浅谈“串级调速”在起重机械上的使用与维护

高庆峰　张玉磊

摘 要：近几年电气控制技术越来越引起了起重机厂家和用户的高度重视，起重机的电气控制方式也在不断的更新变化。“串级调速”电气控制技术，以其实现控制电机的无级调速，达到电机的平稳起动、制动，而且维修简便、性能可靠，并且低于“变频调速”数倍的低价，在起重机械上占据了广阔的市场。该文较详细的介绍了“串级调速”的原理、电气安装调试 以及安装、维修 、操作使用注意事项。

关键词：调速原理 调试 操作 注意事项

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0106-01

1 可控硅“串级调速”的基本原理

三相零式可控硅串级调速技术，它不用外接电阻，通过操作台上控制主令开关电位器送出的信号改变可控硅的导通角，使电机电流与转速跟着连续改变达到调速，可使电机从零平稳启动和制动。

如图1所示：电动机的转子电压经整流器整流成直流电压 Ud与可控硅逆变成的电压Uk相对接。经过电抗器进行比较，在忽略数值很小的元件压降和转子回路电阻的影响情况下，在电机稳定运行时，存在下列关系：

Ud=Uk ﹙1﹚

其中 Ud=2.34SU20相 ﹙2﹚

Uk=1.17U相comβ ﹙3﹚

U20相-电动机转子开路电压，

U相-逆变交流电源相电压，

S-电动机转差率，

β=实施调速的逆变控制角。

整理得到：S=U相comβ÷U20相 ﹙4﹚

由此可见：电机的转速与可控硅的导通角存在固定对应关系，通过转动手柄的电位器，则β角改变（30 °<β<90 °），这样就实现了对电机速度的调节控制。

当重载下降时，通过接触器向电动机的定子两相通入直流。励磁电流建立磁场，电动机在重物的拖动下切割定子磁场，产生转子电流和制动转矩。通过调节β角改变电压从而改变制动转矩，实现对“重载”下降速度的调节。同时将负载的势能转变成电能回馈到电网上，可节电效率达40%左右。

2 “串级调速”控制机构的电气调试

在使用中的串级调速电气控制，其“有源逆变器”结构有两种。一种是“全桥逆变”，同时带有重降控制系统，它适用于对“未势（能）”负载（如：起升机构、动臂式的变幅机构）的控制；一种是“半桥逆变”控制，它只应用于一般负载（如：回转机构、变幅小车机构、行走机构）。

2.1 调试前的检查

在配线安装完毕，准备通电前，要对所有电路、器件进行检查。检查电器设备及电缆接线是否正确，检查回路绝缘是否符合要求，电器元件安装是否牢固，接线是否松动，检查锡焊点是否虚焊，特别是可控硅和二极管与散热器的连接务必良好。同时检查与电气有关的机构固定是否可靠，制动、传动机构及安全保护装置是否安装正确。

2.2 触发脉冲的调整

断开主回路开关，合上控制开关，操作主令，观察各继电器和接触器动作是否正确。用双跟踪示波器来检查脉冲，一组探头的正极，接A相可控硅的控制极，负极接可控硅的阴极；另一组探头的正极，接同步变压器-a端，负极接D-端。主令在零位时，在示波器上观察脉冲信号（β角应在30 °）；如位置不准，微调触发板上相应电位器。当主令离开零位升至满速时，方波渐渐左移至90°位置。同样可检查B、C相脉冲。

对于有重降区的，电机转速由低到高，脉冲信号（β角）由90 °渐渐移至30 °，轻降区则从30 °渐渐移至90 °。此外，还要检查霍而元件的供电及输入、输出，放大板I+与I-间的输出。由于没有工作电流，IN 与VSS间、I+与I-间电压均为零。

2.3 给定板参数的调整

先将触发板用专用引线插件引出，再合上主电路开关，操纵主令开关，使其刚刚离开零位，电机得电，但可控硅不工作，转子不转（相当于转子开路），这时，用万用表（置于直流50 V档）测量给定板上稳压管两端的电压。应为：11.5～12.5 V，若不在此范围，需调整两边的分流电阻，也可以调整测速变压器电压，使之为11.5～12.5 V。给定板一旦调好后，只能专用，不可互换。

3 检查、操作使用中需要特别注意的几个问题

（1）对于“半桥逆变”自身不是闭环控制，它是通过电机的中性点闭合的。在有的塔机上，特别是以前单独进行“串调”改造的塔机（如：我公司改造的DBQ3000和DBQ4000塔机）上，是通过电网零线形成闭合回路的。安装接线时，工作零线务必可靠连接，并且工作零线与接地线区别开来。

（2）系统检查前各机构必须先进行机构方面检查，并在电气分机构动作中做好监护工作。

（3）在安装接线或维修更换配线时，盘面的配线的相序千万不能颠倒，否则将烧毁可控硅和二极管。

（4）在重降区操作下降时，电机调速不要只是将操作手柄简单平稳的推致重降和轻降的中间位置，而是操作的位置能够满足电机达到额定转速为标准。

由于塔机吊着构件所处的力矩不同，特别是吊车处在较大（临界额定）力矩时，手柄置于重降和轻降的结合点处，这时给定的制动力矩将不足以平衡构件的拖动力矩，电机将有超速下滑之势。这种现象并不是“溜钩”，此时电机出现异常响声。这样使用有损于电器元件，并且能够加速电机的老化。

（1）给定、触发回路决不能用摇表摇测量通断和绝缘。

（2）用示波器检查脉冲时，千万不能合主电路开关，否则易烧毁可控硅及示波器，并有触电的危险！

（3）在检测给定板时，必须先拔出触发板，否则，电机转动，测得的电压值就不准确。同时要断开制动器的开关。

（4）该控制方式没有反接制动功能，操作过程中不得利用打反车进行制动。

（5）吊物只要在重降区能够下降的，严禁进入轻降区，驱动下降。

参考文献

[1] 王宏程.串级调速在起重机上的应用[J].起重运输机械，1999（1）.

[2] 63T履带吊串级调速改造使用说明书.endprint

摘 要：近几年电气控制技术越来越引起了起重机厂家和用户的高度重视，起重机的电气控制方式也在不断的更新变化。“串级调速”电气控制技术，以其实现控制电机的无级调速，达到电机的平稳起动、制动，而且维修简便、性能可靠，并且低于“变频调速”数倍的低价，在起重机械上占据了广阔的市场。该文较详细的介绍了“串级调速”的原理、电气安装调试 以及安装、维修 、操作使用注意事项。

关键词：调速原理 调试 操作 注意事项

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0106-01

1 可控硅“串级调速”的基本原理

三相零式可控硅串级调速技术，它不用外接电阻，通过操作台上控制主令开关电位器送出的信号改变可控硅的导通角，使电机电流与转速跟着连续改变达到调速，可使电机从零平稳启动和制动。

如图1所示：电动机的转子电压经整流器整流成直流电压 Ud与可控硅逆变成的电压Uk相对接。经过电抗器进行比较，在忽略数值很小的元件压降和转子回路电阻的影响情况下，在电机稳定运行时，存在下列关系：

Ud=Uk ﹙1﹚

其中 Ud=2.34SU20相 ﹙2﹚

Uk=1.17U相comβ ﹙3﹚

U20相-电动机转子开路电压，

U相-逆变交流电源相电压，

S-电动机转差率，

β=实施调速的逆变控制角。

整理得到：S=U相comβ÷U20相 ﹙4﹚

由此可见：电机的转速与可控硅的导通角存在固定对应关系，通过转动手柄的电位器，则β角改变（30 °<β<90 °），这样就实现了对电机速度的调节控制。

当重载下降时，通过接触器向电动机的定子两相通入直流。励磁电流建立磁场，电动机在重物的拖动下切割定子磁场，产生转子电流和制动转矩。通过调节β角改变电压从而改变制动转矩，实现对“重载”下降速度的调节。同时将负载的势能转变成电能回馈到电网上，可节电效率达40%左右。

2 “串级调速”控制机构的电气调试

在使用中的串级调速电气控制，其“有源逆变器”结构有两种。一种是“全桥逆变”，同时带有重降控制系统，它适用于对“未势（能）”负载（如：起升机构、动臂式的变幅机构）的控制；一种是“半桥逆变”控制，它只应用于一般负载（如：回转机构、变幅小车机构、行走机构）。

2.1 调试前的检查

在配线安装完毕，准备通电前，要对所有电路、器件进行检查。检查电器设备及电缆接线是否正确，检查回路绝缘是否符合要求，电器元件安装是否牢固，接线是否松动，检查锡焊点是否虚焊，特别是可控硅和二极管与散热器的连接务必良好。同时检查与电气有关的机构固定是否可靠，制动、传动机构及安全保护装置是否安装正确。

2.2 触发脉冲的调整

断开主回路开关，合上控制开关，操作主令，观察各继电器和接触器动作是否正确。用双跟踪示波器来检查脉冲，一组探头的正极，接A相可控硅的控制极，负极接可控硅的阴极；另一组探头的正极，接同步变压器-a端，负极接D-端。主令在零位时，在示波器上观察脉冲信号（β角应在30 °）；如位置不准，微调触发板上相应电位器。当主令离开零位升至满速时，方波渐渐左移至90°位置。同样可检查B、C相脉冲。

对于有重降区的，电机转速由低到高，脉冲信号（β角）由90 °渐渐移至30 °，轻降区则从30 °渐渐移至90 °。此外，还要检查霍而元件的供电及输入、输出，放大板I+与I-间的输出。由于没有工作电流，IN 与VSS间、I+与I-间电压均为零。

2.3 给定板参数的调整

先将触发板用专用引线插件引出，再合上主电路开关，操纵主令开关，使其刚刚离开零位，电机得电，但可控硅不工作，转子不转（相当于转子开路），这时，用万用表（置于直流50 V档）测量给定板上稳压管两端的电压。应为：11.5～12.5 V，若不在此范围，需调整两边的分流电阻，也可以调整测速变压器电压，使之为11.5～12.5 V。给定板一旦调好后，只能专用，不可互换。

3 检查、操作使用中需要特别注意的几个问题

（1）对于“半桥逆变”自身不是闭环控制，它是通过电机的中性点闭合的。在有的塔机上，特别是以前单独进行“串调”改造的塔机（如：我公司改造的DBQ3000和DBQ4000塔机）上，是通过电网零线形成闭合回路的。安装接线时，工作零线务必可靠连接，并且工作零线与接地线区别开来。

（2）系统检查前各机构必须先进行机构方面检查，并在电气分机构动作中做好监护工作。

（3）在安装接线或维修更换配线时，盘面的配线的相序千万不能颠倒，否则将烧毁可控硅和二极管。

（4）在重降区操作下降时，电机调速不要只是将操作手柄简单平稳的推致重降和轻降的中间位置，而是操作的位置能够满足电机达到额定转速为标准。

由于塔机吊着构件所处的力矩不同，特别是吊车处在较大（临界额定）力矩时，手柄置于重降和轻降的结合点处，这时给定的制动力矩将不足以平衡构件的拖动力矩，电机将有超速下滑之势。这种现象并不是“溜钩”，此时电机出现异常响声。这样使用有损于电器元件，并且能够加速电机的老化。

（1）给定、触发回路决不能用摇表摇测量通断和绝缘。

（2）用示波器检查脉冲时，千万不能合主电路开关，否则易烧毁可控硅及示波器，并有触电的危险！

（3）在检测给定板时，必须先拔出触发板，否则，电机转动，测得的电压值就不准确。同时要断开制动器的开关。

（4）该控制方式没有反接制动功能，操作过程中不得利用打反车进行制动。

（5）吊物只要在重降区能够下降的，严禁进入轻降区，驱动下降。

参考文献

[1] 王宏程.串级调速在起重机上的应用[J].起重运输机械，1999（1）.

[2] 63T履带吊串级调速改造使用说明书.endprint

摘 要：近几年电气控制技术越来越引起了起重机厂家和用户的高度重视，起重机的电气控制方式也在不断的更新变化。“串级调速”电气控制技术，以其实现控制电机的无级调速，达到电机的平稳起动、制动，而且维修简便、性能可靠，并且低于“变频调速”数倍的低价，在起重机械上占据了广阔的市场。该文较详细的介绍了“串级调速”的原理、电气安装调试 以及安装、维修 、操作使用注意事项。

关键词：调速原理 调试 操作 注意事项

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0106-01

1 可控硅“串级调速”的基本原理

三相零式可控硅串级调速技术，它不用外接电阻，通过操作台上控制主令开关电位器送出的信号改变可控硅的导通角，使电机电流与转速跟着连续改变达到调速，可使电机从零平稳启动和制动。

如图1所示：电动机的转子电压经整流器整流成直流电压 Ud与可控硅逆变成的电压Uk相对接。经过电抗器进行比较，在忽略数值很小的元件压降和转子回路电阻的影响情况下，在电机稳定运行时，存在下列关系：

Ud=Uk ﹙1﹚

其中 Ud=2.34SU20相 ﹙2﹚

Uk=1.17U相comβ ﹙3﹚

U20相-电动机转子开路电压，

U相-逆变交流电源相电压，

S-电动机转差率，

β=实施调速的逆变控制角。

整理得到：S=U相comβ÷U20相 ﹙4﹚

由此可见：电机的转速与可控硅的导通角存在固定对应关系，通过转动手柄的电位器，则β角改变（30 °<β<90 °），这样就实现了对电机速度的调节控制。

当重载下降时，通过接触器向电动机的定子两相通入直流。励磁电流建立磁场，电动机在重物的拖动下切割定子磁场，产生转子电流和制动转矩。通过调节β角改变电压从而改变制动转矩，实现对“重载”下降速度的调节。同时将负载的势能转变成电能回馈到电网上，可节电效率达40%左右。

2 “串级调速”控制机构的电气调试

在使用中的串级调速电气控制，其“有源逆变器”结构有两种。一种是“全桥逆变”，同时带有重降控制系统，它适用于对“未势（能）”负载（如：起升机构、动臂式的变幅机构）的控制；一种是“半桥逆变”控制，它只应用于一般负载（如：回转机构、变幅小车机构、行走机构）。

2.1 调试前的检查

在配线安装完毕，准备通电前，要对所有电路、器件进行检查。检查电器设备及电缆接线是否正确，检查回路绝缘是否符合要求，电器元件安装是否牢固，接线是否松动，检查锡焊点是否虚焊，特别是可控硅和二极管与散热器的连接务必良好。同时检查与电气有关的机构固定是否可靠，制动、传动机构及安全保护装置是否安装正确。

2.2 触发脉冲的调整

断开主回路开关，合上控制开关，操作主令，观察各继电器和接触器动作是否正确。用双跟踪示波器来检查脉冲，一组探头的正极，接A相可控硅的控制极，负极接可控硅的阴极；另一组探头的正极，接同步变压器-a端，负极接D-端。主令在零位时，在示波器上观察脉冲信号（β角应在30 °）；如位置不准，微调触发板上相应电位器。当主令离开零位升至满速时，方波渐渐左移至90°位置。同样可检查B、C相脉冲。

对于有重降区的，电机转速由低到高，脉冲信号（β角）由90 °渐渐移至30 °，轻降区则从30 °渐渐移至90 °。此外，还要检查霍而元件的供电及输入、输出，放大板I+与I-间的输出。由于没有工作电流，IN 与VSS间、I+与I-间电压均为零。

2.3 给定板参数的调整

先将触发板用专用引线插件引出，再合上主电路开关，操纵主令开关，使其刚刚离开零位，电机得电，但可控硅不工作，转子不转（相当于转子开路），这时，用万用表（置于直流50 V档）测量给定板上稳压管两端的电压。应为：11.5～12.5 V，若不在此范围，需调整两边的分流电阻，也可以调整测速变压器电压，使之为11.5～12.5 V。给定板一旦调好后，只能专用，不可互换。

3 检查、操作使用中需要特别注意的几个问题

（1）对于“半桥逆变”自身不是闭环控制，它是通过电机的中性点闭合的。在有的塔机上，特别是以前单独进行“串调”改造的塔机（如：我公司改造的DBQ3000和DBQ4000塔机）上，是通过电网零线形成闭合回路的。安装接线时，工作零线务必可靠连接，并且工作零线与接地线区别开来。

（2）系统检查前各机构必须先进行机构方面检查，并在电气分机构动作中做好监护工作。

（3）在安装接线或维修更换配线时，盘面的配线的相序千万不能颠倒，否则将烧毁可控硅和二极管。

（4）在重降区操作下降时，电机调速不要只是将操作手柄简单平稳的推致重降和轻降的中间位置，而是操作的位置能够满足电机达到额定转速为标准。

由于塔机吊着构件所处的力矩不同，特别是吊车处在较大（临界额定）力矩时，手柄置于重降和轻降的结合点处，这时给定的制动力矩将不足以平衡构件的拖动力矩，电机将有超速下滑之势。这种现象并不是“溜钩”，此时电机出现异常响声。这样使用有损于电器元件，并且能够加速电机的老化。

（1）给定、触发回路决不能用摇表摇测量通断和绝缘。

（2）用示波器检查脉冲时，千万不能合主电路开关，否则易烧毁可控硅及示波器，并有触电的危险！

（3）在检测给定板时，必须先拔出触发板，否则，电机转动，测得的电压值就不准确。同时要断开制动器的开关。

（4）该控制方式没有反接制动功能，操作过程中不得利用打反车进行制动。

（5）吊物只要在重降区能够下降的，严禁进入轻降区，驱动下降。

参考文献

[1] 王宏程.串级调速在起重机上的应用[J].起重运输机械，1999（1）.

[2] 63T履带吊串级调速改造使用说明书.endprint