论调压调速装置在双梁行车上的改造效果

胡海宾

（九江萍钢钢铁有限公司，江西 九江 332500）

现有某天车（为冶炼厂生产部门吊坯用）起升机构电机原设计时定子为接触器控制，转子串电阻进行调速，后改为调压调速器进行控制。现就这两种调速控制方式原理及优缺点进行简要的分析，并根据该天车的实际运行情况进行比较。

1 转子串电阻调速

1.1 转子串电阻调速原理

起重机起升机构的两档反接控制是转子串电阻调速必要步骤。而提升机构在全部负载或部分负载的情况下进行两档反接制动，这一做法主要是为进行满速下降。电动机停止工作时能够保证其停在准确位置，杜绝在负载过重情况下而发生安全事故。

上升1挡、2挡、3挡，人力控制方法切除电动机转子电阻，电动机的机械特性1挡、2挡、3挡过渡到4挡，电动机维持高速运行。负载情况下电动机运行维持在5挡上，电机转子串进一定电阻值，导致电动机处在反制动状态。

在反制动形态下降低电机运转速度，但是不能长时间的达到预期目标，若长时间控制电机运转速度电机会发热严重，电机的机械性能受到影响，负载转矩瞬间发生的波动会导致电机运行状态失去控制，影响金属生产加工，因此对电机转子串电阻调速避免长时间运行，在有效时间内切掉转子电阻，恢复电动机正常运行。

如现有的该天车在正常吊坯经常不能获得很好的稳定的速度特性，在夹坯时需频繁反复校准位置方能夹住金属坯，效率较低。且在转子切换电阻时电流波动大，速度变化有冲击，导致整个升降机构运行不平稳，不仅噪声大，而且对电机、减速机等设备的损伤也较大，缩短了设备的使用周期，一般来说电机滑环使用不到6个月就因打火严重而需更换，甚至出现过滑环在线损坏影响生产的恶性事故。

1.2 转子串电阻调速主要缺陷

（1）采用的接触器控制需使用大量接触器及中间继电器、延时继电器，同时正反转接触器以机械联锁和电气联锁来实现联锁，如果调整不好或因运行过程中振动造成触点失灵，容易造成短路打炮事故，影响生产的运行。如该天车就因接触器辅助触点接触不好导致不能升降或是电阻档时间继电器损坏导致升降速度缓慢多大20余次，对生产造成了不良影响。

（2）启动时的大电流造成电阻器发热量大，不仅造成电能的浪费，且如果电阻档接触器触点接触不好，也容易造成断路事故，影响设备正常运转。如该天车电阻器夏天时的温度甚至达到120余度，对电阻器本身及连接电缆的绝缘稳定带来了危害。

（3）整个控制系统所使用的电气元器件较多，控制回路比较复杂，造成检修时间及费用增加，同时故障率也较高。

（4）由于启动时的大电流冲击，造成定子接触器在吸合及断开时拉弧严重，对接触器触头损害很大，基本上1年仅更换接触器触头的备件材料费用就需16万余元，维护成本相当高。

2 晶闸管定子调压调速

2.1 调压调速基本原理

依据异步电动机的电磁转矩的计算可以得出，若电动机的电源评率、多个参数值固定时，转差率固定时，电动机定子电压和电动机输出转矩成正比例关系；当负载转矩发生变化时，低转数运转可降低定子电压获得，当降低定子电压达到调节速度目的时，因转差率会随之增大，所以同时导致电动机电流与转差率成正比例关系。电动机转差功耗在其内部就会完全消耗，电动机出现发热情况。

闭环调压调速系统动态过程为当电动机稳定运行在要求的速度时，一旦负载增大，电机会在较大负载拖动下进行减速，速度反馈值也随之降低，闭环系统给定值不变，速度调节器的输入由于速度反馈的下降而增大，经过速度调节器调节控制晶闸管，增加晶闸管导通角，因而电动机定子电压提高，电动机力矩也增大，电动机开始加速。

2.2 晶闸管定子调压调速特点

定子晶闸管调压调速具体特点如下。

（1）这种调压调速装置是专业化设计产品，专门用于驱动起重机的起升机构和运行机构，对起重绕线式电动机进行控制。且主要是通过逐步改变晶闸管的导通角来控制定子电压从而达到控制转速的目的，所以调速更平稳，对机械及电机的冲击更小。如现有的该天车在改为调压调速控制以后，电机的使用寿命至少在1.5年以上，且节省了大电流冲击造成的接触器触头损坏更换的费用。

（2）该装置是数字化调速设备，由于在设计时充分考虑简便和实用，所以电气元器件使用量较少，接线简单，参数设置及调试也比较方便。如该天车仅有档位继电器5个、抱闸接触器1个、电阻档接触器2个，且接线方便无较多的硬件连锁。而改造前的电气元器件及接线就复杂很多，维护的难度也更高。

（3）调压调速控制系统在制动时，先行进行电气制动，待速度减小至制动速度阀值时，才输出机械制动使之停止，这样就减小了机械磨损，同时也增加了制动的可靠性。如该天车在改造前由于没有电气制动的缓冲导致直接机械制动时制动轮发热达180℃，使设备的稳定性下降，同时在制动时的硬冲击也对整个机械传动机构造成了损害。

（4）调压调速控制系统由于大量使用电子元器件，所有对该系统的使用环境也提出了较高的要求，如环境温度、灰尘情况、振动情况。如果环境比较恶劣或维护不到位的话，也容易造成设备故障，如金属冶炼的液体天车就因灰尘较大、振动较大、温度较高等恶劣环境使调压调速系统运行稳定性下降，偶尔会报无电流故障、三相电流不平衡故障、缺相故障等，就是由于恶劣的环境使装置控制板运行不稳定、可靠性下降而造成的，在更换控制板后运行正常。所以调压调速控制系统相对来说需使其工作在较好的环境下才能获得最佳的稳定性。

3 结语

通过对现有某天车两种调速系统在改造前后运行情况进行对比可以发现，转子串电阻调速控制系统故障率较高，维护成本高，维护难度大，同时浪费了大量的人力成本，综合来说经济效益低，而调压调速控制系统故障率低，维护简单方便，维护费用低，稳定可靠，综合来说经济效益更高。所以调压调速控制系统在大吨位、要求性能稳定安全可靠的重要天车上获得了较为广泛的运用。