隨著人們對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，對起重機(jī)性能要求亦不斷提高。近年來，變頻調(diào)速作為一種先進(jìn)的調(diào)速方法應(yīng)用于起重機(jī)，能大大提高其性能。它克服了起重機(jī)傳統(tǒng)調(diào)速中大多存在調(diào)速范圍小、速度穩(wěn)定性差、無法長時(shí)間高速下放重物等缺點(diǎn)，使控制電路簡單、觸點(diǎn)減少，從而提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性。但對于吊鉤作業(yè)的電動(dòng)機(jī)，由于載重下放時(shí)的特殊工作性質(zhì)，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)（即第四象限）故普通變頻器應(yīng)用于起重機(jī)吊鉤作業(yè)時(shí)，必須擴(kuò)大變頻器的容量和選擇適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)電阻（或制動(dòng)單元）即使如此，對要求長時(shí)間連續(xù)100%制動(dòng)的場合（如塔起重機(jī)）普通變頻器也不適合。為此我們在橋起重機(jī)中應(yīng)用了內(nèi)含能量再生功能的、可四象限運(yùn)行的變頻器一FRA241E型變頻器。

　　1FR?A241E型變頻器的工作原理目前市場上具有全四象限運(yùn)行功能的變頻器，如FR?A241E型變頻器。它是日本三菱公司專為起重機(jī)類負(fù)載設(shè)計(jì)的專用變頻器。其工作原理如所示。與其他變頻器不同，F(xiàn)R?A241E再生逆變型內(nèi)部有兩個(gè)逆變橋。一個(gè)是普通逆變橋，完成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的逆變工作；另一個(gè)則為能量回饋橋，將電機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)所發(fā)出的電能回饋給電網(wǎng)。電機(jī)在不同象限工作時(shí)，兩個(gè)逆變橋的工作由變頻器自動(dòng)切換，故FR?A241E型變頻器具有其他變頻器所具備的100%連續(xù)制動(dòng)力矩的功能。除此之處，F(xiàn)R?A241E型變頻器為更適應(yīng)起重機(jī)類負(fù)載的要求，設(shè)計(jì)了以下特有的功能：先進(jìn)磁通矢量控制和自動(dòng)調(diào)整功能通過設(shè)定先進(jìn)磁通矢量控制，可以提供大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和充足的低速轉(zhuǎn)矩，適用于負(fù)載變化大的場合，使電機(jī)發(fā)揮出比較大限度性能地運(yùn)行。

　　當(dāng)使用先進(jìn)磁通矢量控制時(shí)，可以通過執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整功能，自動(dòng)計(jì)算電機(jī)常數(shù)。自動(dòng)調(diào)整有離線和在線自動(dòng)調(diào)整兩種，離線自動(dòng)調(diào)整有電機(jī)不旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)之分。其旋轉(zhuǎn)速度特性的精度為：在線>離線（旋轉(zhuǎn)）>離線（不旋轉(zhuǎn)）>不調(diào)整。

　　工作原理圖為保證提升上限的精確定位，接觸停止控制功能使電磁制動(dòng)器在電機(jī)產(chǎn)生保持力矩的同時(shí)制動(dòng)，使上限停止時(shí)無低速抖動(dòng)情況。此功能雖類似于伺服縮短功能，但時(shí)間很短。

　　基于負(fù)載的轉(zhuǎn)矩高速頻率控制功能當(dāng)啟動(dòng)此功能后（CS端子控制，并通過設(shè)定該端子功能）在提升重物時(shí)變頻器會(huì)首先測定電機(jī)的工作電流以判定負(fù)載的大小，然后自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行頻率。

　　此功能可依負(fù)載自動(dòng)改變電機(jī)的運(yùn)行頻率，減小空載運(yùn)行時(shí)間，從而大大提高工作效率。

　　此功能使變頻器輸出電磁制動(dòng)器控制的時(shí)序，確保提升啟動(dòng)時(shí)重物不會(huì)下滑。

　　淺談FR?A241E型變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用白宏偉王小宇張敏/張永停2（1.河南機(jī)電高等專科學(xué)校，2.新鄉(xiāng)市起重設(shè)備廠，河南新鄉(xiāng)453000）?A241E型變頻器內(nèi)含能量再生功能，并可四象限運(yùn)行，克服了普通變頻器應(yīng)用于起重機(jī)吊鉤作業(yè)時(shí)的不足。

　　再生逆變電交流電抗器源變頻調(diào)速時(shí)電機(jī)的運(yùn)行特性曲線圖橋式起重機(jī)控制線路原理圖?A241E型變頻器控制吊鉤交器平移電機(jī)由FRA241E型變頻電磁制動(dòng)器分別由兩個(gè)變頻器的RUN端子輸出信號(hào)控制。

　　起重機(jī)工作時(shí)，先由平移電機(jī)移動(dòng)吊鉤至裝載重物的位置，然后放下吊鉤裝載重物后提升。提升時(shí)變頻器先啟動(dòng)并低速運(yùn)行，待變頻器輸出穩(wěn)定后，輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到負(fù)載所需的轉(zhuǎn)矩，電磁制動(dòng)器得RUN信號(hào)后電松閘。電機(jī)低速運(yùn)行一段時(shí)間后，經(jīng)過設(shè)定的加速時(shí)間以后，進(jìn)行加速運(yùn)行，以達(dá)到預(yù)設(shè)的高速或中速（由變頻器檢測電機(jī)運(yùn)行電流的值自動(dòng)切換）。穩(wěn)定運(yùn)行一段距離后開始減速。當(dāng)速度低于設(shè)定的剎車速度時(shí)，變頻器RUN輸出信號(hào)使電磁制動(dòng)器失電制動(dòng)，然后變頻器停止信號(hào)，吊鉤停穩(wěn)并定位。平移電機(jī)再根據(jù)要求平移至卸載位置，放下吊鉤，此時(shí)變頻器工作在第IV象限，工作過程與上升時(shí)相似。

　　2電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性及調(diào)速特性三相異步電動(dòng)機(jī)的自然特性曲線如所示。

　　電機(jī)運(yùn)行分四個(gè)象限：三相異步電機(jī)的自然特性（第I象限）電機(jī)帶動(dòng)重物上升。若轉(zhuǎn)子由于某種外力作用速度高于旋轉(zhuǎn)磁場的速度，則電機(jī)進(jìn)入第象限運(yùn)行，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)（即回饋制動(dòng)狀態(tài)）吊鉤放下時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)且產(chǎn)生反向電磁力矩，并在第i象限運(yùn)行。由于重物的重力產(chǎn)生的外力矩與電磁矩同向，電機(jī)作加速運(yùn)行，此時(shí)轉(zhuǎn)子速度超過旋轉(zhuǎn)磁場的速度（即電機(jī)的同步速度），進(jìn)入第IV象限運(yùn)行，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，吸收重物下降釋放的勢能，電機(jī)產(chǎn)生的電磁力矩與重力產(chǎn)生的外力矩相反。當(dāng)二者大小相等時(shí)，即達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡（E點(diǎn)），電機(jī)拖動(dòng)重物快速下降。

　　由此可見，按電機(jī)的自然特性曲線運(yùn)行不能滿足平穩(wěn)減速的要求。

　　變頻調(diào)速時(shí)，對于較理想的狀態(tài)，電機(jī)的運(yùn)行特性曲線為一簇自然特性曲線的平移曲線，如所示。提升重物時(shí)，開始的加速過程為：一b?c一d?e一f一g?h?I一一k一l一m?nop，快到位時(shí)的減速過程則為加速過程的逆過程，電機(jī)工作在第I象限。放下重物時(shí)，加速過程為A?BC?DE一F?G?H?I一一K-L-M-N-O-P，到位時(shí)的減速過程亦為其加速過程的逆過程，電機(jī)工作在第I象限、IV象限。若加減速過程中頻率變化較小，則中的平移曲線間距很小，即加減速過程中沖擊很小，比較平穩(wěn)。

　　3控制線路橋起重機(jī)控制線路原理圖如所示。

　　?A241E型變頻器控制，變鐸器控制器電機(jī)后，不論吊鉤上升或下降、空載或滿載，其運(yùn)行性能均有提高，優(yōu)點(diǎn)如下：吊鉤電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，加減速時(shí)沖擊需用振蕩較小，負(fù)載擺動(dòng)減輕，安全可靠。

　　對特殊作業(yè)，如電鍍槽中零件的放入，調(diào)整吊鉤的升降速度可提高生產(chǎn)效率。

　　電機(jī)運(yùn)行控制的元件實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)化，減少了電路的故障點(diǎn)，大大提高了控制器的使用壽命，降低了電器故障的維修率。

　　電機(jī)頻繁啟動(dòng)后，由于電機(jī)啟動(dòng)電流較小、，發(fā)熱即減小，故電機(jī)的使用壽命延長了。

　　由于電磁制動(dòng)器在低速時(shí)制動(dòng)，因而使沖擊減小，壽命延長，維修時(shí)間及費(fèi)用大大減少。

　　由于負(fù)載下降時(shí)勢能和電能的轉(zhuǎn)化，具有節(jié)電的作用，可以降低生產(chǎn)成本。

　　雖然FR-A241E型變頻器控制吊鉤電機(jī)有以上優(yōu)點(diǎn)，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高于其他變頻器，如三菱公司的FR-A540型變頻器（不具有能量回饋），使其推廣和應(yīng)用受到一定的局限。

　　（責(zé)任編輯呂春紅）