CN202713224U

CN202713224U - 起重机专用电机定子调压调速控制器

Info

Publication number: CN202713224U
Application number: CN2012203263630U
Authority: CN
Inventors: 尹伦明; 杨启秀
Original assignee: Hubei Huasheng Electrics Co Ltd
Current assignee: Hubei Huasheng Electrics Co Ltd
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-07-06

Abstract

起重机专用电机定子调压调速控制器，该控制器包括空开、反并联双向晶闸管、触发板、速度控制调节器、机械联锁可逆接触器、制动控制接触器、三相交流绕线电机、电阻器、电机定子电流反馈、电机转子速度反馈、切除电阻接触器、制动器、操作器、中文显示面板，把改变晶闸管输出交流电压能得到缓慢平稳启动过程原理应用于无触点起重控制柜，作为软起动控制方式；采用定子电流信号、转子速度信号双闭环反馈、微电脑控制，保证调速精度。本实用新型构思新颖、结构紧凑、性能可靠、电路简单、经济实用、是数字化调压调速控制器。可推广运用作起重机起升、运行机构电机定子调压调速控制器。

Description

起重机专用电机定子调压调速控制器

技术领域

本实用新型涉及起重机，尤其是一种起重机专用电机定子调压调速控制器。

背景技术

将可控硅晶闸管在正向阳极电压作用下不导通的范围称为控制角，用字母a表示，而导通范围称为导通角，显然控制角a的大小，可改变正负半周波形切割面积的大小。当a角越小，被切割的波形面积越小，输出交流电压的平均值越大；相反，当a角越大，被切割的波形面积越大，输出交流电压的平均值越小。所以在电机定子上串联可控硅晶闸管、通过控制控制角a的大小可以改变电机定子输出交流电压的大小。

通过晶闸管改变输出电压这一原理已应用于工业中，如：电炉恒温控制，灯光亮度调节等。

本申请人将通过晶闸管改变输出电压这一原理应用于无触点起重控制柜，作为起重机电机软起动的一种控制方式能够得到一个缓慢平稳的启动过程，并能得到满意的软起动效果。但还不能得到一个固定的输出速度（不等于恒转速）。由异步电动机电磁转矩表达式

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可知，当电动机各参数及电源频率不变，且当转差率S一定时，电动机输出转矩T与电机定子电压U1成正比，在一定的负载转矩下，通过降低定子电压能使电机低速运行。但是在降低定子电压得到低速运行的时候，由于转差率S将增大，因此电动机电流随着S的增大而增大，这样转差功耗就会全部消耗在电动机内部，导致电动机发热严重，影响电机使用寿命，严重的还会烧毁电机。

通过在起重机专用绕线电机（YZR、JZR等系列电机）的定子上串联双反并联晶闸管、并控制其导通角的方案，可以实现三相绕线转子异步电动机低速稳定运行，但这种调压调速是开环系统，其特性硬度不够，速度波动率大。为了提高其调速性能采用由双闭环（即电机转子频率检测及电机定子电流检测）反馈调压调速控制系统，采用双闭环系统调速时机械特性硬度提高了，速度波动率大大减少，能够达到固定的输出速度、实现低速稳定运行。

根据检索，国内尚未有与本实用新型相同的专利申请。

发明内容

针对上述所述，本实用新型提供一种在定子上串联双反并联晶闸管、并控制其导通角的、采用双闭环反馈调压调速控制系统的、由微电脑控制的、可控制起重用三相绕线转子异步电动机实现低速稳定运行的一种起重机专用电机定子调压调速控制器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种起重机专用电机定子调压调速控制器是电控柜式控制器，包括总空开1、制动器空开2、晶闸管3、触发板4、控制调节器5、机械联锁可逆接触器6、制动控制接触器7、三相异步绕线电动机8、电阻器9、电机定子电流反馈10、电机转子速度反馈11、切除电阻接触器12、制动器13、操作器14、中文显示面板15，所述的总空开1在整套控制系统中对总电路起开合的作用，也能对短路进行保护；所述的制动器空开2是对制动器进行开合控制，也能对线路进行短路保护；所述的晶闸管3是串联在定子回路的双向反并联晶闸管交流调压器，用于经过触发控制调节交流电机的输入电压、达到调节电机转速的目的；所述的触发板4是三相全控触发板，用于控制晶闸管3的导通角从而改变晶闸管3的输出电压；所述的控制调节器5是数字式PI调节器，以微电脑为核心，用于接收控制信号、用于控制触发板4改变晶闸管3的输出电压；所述的机械联锁可逆接触器6可控制交流电机正反向运行；所述的制动控制接触器7用于控制制动器13工作；所述的三相异步绕线电动机8为起重机动力源；所述的电阻器9用以改变电机运行特性；所述的电机定子电流反馈10是将电机定子电流反馈送入控制调节器5，由微电脑计算电机实时载荷；所述的电机转子速度反馈11是将电机转子速度反馈送入控制调节器5，由微电脑将实时转子速度与原设定值进行比较，从而精准的控制电动机8的转速；所述的切除电阻接触器12用于切除电机转子电阻，用以改变电机特性；所述的制动控制器13是用于对电动机8进行制动保护，避免由于势能作用而下滑；所述的操作器14是对本调压调速控制器发出运行动作、速度指令——控制信号给定，将控制信号给定输入控制调节器5以达到由微电脑自动控制调压调速的目的；所述的中文显示面板15是对控制调节器5运行数据进行监控、可更改内部参数以达到调压调速的控制要求；所有的电控元件都安装在电控柜内；双闭环调压调速控制系统动态过程为：当三相异步绕线电动机8稳定运行在要求的速度时，一旦负载增大，三相异步绕线电动机8会在较大负载拖动下进行减速，速度反馈11的值也随之降低，因为操作器14的速度控制信号给定的设定值不变，因此控制调节器5会自动调节控制触发板4改变晶闸管3的输出电压，使增大晶闸管3导通角，使电动机8定子电压提高，电动机力矩也增大，电动机8开始加速，当速度升至设定值时，速度反馈11与设定值相等，控制调节器5输出的速度值不再变化，晶闸管3导通角不变，电动机8电压也不再升高，电动机力矩与负载力矩达到平衡，电动机8又稳定运行于给定值确定的速度值，调速精度可控制在5%，控制调速比达到1∶10；通过机械联锁可逆接触器6，可控制电动机8正反向运行，用作起重机专用起升机构、行走机构三相异步绕线电动机定子调压调速控制器。

本实用新型的有益效果是：

①本实用新型是数字化调压调速控制器，整机采用双闭环微电脑控制，使用定子电流信号、转子频率信号自动计算、提高电机运行速度的精确度，保证调速的精准度。

②本实用新型正反向切换采用机械联锁可逆接触器零电流时进行换相，这样设计彻底避免了环流发生的可能性，提高了控制系统工作的可靠性。

③本实用新型采用在定子上串联双向反并联晶闸管、并控制其导通角的技术方案，把改变晶闸管输出交流电压能够得到缓慢平稳的启动过程这个原理应用于无触点起重控制柜，作为软起动的控制方式收到很好的使用效果，晶闸管余量系数大、系统安全系数高。

④本实用新型在设计时充分考虑了使用的简便和实用，因此该装置的参数少，出厂前设置好电机的基本参数，产品实现现场零调试，安装于现场即可使用，有效节省安装时间提高工作效率。不同于其他调速系统（如变频系统），必须有资质电气工程师现场安装调试服务。

⑤本实用新型构思新颖、性能可靠、造价低廉、电路简单、对高频电磁干扰不敏感、结构紧凑、小巧，可方便的安置在整机控制柜中。

本实用新型可广泛推广运用作起重机起升、运行机构三相交流绕线电机定子调压调速控制器。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构方框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

利用附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型起重机专用电机定子调压调速控制器是电控柜式控制器，包括总空开1、制动器空开2、晶闸管3、触发板4、控制调节器5、机械联锁可逆接触器6、制动控制接触器7、三相异步绕线电动机8、电阻器9、电机定子电流反馈10、电机转子速度反馈11、切除电阻接触器12、制动器13、操作器14、中文显示面板15，所有的电控元件都安装在电控柜内，并按照电路原理图依次连接。接通总空开1，在操作器14上输入速度控制信号给定值，由控制调节器5控制触发板4并控制晶闸管3的导通角，从而控制晶闸管3的输出电压，达到调节三相交流绕线电动机8按照速度设定值运行。

本实用新型用于起升机构时：

三相交流绕线电动机8的运行由控制调节器5控制机械联锁可逆接触器6的K11与K21控制。上升运行时，正向接触器K11吸合，使电动机处于正向电动状态，带动机构正向起升；上升1、2、3档为低速调速档，上升4档为全速档，控制电动机以额定速度运行，此时输出全电压，电动机处于开环控制状态。机构下降运行1——3档时，首先正向接触器K11吸合，通过调节电动机定子电压，使电动机处于反接制动状态，靠负荷拉动机构下降运行，以获取低速运行；当吊运负荷重量很轻，无法拉动机构下降运行时，会自动进行检测；在短时间内机构还未运转，就自动判断负荷为轻载，在零电流的情况下控制正反向接触器的切换，使反向接触器K21吸合，让电动机处于反向电动状态，达到设定速度；若由于某种原因吊运的负荷变量（如启动闸门由松绳至离开水面），会自动控制正反向接触器回到反接制动状态；下降4档时，控制反向接触器吸合，使电动机处于反向电动状态，当负载重时，电动机速度超过同步速度处于再生发电制动状态。控制手柄由下降4档回复到1——3档时，会自动控制正反向接触器在零电流的情况下迅速切换，让电动机迅速进入反接制动状态，制动负荷进入下降低速状态。

在每个电动机8的转子上均串接了电阻器9，用于消耗电机低速运行时产生的热能，电阻器9分为三段。上升调速档时，切除电阻接触器12的K40吸合切除第三段电组，加大电机启动力矩；上升四档时，通过控制调节器5控制切除电阻接触器12的K41闭合、切除第二段电阻。下降1——3档时，为了降低电动机电流，并使下降4档回到下降1——3档时，转子三段电阻全部串联到转子上；当下降4档时，通过控制调节器5控制切除电阻接触器12的K41闭合、切除第二段电阻，使电动机处于再生发电制动时速度限制在允许范围内。

本实用新型用于运行机构时：

由于运行机构的负载特性，当系统高速正向运行时，若突然把控制器推向反方向时，系统接触器会反向接通，在反接制动下制动减速，直到转速降为零，此后，装置向反向加速至反向高速。

本实用新型要对多台电动机供电时，速度反馈11信号只取其中的一台电机；而电流反馈10信号则取总的电流，转子接触器则根据运行电机是两台则用一只四极的接触器，四台电机则用两台四极的接触器。

本实用新型用于运行机构时，其工作过程与起升机构控制器起升动作时的工作相同。

Claims

1.起重机专用电机定子调压调速控制器，该一种起重机专用电机定子调压调速控制器是电控柜式控制器，包括总空开(1)、制动器空开(2)、晶闸管(3)、触发板(4)、控制调节器(5)、机械联锁可逆接触器(6)、制动控制接触器(7)、三相异步绕线电动机(8)、电阻器(9)、电机定子电流反馈(10)、电机转子速度反馈(11)、切除电阻接触器(12)、制动器(13)、操作器(14)、中文显示面板(15)，其特征在于：所述的总空开(1)在整套控制系统中对总电路起开合的作用，也能对短路进行保护；所述的制动器空开(2)是对制动器进行开合控制，也能对线路进行短路保护；所述的晶闸管(3)是串联在定子回路的双向反并联晶闸管交流调压器，用于经过触发控制调节交流电动机的输入电压、达到调节电动机转速的目的；所述的触发板(4)是三相全控触发板，用于控制晶闸管(3)的导通角从而改变晶闸管(3)的输出电压；所述的控制调节器(5)是数字式PI调节器，以微电脑为核心，用于接收控制信号、用于控制触发板(4)改变晶闸管(3)的输出电压；所述的机械联锁可逆接触器(6)可控制交流电动机正反向运行；所述的制动控制接触器(7)用于控制制动器(13)工作；所述的三相异步绕线电动机(8)为起重机动力源；所述的电阻器(9)用以改变电机运行特性；所述的电机定子电流反馈(10)是将电机定子电流反馈送入控制调节器(5)，由微电脑计算电机实时载荷；所述的电机转子速度反馈(11)是将电机转子速度反馈送入控制调节器(5)，由微电脑将实时转子速度与原设定值进行比较，从而精准的控制电动机(8)的转速；所述的切除电阻接触器(12)用于切除电机转子电阻，用以改变电机特性；所述的制动控制器(13)是用于对电动机(8)进行制动保护，避免由于势能作用而下滑；所述的操作器(14)是对本调压调速控制器发出运行动作、速度指令——控制信号给定，将控制信号给定输入控制调节器(5)以达到由微电脑自动控制调压调速的目的；所述的中文显示面板(15)是对控制调节器(5)运行数据进行监控、可更改内部参数以达到调压调速的控制要求；所有的电控元件都安装在电控柜内；双闭环调压调速控制系统动态过程为：当三相异步绕线电动机(8)稳定运行在要求的速度时，一旦负载增大，三相异步绕线电动机(8)会在较大负载拖动下进行减速，速度反馈(11)的值也随之降低，因为操作器(14)速度控制信号给定的设定值不变，因此控制调节器(5)会自动调节控制触发板(4)改变晶闸管(3)的输出电压，使增大晶闸管(3)导通角，使电动机(8)定子电压提高，电动机力矩也增大，电动机(8)开始加速，当速度升至设定值时，速度反馈(11)与设定值相等，控制调节器(5)输出的速度值不再变化，晶闸管(3)导通角不变，电动机(8)电压也不再升高，电动机力矩与负载力矩达到平衡，电动机(8)又稳定运行于设定值确定的速度值，调速精度可控制在5%，控制调速比达到1∶10；通过机械联锁可逆接触器(6)，可控制电动机(8)正反向运行，用作起重机专用起升机构、行走机构三相异步绕线电动机定子调压调速控制器。