[课程设计] 门座起重机旋转机构的电气控制线路设计 [复制链接]

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　　课程设计 门座起重机旋转机构的电气控制线路设计 共13页，5777字
　　
1．机电传动方案的分析与拟定
　　
1.1旋转机构特性分析
　　
旋转机构的作用是使起重机的回转部分作回转运动，以达到水平面内运移货物的目的，要求旋转机构可做360°回转作业。该机构为双电动机驱动，电动机功率为37KW，额定电流为70A。因门机需左旋（右旋），故要求电动机能正反方向运行；起动分四级起动，且有调速要求，但调速要求不高，现一般采用变频器实现分级起动和调速控制。两台电动机通过大齿盘啮合，忽略齿隙影响后，则不可能产生瞬时速度差，更不可能产生积累角位移差，故对双电动机同步运行要求也不高。但旋转机构的转动惯量特别打，该机构虽属于频繁作业设备，但其平均作业时间短于提升机构，不是影响作业效率的关键机构，不必按电动机过载能力选择变频器。
　　
1.2变频调速方案的分析与设计
　　
1.2.1变频调速原理
　　
交流电动机的转速表达式：   n＝60f(1－s)/p  
　　
式中　n———异步电动机的转速；
　　
f———异步电动机的频率；
　　
s———电动机转差率；
　　
　 　 p———电动机极对数。
　　
由式子可知，改变定子电源频率可以改变同步转速和电动机的转速。转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。
　　
1.2.2变频调速控制方式分析
　　
低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交—直—交电路。变频器变频的控制方式现有恒定压频比（V/F）控制变频调速，矢量控制（FOC）变频调速和直接转矩控制变频调速三种控制方式，在进行调速控制时，可以通过控制变频器的输出频率使电动机工作在转差率较小的范围，电动机的调速范围较宽，调速时稳定性好并可以达到提高运行效率，获得长期的经济效益的目的。一般来说，通用型变频器的调速范围可以达到1：10以上，U/f控制方式调速范围可以达到1：40，高性能的矢量控制方式的变频器的调速范围可以达到1：1000。
　　
1.2.2.1U/f控制方式：
　　
由n＝60f(1－s)/p以及异步电动机的电势可知外加电压近似与频率和磁通的乘积成正比，即U E=CfФ，由于C为常数，则Ф E/f≈U/f，因此，若外加电压不变，则磁通随频率改变而改变，亦即频率降低，则磁通增加;频率增加，则磁通降低。显而易见，前者有可能造成电动机的磁路过饱和，从而导致励磁电流的增加而引起铁心过热。为了解决这亦问题，这就要求在变频调速系统中，降低频率的同时最好降压，即频率与电压能协调控制，亦即U必须与f成比例的变化。
　　
一般来说，在恒转矩变频调速系统中，如能保持U/f=定值，则可保证调速过程中电动机的过载能力保持不变，同时，可满足磁通Ф基本不变的要求。而在恒功率调速时，如能满足U/ =定值的条件，则调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但此时磁通将发生变化，如果此时亦按恒转矩调速满足U/f=定值的条件，则磁通将基本保持不变，但电动机的过载能力将在调速过程中改变。从而根据U/f协调控制的方法不同，可以有不同的调速特性。
　　
1.2.2.2矢量控制方式：
　　
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、
　　
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