起重机电气系统的优化配置

起重机的电动机驱动主要有起升机构、大车、小车行走机构，电动机主要采用线绕式异步电动机及笼型异步电动机。尤其是行走机构一般均采用笼型异步电动机，起动时冲击电流大，对设备冲击大，噪声大，影响设备的使用寿命及定位精度。

起重机的动力传动具有大惯性、四象限运行的特点，与其他传动机械相比对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。近年来随着变频器技术的发展，其可靠性大大提高，生产成本降低，以及优越的起制动控制特性，特别是直接转矩控制技术日益成熟（它可以最大限度地消除谐波干扰隐患），变频器才得以在起重、运输机械上使用。这类变频器大都具备以下主要功能。

（1）转矩到位信号或转矩记忆功能

为了保证提升机构安全运行，起动时，必须保证变频器在输出转矩达到负载转矩或大于负载转矩时，才能打开抱闸；制动时，速度已很低，变频器能输出负载转矩，所以变频器必须具有转矩到位信号或转矩记忆功能，这样才能有效地避免提升机构失控、溜钩。

（2）软化电动机特性曲线的功能

多台电动机同时驱动同一钢性机构时，往往由于电动机特性差异造成负载失衡，导致提升机单机过载或行走机构走偏，采用绕线转子电动机驱动时靠转子串电阻来解决。在变频驱动系统中，利用电动机特性曲线软化功能实现这一功能，可以消除不必要的能量损耗。

（3）具有S加、减速特性(www.xing528.com)

由于机械间隙的存在，将引起传动机构起动时的机械冲击和振动，S特性能使电动机平滑起动，可以大大减少常规起重机起动时的机械冲击，增加了起重机的安全性和使用寿命。

在起重机中的起升机构采用变频器驱动后，就可以用笼型异步电动机取代绕线式异步电动机。笼型异步电动机结构简单，防护等级高，维护工作量小，可靠性高，适合在较恶劣的环境下工作。起重机中的异步电动机由变频器驱动时，频率和电压都是按一定比例以一定速度逐步升高或降低，因此使得电动机的起动冲击电流小，转速变化非常平稳，操作人员操作起来非常舒适。起升、行走定位也较准确，提高了生产效率。

根据起重机电动机驱动的特性和技术要求，采用带测速反馈接口的MASTER⁃DRIVE6SE70系列变频器驱动起升机构的电动机，MIDIMASTERVector6SE32系列变频器驱动大、小车行走机构的电动机。6SE32系列变频器是一种通用型高性能矢量控制型变频器，功能强、价格低，完全满足行走机构的需求。

起重机大车运行方向有前后、小车运行方向有左右的要求，根据运行速度要求又分为1～4档，加、减速时间为3～6s。通常小车行走机构采用一台电动机。而大车行走机构需采用2～4台电动机。大、小车本身的惯性也较大，为防止电动机被倒拖处于发电状态时产生过电压，因此大、小车变频器都配备了制动单元及制动电阻来释放能量。起重机整个电气系统由S7-200系列PLC进行控制，变频器通过开关量端子接收PLC控制信号。为了减少对电网的谐波污染，每个变频器的输入端设计有电抗器，它不仅减少了谐波分量，同时也抑制了输入电流峰值，有利于提高整流二极管的使用寿命，电源输入端采用断路器作为变频器的短路保护。

起重机的起升、行走机构的驱动电动机采用变频器驱动后，可使整机的性能有较大提高，如起升及行走平滑、稳定，被吊物件定位准确，根据需要上下、前后、左右操作都可以无级变速，适应各种使用场合。加上变频器自身的保护功能齐全，如过电流、过载、过电压等都能及时报警及停止，减少了起重机故障，提高了安全性能。同时，变频器具有限流作用，可以减少起动时对电网的冲击，有利于系统内其他设备正常运行。起重机大车驱动系统电气原理图如图5⁃6所示。