ROD 426.0003-3600式中：n -- 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；
f --定子頻率；
s -- 異步電動機轉(zhuǎn)差率；
p -- 磁極對數(shù)。
由式(1)可知，異步電動機調(diào)速的途經(jīng)有改變磁極對數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率和調(diào)整輸入頻率。改變電機的磁極對數(shù)實際上就是改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，加上電機的磁極對數(shù)是相對固定的，所以只有通過改變定子繞組的接法來實現(xiàn)。但是這種方法的缺點是顯而易見的，主要是：最多只有4擋調(diào)速，不能得到最佳的運行效果，負載能力下降，工作效率下降，調(diào)速時必須改變繞組的接法，故控制電路比較復(fù)雜。改變轉(zhuǎn)差率是通過在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)電阻來實現(xiàn)的，這種方法只能用于繞線式電機，其缺點是因為要串聯(lián)的電阻在電機外部，在電機的結(jié)構(gòu)上就必須加入電刷和滑環(huán)，增加了故障率，同時調(diào)速電阻上將白白地消耗掉許多電能，調(diào)速后的機械特性比較“軟”，不理想。
而改變電動機定子側(cè)供電電源的輸入頻率，即可改變電機的同步轉(zhuǎn)速和電機轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速。但頻率下降會導(dǎo)致磁通的增加，造成磁路飽和，勵磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過熱，顯然這是不允許的。為此，要在降頻的同時還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制，該協(xié)調(diào)控制的裝置就稱為變頻器。在起重機上調(diào)速，電機產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩不能變，這就需要維持磁通不變�，F(xiàn)在使用的精確交流控制系統(tǒng)多為矢量控制，其基本點是控制轉(zhuǎn)子磁鏈，以轉(zhuǎn)子磁通定向，然后分解定子電流，使之成為轉(zhuǎn)距和磁場2個分量，經(jīng)過坐標變換實現(xiàn)正交和解耦控制。直接轉(zhuǎn)矩與矢量控制不同，它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩，而是采用瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩的控制方式，把轉(zhuǎn)矩直接作為被控制量來控制，其性能類似于他勵直流電機特性。
3 系統(tǒng)工作構(gòu)成
3．1 系統(tǒng)組成
MQ12T門機的變頻控制器采用日本安川公司VARISPEED G7系列變頻器，該變頻器采用了適合于起重作業(yè)的DTC直接轉(zhuǎn)矩控制理論。起升機構(gòu)為雙鉤2臺90 kW 變頻電機，2臺CIMR-G7A4132變頻器；變幅機構(gòu)為1臺30 kW 變頻電機，1臺CIMR-G7A4045變頻器；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)為2臺22kw 變頻電機，2臺CIMR-G7A4037變頻器；行走機構(gòu)為4臺11 kW 變頻電機，起升和大車行走共用1臺CIMR-G7A4132變頻器。PLC控制器采用歐姆龍公司可編程控制器，有1個CPU模塊，1個通訊模塊，2個電源模塊，7個輸入模塊，3個輸出模塊，它與日本安川公司VARISPEED G7系列變頻器之間的數(shù)據(jù)交換。
3．2 系統(tǒng)工作原理
門機的運行過程首先是全車通電，PLC控制器和變頻器得電后，進行初始化自檢和診斷。在PI C控制器輸入模塊和輸出模塊上有相應(yīng)的燈亮，代表一切正常，具備開機條件。通過PLC控制器指示燈的反應(yīng)，能夠使維修人員很快的找到設(shè)備故障點。開機時PLC控制器先將接收到的駕駛室操縱桿信號，轉(zhuǎn)換為調(diào)速系統(tǒng)可直接處理的數(shù)字信號，然后通過Profibus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)傳送到相應(yīng)的變頻器上，在完成PLC控制器對變頻器控制的同時，還將變頻器的運行狀態(tài)，通過通訊網(wǎng)絡(luò)Profibus現(xiàn)場總線，反饋到PLC控制器上，實現(xiàn)對整機狀態(tài)的實時控制。變頻器將所得到的信號再處理后輸送到下端變頻電機，使電機平穩(wěn)的起降、旋轉(zhuǎn)作業(yè)，最終將貨物裝卸完畢。
3．3 電機選用
在電動機的調(diào)速系統(tǒng)中，應(yīng)注意電機在低速運行時的發(fā)熱和散熱的規(guī)律及狀況。普通電機主要是利用轉(zhuǎn)子上的葉片來散熱，當轉(zhuǎn)速下降時，散熱效果將變差，從而會影響電動機實際的帶負載能力。因此，電機選用變頻電機，該電機的散熱是靠一個獨立的風(fēng)扇電機來完成的，這就比原使用的電機在性能上又有了很大的提高。
4. 使用效果
由于使用專用的DTC直接轉(zhuǎn)矩控制方式變頻器，和變頻器專用電機組成的調(diào)速系統(tǒng)，在性能上已經(jīng)達到和超過直流伺服系統(tǒng)，升降、變幅、旋轉(zhuǎn)速度可精細調(diào)整，各項位置精度得到提高。采用鼠籠式變頻電機，大大減少了電機的維護工作量，同時電氣控制系統(tǒng)得到簡化，省去了頻繁工作的交流接觸器和電機正反轉(zhuǎn)接觸器，解決了頻繁更換元器件的問題。改造前裝卸每噸物品用電量為0．28 kW •h，改造后裝卸每噸物品用電量為0．22 kW •h，電能的消耗明顯下降，降低了生產(chǎn)成本。
5. 結(jié)論
新門機使用PLC控制器控制變頻器調(diào)速后，在調(diào)速范圍內(nèi)方便連續(xù)控制，即無級調(diào)速、調(diào)速平穩(wěn)、精度高、效率高等性能。使得各機構(gòu)運行平穩(wěn)，機械沖擊力小，延長了門機使用壽命，減少了故障發(fā)生率。省去了電機轉(zhuǎn)子側(cè)大功率電阻，減少了能耗點，達到節(jié)能降耗作用。
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