起重機經(jīng)常需要在重載的情況下頻繁啟動、制動、變速等操作，傳統(tǒng)橋式起重機主要采用控制器-接觸器控制的電氣系統(tǒng)，所用的電器零件多，控制電路復雜，維護保養(yǎng)不方便。設備在調(diào)速瞬間，電路所產(chǎn)生的沖擊電流大，并且還會產(chǎn)生一定的機械沖擊力。傳統(tǒng)橋式起重機各項綜合技術指標較差，已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，而利用變頻器調(diào)速的起重機控制線路簡單、運行穩(wěn)定、高效節(jié)能，同時還可以提高橋式起重機的安全性能。本文通過對15/3t橋式起重機升降系統(tǒng)電氣改造為例，通過對變頻器的選擇和設置，實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速。

1、橋式起重機介紹及系統(tǒng)控制要求

橋式起重機主要是將物體在空間內(nèi)進行轉移或者使物體升降以滿足工程施工需要，它的內(nèi)部運行結構主要是主起升和副起升運行設備以及運行機構。橋式起重機的運行機構由大車運行機構和小車運行機構兩部分組成，大車的運行機構主要控制前后運動方向，小車的運行機構主要是控制左右運行方向，依據(jù)運行的速度可以使用四個檔，在運行的過程中加速時間或者減速時間控制在三到六秒內(nèi)。一般情況下，小車的運行機構只需要1臺電動機就可以進行操作任務，但是大車的運行機構就需要2臺到4臺電動機才可以進行操作任務。大車運行和小車運行時發(fā)出的慣性非常大，可能在操作中出現(xiàn)發(fā)電機在發(fā)電時產(chǎn)生電壓，所以在它們運行時需要配置制動電阻來控制能量，或者配置制動控制單元來達到控制能量的目的。

2、改造前橋式起重機升降系統(tǒng)

15/3t橋式起重機升降電機功率為72kW，電流為141A，頻率為50Hz，是利用凸輪控制器來調(diào)節(jié)轉子繞組中串接的電阻，前后為對稱布置。隨著凸輪控制器檔位從快加速1檔到快加速3檔，轉子繞組中串接的電阻被逐級切除，電動機轉速逐級升高，直至電阻被切除到最小，電動機最終以額定速度運行。15/3t橋式起重機升降系統(tǒng)電氣原理圖如圖1所示。點動起升（或下降）按鈕，KM1（或KM2）閉合，電動機定子接通正向(或反向)電源，橋式起重機處于上升（或下降）狀態(tài)。速度可通過以下操作調(diào)節(jié)：當操作手柄推向快加速1檔時，Q13、M13、Q12、M12斷開，Q11、M11閉合，第一級電阻被切除，電動機進行一級加速；當操作手柄推向快加速2檔時，Q11、M11、Q13、M13斷開，Q12、M12閉合，第一級電阻和第二級電阻被切除，電動機進行第二級加速；當操作手柄推向快加速3檔時，Q11、M11、Q12、M12斷開，Q13、M13接通，第一級電阻、第二級電阻、第三級電阻被切除，電動機以額定轉速運行。

3、變頻器調(diào)速系統(tǒng)

橋式起重機原有的調(diào)速控制系統(tǒng)多由繼電接觸器電路和分立電子元件電路組成。其電路復雜，體積龐大，效率較低。而采用先進電力電子技術和計算機技術的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)具有以下顯著的優(yōu)點：

第一，無論低速還是高速，變頻調(diào)速系統(tǒng)的轉差功率不變，效率最高。

第二，變頻器采用無觸點電力電子元件，簡化了外部接線，縮小了控制設備的體積。

第三，變頻器內(nèi)部控制核心CPU具有較強的運算和控制能力，能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化調(diào)速控制，通過設置合理的電機運行參數(shù)，保證起重機各機構有較大的調(diào)速范圍和較高的調(diào)速精度。

第四，變頻器內(nèi)部具有故障自診斷功能，能實現(xiàn)系統(tǒng)的過電壓、過電流和過載保護等功能，橋式起重機的平移機構對拖動系統(tǒng)的性能要求不高，選用V/F控制方式的通用變頻器就可以滿足使用要求。

較高起動轉矩和調(diào)速是主鉤起升機構要求的基本性能?？梢赃x用帶速度的矢量控制型變頻器?？梢员ＷC吊鉤的運行速度為0時，重物停留在空中，而且電動機軸被電磁制動器抱住的時候，重物不會發(fā)生溜溝。

4、改造后橋式起重機升降系統(tǒng)

15/3t橋式起重機升降是通過改變電機頻率，控制STF（或STR）的閉合和RH（高）、RM（中）、RL（低）的不同動作組合，使電動機可以在變頻器多段速運行，實現(xiàn)電機在不同頻率下，保持正轉（或反轉）狀態(tài)。15/3t橋式起重機起升（或下降）電氣原理圖如圖2所示。點動啟動按鈕，KA閉合。點動快速起升（或下降）按鈕，KA1（或KA2）閉合，電動機定子接通正向(或反向)電源，橋式起重機處于快速上升（或下降）狀態(tài)，其速度隨著頻率的不斷升高而不斷增加(圖3所示)。以快速起升為例，起始時間為t0，其工作流程為：t0到t0+2，經(jīng)過2s后，電機速度從零加速到低速運轉速度；t0+2到t1，電機處于穩(wěn)定速度（低速運轉速度）；t1到t1+2，經(jīng)過2s后，電機速度從低速運轉速度加速到中速運轉速度；t1+2到t2，電機處于穩(wěn)定速度（中速運轉速度）；t2到t2+2，經(jīng)過2s后，電機速度從中速運轉速度加速到高速運轉速度；t2+2到t3，電機處于穩(wěn)定速度（高速運轉速度）；t3到t4，電機制動。

5、改造后的應用效果

從改造后運行來看，取得的效果非常明顯，主要表現(xiàn)為：

第一，橋式起重機的啟動、制動、加速、減速等過程更加平穩(wěn)快速，減少了負載波動，安全性大幅提高；

第二，控制系統(tǒng)故障率大大降低，采用變頻調(diào)速控制后，系統(tǒng)大大簡化；

第三，系統(tǒng)運行的開關器件實現(xiàn)了無觸點化，具有半永久性的壽命；

第四，降低了對電網(wǎng)的沖擊，由于改造前電機啟動瞬間，電流大，從而產(chǎn)生一定的沖擊，而改造后系統(tǒng)的啟動電流平緩上升；

第五，防止溜鉤；

第六，降低電動機噪聲、振動、過熱等現(xiàn)象，頻繁啟動和停止時，電動機熱耗減少，壽命延長；

第七，節(jié)約能源，變頻調(diào)速的啟動、制動、加速、減速等過程中，電機運行電流小，以本案來講，通過加裝電表測試，節(jié)能可達28%左右。

6、結束語

綜上，通過對15/3t橋式起重機升降系統(tǒng)電氣改造，不僅提高了橋式起重升降系統(tǒng)的安全性能，降低勞動強度，而且還降低了設備的維護保養(yǎng)難度。