基于变频技术的无级调速控制环链电动葫芦设计

林境泽

基于变频技术的无级调速控制环链电动葫芦设计

林境泽

（广东天银实业有限公司，广东 揭阳 522000）

针对环链电动葫芦运行过程中存在的若干问题，设计一种实现无级调速控制的环链电动葫芦。通过控制线路改造，应用变频技术实现电机无级调速控制；采用单相电源变频获得三相交流电源，并把电机星形接法改为三角形接法，降低起动电流，提高稳定性，解决了电动葫芦速度调节问题。试验表明：改造后的电动葫芦运行平衡，具有明显的调速性能，且运行效果较好。

电动葫芦；变频技术；无级调速

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

引言

电动葫芦是一种轻小型起重设备，环链电动葫芦由电动机、传动机构和链轮组成，在中小型企业中应用十分广泛。传统的电动葫芦电机运行机构调速多采用变极调速和变转差率调速方法，存在冲击电流大、能耗高等缺点。国内外专家学者针对电动葫芦的结构和线路的不足，提出很多改进方法，并取得较好研究成果[1-6]。吕桂志针对钢丝绳电动葫芦导绳器损坏，弧形压板更换时安装拆卸麻烦的问题，应用TRIZ理论对钢丝绳电动葫芦导绳器进行改进，取得一定成效[3]；朱长安等针对钢丝绳电动葫芦的不足，指出环链电动葫芦具有更好的传动性能和力学性能[4]；赵定元等针对国内环链电动葫芦需要改进的一些技术问题，从结构的轻小化、关键零部件等方面提出新的改进措施[5]；汪恒等针对电动葫芦的线路改进，采用变频起重专用变频器实现变频调速，取得一定的效果[6]。

本文应用变频技术代替传统转子串电阻实现调速控制，改善环链电动葫芦的传动性能，且电流冲击现象和机械冲击现象大大减小，功率因素也得到很大的提高。

1 变频技术在环链电动葫芦的应用

1.1 控制线路改造

传统电动葫芦采用三相交流接触器来控制电动葫芦的正反转运行，交流接触器额定工作电压为380 V。为适应家庭作坊仅有单相电源的工作环境，本控制线路采用单相交流220 V电源，经变频获得三相交流电源，再通过把星形接法改为三角形接法，驱动三相电机。环链电动葫芦改造控制线路如图1所示。

图1 环链电动葫芦控制线路

1.2 调频控制电路

根据电机转速原理，变频器低频时电机运行电流很大，可能导致温升、绕组绝缘受损，甚至损毁等问题；高频时由于转速较高，可能会产生噪音，故一般设置变频器输出变频范围为12 Hz ～100 Hz。本文采用PWM变频控制技术实现环链电动葫芦改造，变频控制电路总体框图如图2所示，其电机速度设定通过A/D转换、频率控制器、函数发生器和PWM脉宽调制后，控制电机的转速。控制电路由频率显示数字表头、频率调节电位器、变频器运行开关和数字表头电源开关组成。输出电源频率的变化通过旋转电位器来实现，数字表头跟踪显示输出的电源频率。通过旋转频率调节电位器，实现对电动葫芦运行速度调节控制。

图2 调频控制电路总体框图

2 环链电动葫芦线路安装和系统功能测试

2.1 环链电动葫芦线路安装

应用台安接触器代替转子串电阻，通过编写变频调速程序，把传统星形接法改为三角形接法，实现线路改造，台安单相变频器的接线图如图3所示。

① 采用台安单相变频器，代替转子串电阻，导入变频器调速程序，在接线端子处接入导线，实现无级调速。

② 改进台安接触器的控制线路，控制变频器正反转和刹车电路，进一步提高电机运行稳定性。

③ 改进三相交流电源的接线方法，启动后由星形接法改为三角形接法，降低起动电流，减少电流冲击和机械冲击。

图3 台安单相变频器的接线图

2.2 系统功能测试

电动葫芦频率分别为50 Hz、30 Hz和60 Hz工作情况如图4所示，可以发现：

① f = 50 Hz时，电机转速正常，记录电机转速数据，此时n = 1450 r/m；

② f = 30 Hz时，电机转速明显比f = 50 Hz时慢，此时n = 890 r/m，且电机传动极为平稳，电流冲击和机械冲击现象大大减小；

③ f = 60 Hz时，电机转速明显比f = 50 Hz快，此时n = 1750 r/m，且电机传动平稳，没有出现啸叫现象。

由此可见，采用变频调速后，电机传动性能明显增强，传动平稳，速度可控，节能降耗。

图4 电动葫芦工作在频率30 Hz、50 Hz和60 Hz情况

3 结论

本文应用变频技术实现无级调速控制的环链电动葫芦改造，主要有三个创新点：① 采用变频器控制代替传统的转子串电阻调速控制，改善电动葫芦的传动性能，电流冲击现象和机械冲击现象大大减小，达到节能降耗效果；

② 应用变频技术，优化变频调速算法，获得良好速度传输特性，达到平稳传动、速度可控效果；

③ 改进三相交流电源接线方法，通过单相交流电源变频获得三相交流电源，并把电机星形接法改为三角形接法，降低起动电流，减少电流冲击和机械冲击。

[1] 姜晓军,谢锐华.电动葫芦电气线路的改造[J].起重运输机械, 2005 (1)∶53-54.

[2] 冯高明,李玉东,杜庆楠.电动葫芦型桥式起重机交一交变频驱动装置的研制[J].电气传动,2010,40(4)∶28-31.

[3] 吕桂志.应用TRIZ理论对钢丝绳电动葫芦导绳器的改进设计[J].工程设计学报,2012,19(1)∶71-74.

[4] 朱长安,李瑞雨.环链电动葫芦与钢丝绳电动葫芦之比较[J].起重运输机械,2013(8)∶93-95.

[5] 赵定元,王小平.国内环链电动葫芦需要改进的几个技术问题[J].起重运输机械,2014(12)∶53-54,57.

[6] 汪恒,师敬山.合康变频起重专用变频器在电动葫芦上的应用[J].变频器世界,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

林境泽（1990-），男，助理工程师，就职于广东天银实业有限公司。主要从事电气自动化技术工作。