定子调压调速装置在冶金桥式起重机上的应用.pdf

1 0 ， { } 全 2 0 1 3 年8 月 第 三 期 1 ． 2 ． 2运 行 方 式 目前电炉公司在用的 T H Y R O M A T --B D起重机 调压调速控制器， 实际上将 以上两种调速方式有机 的结合起来进行控制。转 子串电阻调速方式下 的 换向是通过换向接触器来实现 的。而采用调压调 速控制器输 出则 以内部晶闸管换 向代替外部接触 器换 向， 大大减少了因频繁动作造成的接触器触点 粘滞现象。在控制器的功率部分有五组反并联 的 晶闸管模块 u、 V、 w、 A、 B 。u、 V、 w 导通时 ， 电机输 出上升／ 左移转矩。A、 B、 W 导通时， 电机输 出下 降 ／ 右移转矩 。电机转速 由主令给定 ， 通过速度和电 流反馈实现闭环控制 。 改用 T H Y R O M A T --B D定子调压调速方式 ， 电 动机的转子回路依旧串接 了电阻 ， 用于消耗电机低 速运行时产生 的热能。电阻器分为四段 。上升调 速挡时 ， 通过 K 4 3 1吸合 ， 切 除最后一段 电阻， 加大 电机启动力矩。当主令置于 1 、 2 、 3档时， 加速 电阻 串在转子回路 中， 电动机处于闭环工作状态。上升 4挡时 ， 通过 Q Y 2 ／ T按既定程序 ， 发出一级 、 二级加 速指 令控制转子接触器 K 4 1 1 、 I 4 0 1分别在 5 0 ％， 7 5 ％速度下闭合 ， 分别切除第二 、 第三段电阻， 使 电 机平滑过 渡到全速。加速过程 中切换 时的峰值 电 流限制在满载 电流的两倍 以内。当主令从 4档 回 到其他档 时， 两个加速接触器立刻释放 ， 将转子 四 段 电阻全部串接回转子 回路 ， 电机重新进入闭环工 作状态 ， 达到降低电机电流 ， 增大驱动力矩 的 目的。 当下 降 4挡 时， 转 子接 触 器 K 4 1 1 、 K 4 0 1分 别 在 5 0 ％， 7 5 ％速度 下闭合 ， 分别切 除第二 、 第三段 电 阻， 使电动机处于再生发 电制动时速度限制在允许 范围内。 低速档位时， 则电机被调速到这个给定 的档位 速度上。从全速 回到低速时， 驱动力矩是在可控硅 驱动下逐步减小 ， 直到达到所 速度。如果在某一 档回到零位 ， 则制动器立即抱闸， 在 1 S 左右后电机 断电。下面就几种主要 的运行方式加以说明。 1 ． 2 ． 2 ． 1 重载上升 当主令控制器为上升某一档位时， 上升 晶闸管 组导通 ， 电机通 电， 随后制动器打开 ， 电机启动 ， 通 过主令控制器的速度给定和转子频率 、 定子 电流反 馈 ， 系统进入闭环控制状态。主令为全速时 ， 电机 平稳加速至全速。如果主令控制器从全速档退 回 慢速档 ， 电机转速迅速降低 ， 自动进入闭环控制状 态而稳定在所给定的速度上。主令回零时， 依靠负 载的重力使 电机迅速减速到零 ， 当速度为零时， 制 动器动作 ， 然后电机断电。 1 ． 2 ． 2 ． 2 轻载上升 轻载上升时 ， 加速运行 过程和重 载上升 时相 同， 而减速和制动时有所不同。当主令控制器从全 速档退 回慢速档 ， 如果电机在一定时间内没有 明显 的减速 ， 则系统判断为轻载， 自动触发反接 ， 下降晶 闸管组导通 ， 电机输出下降转矩， 从而迅速减速， 当 速度接近给定值时 ， 自动退 出反接 ， 上升 晶闸管组 重新导通 ， 电机稳定在给定速度上运行。主令 回零 时 ， 视 电机 的减速快慢 ， 决定是否输 出下降转矩制 动， 当速度接近零时， 制动器动作。 1 ． 2 ． 2 ． 3 重载下降 当主令控制器为下降调速档 1 ～ 3档 时， 控制 器首先使上升 晶闸管组导通， 电机通 电， 随后制动 器打开 ， 此时电机输 出上升转矩 ， 控制器进入闭环 控制状态 ， 负载克服上升转矩 ， 按给定的速度下降， 此时电机处 于反转状态。当主令控制器为全速下 降 4档 时， 下降晶闸管组导通， 控制器进入开环控 制状态 ， 电机处于再生发电状态而全速下 降， 实际 运行速度超过了同步转速。若主令从下 降全速档 回到下降调速档 ， 则 2 级加速 电阻同时串人转子 回 路 ， 下降晶闸管组关断 ， 上升晶闸管组导通 ， 在上升 转矩作用下 ， 电机迅速减速， 重新进入闭环控制状 态。不管在何种下降速度 ， 一旦主令控制器 回到零 位时， 控制器 以上升转矩进行制动 ， 电机速度迅速 减小 ， 电机速度接近零时 ， 制动器制动， 最后 电机断 电。如果在规定时间内没有输出制动命令 ， 则控制 器强制停机保护 。如果反向制动力矩持续超过 1 S ， 此时电机即使未停转 ， 制动器也将抱闸。 1 ． 2 ． 2 ． 4 轻载下降 当主令控制器为下降调速档 1 ～3 档 时 ， 上升 晶闸管组导通 ， 电机输 出上升转矩 ， 但如果负载极 轻 ， 如空钩， 则电机不动或下降速度极慢 ， Q Y 2 ／ T控 制器判定负载过轻 ， 则上升晶闸管组关断， 下降晶 闸管组导通 ， 电机输出下降转矩使负载加速。当速 度超过给定值时 ， 控制器 自动转为下降晶闸管组关 断， 上升晶闸管组导通 。当负载重量处于临界状态 时， 升 、 降两组晶闸管可能出现多次通断转换 。当 主令控制器置下降全速档时 ， 上升晶闸管组关断， 下降晶闸管组导通 ， 即使轻载 ， 也能全速下降。 2 0 1 3年 8月 第三期 定子调压调速装置在冶金桥 式起 重机上的应用 1 ． 2 ． 2 ． 5 平移运行 平移运 行控制 相对 于升降运 行控 制要 简单。 起升控制时一般采用二级切换加速， 而平移运行控 制时一般无需电阻切换 。主令在左移档位 ， 晶闸管 组 A、 B 、 w 导通 ， 平移机构以主令所给定 的速度 向 左运行 。主令在 右移档位 ， 晶闸管组 u、 V、 w 导 通 ， 平移机构以主令所给定 的速度 向右运行 。当主 令控制器在某一调速档时 ， 控制器在闭环控制下按 该档速度运行 ， 当受到某种 阻力 ， 如风力 或负载摆 动 ， 控制器在闭环控制下仍然维持该档速度 。若某 种阻力消失 ， 平移机构将 被加速， 当超过设定速度 1 0 ％时， 反 向接触器接通 ， 电机开始减速 ， 由于此 时 反接力矩不超过满载起动力矩 ， 所 以电机逐渐减速 达到所要求 的 略高于 速度 ， 若此时平移机构受 到 前推力 ， 则反接力矩用以保持速度 ， 若没有前推力 ， 反 向晶闸管关 断 ， 正 向晶闸管接通 ， 平移机构正 常 运行。在任何状态下 ， 主令 控制器 回零 ， 控制器先 以反接力矩进行制动， 速度到零 时， 电机断电， 制动 器制动 。如果控制器运行在某档速度而 主令控制 器置反方 向档位 ， 控制器 立 即以反 接力矩 进行减 速 ， 速度过零时再加速至该档速度。 2 定子调压调速特点 定子调压调速闭环系统近些年在起重机上 已 得到较广泛的使用。 1 适用于控制在起重机各机构上运行 的各种 绕线式 电动机 ， 特别适用于重级工作制度起重机的 驱动和控制。 2 由于在设计时已充分考虑简便和实用原则 ， 使用时只要确保接线正确 ， 通过面板调整电机 参数就可进行正常工作 ， 无需长时间调试 和调整 ， 便于用户操作和维护。电机参数可以实时监控 ， 具 备故障显示和记 录功能 。 3 采用电动机转子频率反馈进行测速， 抛弃 了 原有 的容易损坏 的测速发 电机 和安装 困难且对环 境要求较高的脉冲编码器的测速方法 ， 大大降低 了 改造难度 ， 降低 了使用故障 ， 调速 比能够达到 1 1 0 。 4 输 出以内部 晶闸管换 向代替外部交流接触 器换 向， 增加 了换 向的可靠性 ， 且在任何故障情况 下均可实现可靠断电保护。 5 控制 电路中还具有零位 、 失压 、 限位等保护 功能。 ● d 1 _ 图 3 主起 升机 构 电气原理 图 3 结语 冶金桥式起重机 的交流异步 电动机的调速方 式有多种 ， 诸如变频调速 、 变级调速 、 串级调速 、 滑 差调速等， 而定子调压调速优于上述任何一种调速 方式 ， 是当今冶金企业广泛采用 的效益高 、 性能好 、 应用广的新技术。是一种操作简单 、 可靠性高 、 保 护性能齐全 、 便于 自动化控制的最佳选择。 参考文献 [ 1 ]陈伯时． 电力拖动 自动控制 系统运动控制系统 第 三版 ． 北京 机械 ．x - ,3 k 出版社 [ 2 ]邓 星钟 ． 机电传动控制 第四版 ．华中科技 大学出版社 [ 3 ]顾绳谷主编 ． 电机 及拖 动基础 第三版 ． 北京 机械 ．z - ,j k 出版 社 收 稿 日期 2 0 1 2 1 2 1 0 审稿 翁霁程 编辑 魏海青