基于變頻技術(shù)的無級(jí)調(diào)速控制環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)

林境澤

基于變頻技術(shù)的無級(jí)調(diào)速控制環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆設(shè)計(jì)

林境澤

（廣東天銀實(shí)業(yè)有限公司，廣東 揭陽 522000）

針對(duì)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆運(yùn)行過程中存在的若干問題，設(shè)計(jì)一種實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速控制的環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆。通過控制線路改造，應(yīng)用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)無級(jí)調(diào)速控制；采用單相電源變頻獲得三相交流電源，并把電機(jī)星形接法改為三角形接法，降低起動(dòng)電流，提高穩(wěn)定性，解決了電動(dòng)葫蘆速度調(diào)節(jié)問題。試驗(yàn)表明：改造后的電動(dòng)葫蘆運(yùn)行平衡，具有明顯的調(diào)速性能，且運(yùn)行效果較好。

電動(dòng)葫蘆；變頻技術(shù)；無級(jí)調(diào)速

CLC NO.: TM32 Document Code:A Article ID: 1671-7988 (2017)16-12-03

引言

電動(dòng)葫蘆是一種輕小型起重設(shè)備，環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和鏈輪組成，在中小型企業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。傳統(tǒng)的電動(dòng)葫蘆電機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)調(diào)速多采用變極調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法，存在沖擊電流大、能耗高等缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者針對(duì)電動(dòng)葫蘆的結(jié)構(gòu)和線路的不足，提出很多改進(jìn)方法，并取得較好研究成果[1-6]。呂桂志針對(duì)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆導(dǎo)繩器損壞，弧形壓板更換時(shí)安裝拆卸麻煩的問題，應(yīng)用TRIZ理論對(duì)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆導(dǎo)繩器進(jìn)行改進(jìn)，取得一定成效[3]；朱長(zhǎng)安等針對(duì)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆的不足，指出環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆具有更好的傳動(dòng)性能和力學(xué)性能[4]；趙定元等針對(duì)國(guó)內(nèi)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆需要改進(jìn)的一些技術(shù)問題，從結(jié)構(gòu)的輕小化、關(guān)鍵零部件等方面提出新的改進(jìn)措施[5]；汪恒等針對(duì)電動(dòng)葫蘆的線路改進(jìn)，采用變頻起重專用變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，取得一定的效果[6]。

本文應(yīng)用變頻技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)轉(zhuǎn)子串電阻實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制，改善環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆的傳動(dòng)性能，且電流沖擊現(xiàn)象和機(jī)械沖擊現(xiàn)象大大減小，功率因素也得到很大的提高。

1 變頻技術(shù)在環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆的應(yīng)用

1.1 控制線路改造

傳統(tǒng)電動(dòng)葫蘆采用三相交流接觸器來控制電動(dòng)葫蘆的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，交流接觸器額定工作電壓為380 V。為適應(yīng)家庭作坊僅有單相電源的工作環(huán)境，本控制線路采用單相交流220 V電源，經(jīng)變頻獲得三相交流電源，再通過把星形接法改為三角形接法，驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)。環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆改造控制線路如圖1所示。

圖1 環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆控制線路

1.2 調(diào)頻控制電路

根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速原理，變頻器低頻時(shí)電機(jī)運(yùn)行電流很大，可能導(dǎo)致溫升、繞組絕緣受損，甚至損毀等問題；高頻時(shí)由于轉(zhuǎn)速較高，可能會(huì)產(chǎn)生噪音，故一般設(shè)置變頻器輸出變頻范圍為12 Hz ～100 Hz。本文采用PWM變頻控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆改造，變頻控制電路總體框圖如圖2所示，其電機(jī)速度設(shè)定通過A/D轉(zhuǎn)換、頻率控制器、函數(shù)發(fā)生器和PWM脈寬調(diào)制后，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?？刂齐娐酚深l率顯示數(shù)字表頭、頻率調(diào)節(jié)電位器、變頻器運(yùn)行開關(guān)和數(shù)字表頭電源開關(guān)組成。輸出電源頻率的變化通過旋轉(zhuǎn)電位器來實(shí)現(xiàn)，數(shù)字表頭跟蹤顯示輸出的電源頻率。通過旋轉(zhuǎn)頻率調(diào)節(jié)電位器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)葫蘆運(yùn)行速度調(diào)節(jié)控制。

圖2 調(diào)頻控制電路總體框圖

2 環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆線路安裝和系統(tǒng)功能測(cè)試

2.1 環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆線路安裝

應(yīng)用臺(tái)安接觸器代替轉(zhuǎn)子串電阻，通過編寫變頻調(diào)速程序，把傳統(tǒng)星形接法改為三角形接法，實(shí)現(xiàn)線路改造，臺(tái)安單相變頻器的接線圖如圖3所示。

① 采用臺(tái)安單相變頻器，代替轉(zhuǎn)子串電阻，導(dǎo)入變頻器調(diào)速程序，在接線端子處接入導(dǎo)線，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

② 改進(jìn)臺(tái)安接觸器的控制線路，控制變頻器正反轉(zhuǎn)和剎車電路，進(jìn)一步提高電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。

③ 改進(jìn)三相交流電源的接線方法，啟動(dòng)后由星形接法改為三角形接法，降低起動(dòng)電流，減少電流沖擊和機(jī)械沖擊。

圖3 臺(tái)安單相變頻器的接線圖

2.2 系統(tǒng)功能測(cè)試

電動(dòng)葫蘆頻率分別為50 Hz、30 Hz和60 Hz工作情況如圖4所示，可以發(fā)現(xiàn)：

① f = 50 Hz時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速正常，記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，此時(shí)n = 1450 r/m；

② f = 30 Hz時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速明顯比f = 50 Hz時(shí)慢，此時(shí)n = 890 r/m，且電機(jī)傳動(dòng)極為平穩(wěn)，電流沖擊和機(jī)械沖擊現(xiàn)象大大減??；

③ f = 60 Hz時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速明顯比f = 50 Hz快，此時(shí)n = 1750 r/m，且電機(jī)傳動(dòng)平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)嘯叫現(xiàn)象。

由此可見，采用變頻調(diào)速后，電機(jī)傳動(dòng)性能明顯增強(qiáng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，速度可控，節(jié)能降耗。

圖4 電動(dòng)葫蘆工作在頻率30 Hz、50 Hz和60 Hz情況

3 結(jié)論

本文應(yīng)用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速控制的環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆改造，主要有三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：① 采用變頻器控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制，改善電動(dòng)葫蘆的傳動(dòng)性能，電流沖擊現(xiàn)象和機(jī)械沖擊現(xiàn)象大大減小，達(dá)到節(jié)能降耗效果；

② 應(yīng)用變頻技術(shù)，優(yōu)化變頻調(diào)速算法，獲得良好速度傳輸特性，達(dá)到平穩(wěn)傳動(dòng)、速度可控效果；

③ 改進(jìn)三相交流電源接線方法，通過單相交流電源變頻獲得三相交流電源，并把電機(jī)星形接法改為三角形接法，降低起動(dòng)電流，減少電流沖擊和機(jī)械沖擊。

[1] 姜曉軍,謝銳華.電動(dòng)葫蘆電氣線路的改造[J].起重運(yùn)輸機(jī)械, 2005 (1)∶53-54.

[2] 馮高明,李玉東,杜慶楠.電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)交一交變頻驅(qū)動(dòng)裝置的研制[J].電氣傳動(dòng),2010,40(4)∶28-31.

[3] 呂桂志.應(yīng)用TRIZ理論對(duì)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆導(dǎo)繩器的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào),2012,19(1)∶71-74.

[4] 朱長(zhǎng)安,李瑞雨.環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆與鋼絲繩電動(dòng)葫蘆之比較[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2013(8)∶93-95.

[5] 趙定元,王小平.國(guó)內(nèi)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆需要改進(jìn)的幾個(gè)技術(shù)問題[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2014(12)∶53-54,57.

[6] 汪恒,師敬山.合康變頻起重專用變頻器在電動(dòng)葫蘆上的應(yīng)用[J].變頻器世界,2014(10)76-78.

Design of Loop Chain Clectric Hoist to Realize with Stepless Speed Regulation Based on Frequency Conversion Technology

Lin Jingze
（Guangdong tianyin industrial co. LTD, Guangdong Jieyang 522000 )

Aiming at the process shortage of the electric hoist on work, the stepless control chain electric hoist is designed. By controlling the circuit transformation, the application of frequency conversion technology to achieve the motor stepless speed regulation. Using single-phase power inverter to obtain a three-phase AC power, and changing the star connection to delta connection on motor, to reduce the starting current and improve the stability, it solves the problem of electric hoist speed adjusted. Experiments show that the modified electric hoist has better effects, with balance running and clear speed performance.

Electric Hoist; Frequency Conversion Technology; Stepless Speed Regulation

TM32

A

1671-7988 (2017)16-12-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.005

林境澤（1990-），男，助理工程師，就職于廣東天銀實(shí)業(yè)有限公司。主要從事電氣自動(dòng)化技術(shù)工作。