交流变压调速技术在起重机上的应用

林 梅

新疆钢铁学校，新疆乌鲁木齐 830022

0 引言

随着电力电子技术的迅速发展，交流调压调速技术的成熟，国产交流调压调速成套装置成本较低，已得到广泛使用。

新疆八钢股份公司钢渣厂的2台75/30t行车使用的国产某交流调压调速装置对30t付起升进行调速控制，在此文中，我将对其原理、功能、维修等进行说明。

1 调压调速装置概述

钢渣厂所用交流调压调速装置是根据ABB公司设计制造的交流调压调速系列产品的国产改进型，是属于异步电机转差功率消耗型调速系统中的调压调速系统，线路简单，调试容易，维修方便，成本低廉，便于对原交流拖动系统的改造应用。但在低速时，由于电动机的转差损耗增大，致使电动机发热严重，效率亦随之降低，在实际应用中主要用于一些属于短时工作制和短时重复工作制的调速系统，在对起重机械的电气控制中应用较为广泛。

1.1 调压调速方法

调压调速装置采用绕组Y联结时的三相分支双向控制电路，调压时用相位控制，装置采用双脉冲触发电路和相位控制。相位控制输出电压较为精确，调速精度较高、快速性好，低速时转速脉动较小。该电路还可以实现电机的反转制动和能耗制动。

1.2 调压调速系统的特性分析

为了获得良好的静、动态性能，系统采用了双闭环调速系统，分别调节转速和电流，二者之间实行串联联接，从闭环结构上看，电流调节环为内环；转速调节环为外环。两个调节器一般都采用PID调节器，两个调节器的输出都是带限幅的，转速调节器ASR的输出限幅（饱和）电压是Uim，它决定了两个电流调节器给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压是Uctm,它限制了晶闸管整流器输出电压的最大值。

2 调压调速装置系统的组成

装置使用3相交流电压，每相具有两个反向并联的晶闸管（共有6个反向并联晶闸管）其中两相配有二套反向并联的晶闸管，相序可以从L1、L2、L3变化为L1、L3、L2，用于电机的反向运行。

调压装置有控制板A1，逻辑板A2，调整板A3和电源选配单元A4等四块电路板组成。

1）主控制板A1

主控制板A1主要有给定输入电路，斜坡发生器电路，速度调节器电流反馈电路，电流调节器，反向逻辑，触发脉冲相位控制器，主电压监测电路组成。

2）逻辑板A2

逻辑板A2主要有：各外部信号输入/输出电路，转矩故障保护电路，转子电阻切换K1和K2控制电路，制动器控制电路，零速指示电路组成。

3）调整板A3

调整板A3主要有：电机实际速度反馈调节，电机电流限制调节，斜坡发生器调节和各种调节电位器，电容组成。

4）电源选配单元A4

电源选配单元A4板主要有：电压测量电路，触发脉冲变压器电路，脉冲输出电路等组成。

3 调压调速系统的节能及制动

3.1 节能

根据起重机起升机构下降运行时产生超过同步转速的特点，设置有超同步给定调节，调节切换转子回路所串电阻，可使超同步速度达到110%～120%的额定速度，使电动机工作在发电状态，回馈电能。

3.2 制动

设置有零速调节，起重机下降速度到额定速度的10%左右时，控制机械抱闸动作，并且在抱闸动作后，电动机有0.06s～0.6s的电气制动时间，来防止重载溜钩。

4 调压装置故障检查及处理

此装置在实际使用中也发生一些故障，下面介绍本人与企业技术人员在维修过程中遇到的实际故障及处理方法：

4.1 故障实例

2008年12月安装调试完毕后，开始运行，1#行车主要用于起吊并倾翻炼钢厂钢渣渣盆，2#行车主要用来吊挂电磁铁进行渣铁磁选作业。2009年5月份，1#行车击穿B相两只晶闸管模块，经过相关检查后未发现有其他异常，随即更换两只新模块，试车运行正常。为了防止有可能发生的大电流冲击，分别在2台行车调压装置的交流输入侧串接了一只三相电抗器。6月份在起吊倾翻过程中数次发生转矩故障，复位后正常。但是故障时有时现，影响作业的连续性，咨询制造厂家，回复可能是操作上的原因，随后询访行车操作工，并对操作工的操作方式和动作进行跟踪观察，同时用钳形表检测运行电流，均未发现异常，后来检查各控制电路板和外部回路基本没有问题，在对可控硅测量中，发现B相有一只可控硅阴极与控制极的直流阻值为100Ω左右，比其它各相桥可控硅阴极与控制极的直流阻值6Ω～9Ω偏大。判断可能是因为此只可控硅门极阻值过大，触发脉冲未能可靠的触发导通所致，在更换了这只可控硅后，转矩故障再没发生过。

4.2 一般故障的检查方案

根据下述步骤可找出设备中存在的大多数故障。应按下列次序逐步进行：

1）症状：注意操作工所观察到的故障现象。

电源：检查控制器的供电电源（主回路和辅助回路）以及控制器和电机之间的电缆连接。

2）内部电压：检查24V直流和110V直流电压。

外部控制：是否外部连锁使控制器关机。试着进行控制器的手动起动。进行手动关机和给定设定。

3）速度反馈：测速发电机反馈电压是否合适。外部主令控制器是否状态良好。

转子线路：滑环和电刷的状态。转子电阻的状态。

4）过热：检查控制器上的过热元件和电路板上的褐色斑点。

5）晶闸管：晶闸管静态性能是否劣化。通过测量电阻判断：＜100Ω≌短路。

6）电路板上的调整：检查线路板内电位器的设定同调试记录中有关的设定值是否相符合。

5 结论

经过对调压调速技术产品的实际应用和维护修理，表明交流调压调速的方式比较适合用于对调速精度、调速范围要求不太高的一般冶金工矿业中小功率起重机，与变频调速器相比较，价格低廉结构简单，维护修理也较为容易，调速效果平滑，基本满足实际使用要求。

[1]肖兰.电机与拖动.中国水利水电出版社.

[2]孙忠献.电机技术与应用.福建科学技术出版社.

[3]诸葛致.电机及拖动基础.重庆大学出版社.

[4]KJT交流调压调速装置.上海智大.