也不容小覷，其占變幅機(jī)構(gòu)的成本比例也很高。變頻調(diào)速還必須配置減速電阻，相應(yīng)的專門電阻箱既占安裝空間，又發(fā)熱消耗能量，還增加了故障點(diǎn)。
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三相力矩電機(jī)+渦流調(diào)壓調(diào)速
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變頻電機(jī)調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速
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無(wú)級(jí)調(diào)速或多檔調(diào)速
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無(wú)級(jí)調(diào)速和多檔調(diào)速
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內(nèi)置8套參數(shù)+電路板電位器微調(diào)
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從以上各項(xiàng)功能對(duì)比來(lái)看，XD驅(qū)動(dòng)與變頻器驅(qū)動(dòng)均能實(shí)現(xiàn)小車變幅機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)運(yùn)行，減小起重吊鉤的擺動(dòng)。
但是，XD驅(qū)動(dòng)性價(jià)比更高，更能適應(yīng)塔機(jī)小車變幅機(jī)構(gòu)的平滑調(diào)速。
XD驅(qū)動(dòng)器與自耦變壓器都是進(jìn)行三相電壓的調(diào)節(jié)
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除正、反轉(zhuǎn)接觸器外，還需要多個(gè)切換接觸器
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自耦變壓器不具備調(diào)節(jié)小車變幅機(jī)構(gòu)電機(jī)速度的能力。
用XD改造自耦變壓器調(diào)速系統(tǒng)
這是用自耦變壓器進(jìn)行調(diào)壓的電控系統(tǒng)
取下自耦變壓器，在原來(lái)的位置裝上過(guò)渡板
紅線框中的器件在改造中保留下來(lái)用作過(guò)渡連線，實(shí)際沒(méi)有使用，可以用接線端子代替。
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保留原自耦變壓器的主回路線，分別接入XD調(diào)速器的電源輸入和電壓輸出
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盡量按電路圖準(zhǔn)備好號(hào)管，便于后期檢修
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控制回路盡量保留與電源相關(guān)的線路（AC48V的公共線路）
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聯(lián)動(dòng)臺(tái)變幅部分的公共電源改為DC20V
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通電試車，準(zhǔn)確調(diào)整行程限位
1、改造后線路更簡(jiǎn)潔、明了，維修方便；
2、電控盤面元器件減少，節(jié)省了費(fèi)用；
3、機(jī)構(gòu)運(yùn)行更平穩(wěn)，消除了換檔的頓挫感；
4、充分利用原有線路和布局，改造時(shí)間短，不影響正常施工作業(yè)。
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