新興建筑機械應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的可行性

　　建筑機械應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的可行性覃瑋（廣西建工集團建筑機械制造有限責任公司廣西南寧530011）調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在塔式起重機上的實例，論證了建筑機械應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的可行性。

　　目前，國內(nèi)外建筑機械行業(yè)競爭激烈，建筑機械產(chǎn)品要在激烈的市場競爭中占有一席之地，應(yīng)全面提高建筑機械產(chǎn)品的各項性能。

　　而要全面實現(xiàn)建筑機械高性能提高的一條重要途徑，就是要從電氣控制系統(tǒng)方面的優(yōu)化設(shè)計入手，充分應(yīng)用電力電子技術(shù)、集成電路技術(shù)和創(chuàng)新的電氣控制技術(shù)等。下面分別從變頻調(diào)速技術(shù)的原理、國內(nèi)外應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的概況的以及機構(gòu)上如何應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)等分別進行討論，以證明變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在建筑機械產(chǎn)品上的可行性。

　　1交流變頻調(diào)速技術(shù)的原理1.1交流電動機的基本原理由電機學知道，異步電機的轉(zhuǎn)速、頻率、電極數(shù)及電轉(zhuǎn)差率的關(guān)系式為：電頻率（Hz）；p為異步電機極數(shù)；s為異步電機轉(zhuǎn)差率。

　　5%.所以，異步電機的轉(zhuǎn)速n保持恒定，為常數(shù)。

　　1.2交流變頻調(diào)速、變極調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的特點由（1）式可知，要改變轉(zhuǎn)速n可采用三種方法：即可分別改變f、p和s，改變交流電頻率f稱為變頻調(diào)速；改變異步電機極數(shù)p稱為變極調(diào)速；改變異步電機轉(zhuǎn)差率s稱為變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。在這三種調(diào)速方法中，變極調(diào)速是有級調(diào)速。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速雖可以滿足無級調(diào)速的一般要求，但它的缺點為：①只適用于繞線式異步電機；②調(diào)速過程伴隨著較大的能量損耗；③機械特性變軟。而變頻調(diào)速可保持異步電機固有的機械特性硬、轉(zhuǎn)差率小、效率高的特點，且不會因調(diào)速而產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)差損耗。

　　變頻調(diào)速和其他調(diào)速方式比較，有下列優(yōu)點：調(diào)速范圍寬，可達10：1以上，而串調(diào)在2：1左右。

　　功率因數(shù)高，可達0.75以上，而串調(diào)在0.35至0.75之間。

　　~0.1%而串調(diào)為3%~5%調(diào)速的每個級差在0.3Hz左右。

　　能保證異步電機主磁通量和過載力保持恒定的常數(shù)。

　　能有效地解決電機起動時的跳變問題。

　　能使電氣安裝、操作簡單化，減少使用建筑機械應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的其1.3實現(xiàn)變頻調(diào)速的技術(shù)關(guān)鍵新興變壓器是集微機技術(shù)、電力電子技術(shù)和自動控制技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，它的主要特點是隨時可以改變電源的頻率和電壓。目前，應(yīng)用較多的新興變壓器有間接變頻和直接變頻兩種類型。

　　間接新興變壓器是通過整流器先將工頻交流電變成直流，再經(jīng)逆變器將直流電變成可控頻率的交流，簡稱“交一直一交”變頻。這是有中間直流環(huán)節(jié)的變頻裝置。

　　直接新興變壓器是將工頻交流一次變成可控頻率的交流，簡稱“交一交”變頻。直接新興變壓器輸出的頻率低，適用于低轉(zhuǎn)速、大容量的調(diào)速系統(tǒng)。

　　2國外變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用概況在工業(yè)較發(fā)達，如美國、德國、英國、法國和日本等，變頻調(diào)速技術(shù)己得到廣泛應(yīng)用，從一般要求的小范圍調(diào)速，到高精度、快速響應(yīng)和寬范圍的調(diào)速傳動系統(tǒng)；從單機到多機協(xié)調(diào)的運轉(zhuǎn)系統(tǒng)；從幾百瓦特的伺服系統(tǒng)到幾萬千瓦特的特大功率高速電力拖動系統(tǒng)等都己使用變頻調(diào)速技術(shù)。其代表產(chǎn)品是IAMCO一L系列，該系列產(chǎn)品采用高速電力電子器件EGBT模塊、多功能、大規(guī)模的集成電路，使該變頻調(diào)速裝置有獨特的技術(shù)性能：運行頻率為0.5Hz~600Hz；電壓和頻率之比可在基準頻率~600Hz之間任意調(diào)節(jié)；轉(zhuǎn)矩自動補償；加減速可選擇多種模式；輸入、輸出的功能可與軟件切換；內(nèi)部有可編程序數(shù)字PID環(huán)節(jié)，使起動轉(zhuǎn)矩可達額定轉(zhuǎn)矩的1.倍。

　　3國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用概況我國對變頻調(diào)速技術(shù)的研究起步較晚，同時由于經(jīng)濟水平的限制，在機械變速方面應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)比較少。為適應(yīng)科技高速發(fā)展的需要，我國己將變頻調(diào)速技術(shù)列為“八五”重點新技術(shù)推廣項目。近幾年國內(nèi)對變頻調(diào)速技術(shù)的研究開發(fā)己獲得成功，某些技術(shù)指標己達到國際水平。

　　可行性變頻調(diào)速技術(shù)在傳送帶機構(gòu)、風機和家用電器等的應(yīng)用己經(jīng)十分普遍，并且其優(yōu)越性能在實際使用中己得到充分肯定。建筑機械可米用電機拖動技術(shù)的傳動機構(gòu)很多，為建筑機械產(chǎn)品應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)提供了優(yōu)越的基礎(chǔ)條件。變頻調(diào)速器應(yīng)用在建筑機械機構(gòu)上有代表性的電氣原理圖如將380V交流電輸入變頻調(diào)速器的R、S、T端，新興變壓器UL處于通電待機狀態(tài)；按照傳動機構(gòu)變速技術(shù)的要求，在新興變壓器項目選擇項的按鈕盒上鍵入有關(guān)參數(shù)，如：頻率段的數(shù)值、初始頻率值、更大頻率值和運轉(zhuǎn)中的保護功能項目等。校核各參數(shù)準確無誤后，就可以操縱檔位聯(lián)動臺Q的手柄來控制機構(gòu)的運行；手柄打向正轉(zhuǎn)1檔，Ka吸合，制動器B打開，新興變壓器UL端子4的回路通電，頻率從初始態(tài)均勻至一個定值，電機M從靜止狀態(tài)緩緩轉(zhuǎn)動；打向正轉(zhuǎn)2檔，頻率從1檔的更大值頻率又逐漸大到一個定值，依此類推，電機M獲得無級調(diào)速的平穩(wěn)速度運轉(zhuǎn)。手柄逐檔打回到零位，電機M平緩地逐級減速運轉(zhuǎn)，直至靜止。同時，制動器B因Ka斷電而吸合產(chǎn)生制動，使傳動機構(gòu)停止運動。同理，手柄打到反轉(zhuǎn)的各個檔位時，也分別獲得與正轉(zhuǎn)一樣的效果，即它們的工作原理相同。以建筑機械的代表產(chǎn)品塔式起重機為例，它的傳動機構(gòu)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后，對提高塔式起重機的工作性能，有下述突出優(yōu)點：操作系統(tǒng)弱電化，軟起動、軟就位和懸停過程減少沖擊。

　　塔式起重機結(jié)構(gòu)設(shè)計中沖擊負載由2.5倍降為1.5倍以下，從而減小塔式起重機結(jié)構(gòu)尺寸，節(jié)約了制造成本。

　　新興變壓器的低頻軟起動，大大減少電機的起動電流，使機構(gòu)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無沖擊性。

　　新興變壓器可很好地解決快速運行、準確停車、重載恒速和輕載高速的調(diào)速控制要求，厲對電網(wǎng)容求降能保證加、減速位置在設(shè)定的情況下，加、減速過程的動態(tài)力只是負荷的6.8%而且保證塔式起重機的沖擊負荷在1.15倍以下。

　　可以相應(yīng)減少電氣系統(tǒng)元件的費用投資，如：電線電纜的截面從原來的25mm2降至10mm2即可達到載流量要求，交流接觸器、中間繼電器和各種保護器等，都可以省去一些數(shù)量。

　　新興變壓器應(yīng)用在建筑機械上，有很多優(yōu)點，但是也存在一些不足：如新興變壓器的價格昂貴，現(xiàn)在價格在1元/瓦特左右，比其他調(diào)速方法高出幾倍；新興變壓器是高新技術(shù)產(chǎn)品，故對調(diào)試、維修人員的技術(shù)水平要求高等。但是，變頻調(diào)速技術(shù)的先進性和優(yōu)越性的優(yōu)點還是大大多于它的缺點。目前我公司在某些型號塔式起重機上，己經(jīng)試驗使用變頻調(diào)速技術(shù)，用戶反映良好。所以，變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在建筑機械