浅析间接式自励动力制动调速在起重机调速中的应用

一、自励动力制动调速基本原理

　　自励动力制动调速系统主电路单线图如图-1。

图-1：自励动力制动调速系统主电路单线图

自励动力制动时，先有自励磁电路V17和R20供给微小的辅助励磁电流，建立人为的磁场。在位能负载作用下，电动机转子被迫旋转，其绕组切割有辅助励磁电流建立的磁场，产生感应电流，从而产生制动转矩。同时此感应电流经V11~V16整流后又供给定子，建立更大磁场，产生更大的感应电流和制动转矩，直到饱和为止。当制动转矩和位能负载作用在电动机轴上的转矩相等时，电动机的转子电流、送入定子绕组的自励磁电流以及电动机转速保持不变，电动机在自立制动状态下稳定运行。

当负载一定时，增加转子电阻，转子电流变小，制动力矩变小，电动机加速，转速增加。当减少转子电阻时，转速降低。因此因此通过改变电动机转子电路的电阻值能调节电动机转速，从而达到调速的目的。

由于实现自立制动调速的具体方案不同，一般分为直接式和间接式两种。间接式又有转自电路开路和不开路两种形式。

直接式是指电动机的定子和转子均有凸轮控制器直接控制。二间接式则通过接触器有主令控制器间接控制。

本论文重载阐述直接式控制方案。

‍二、直接式自励制动调速方案设计

　　直接式自励制动调速方案目前主要有两种系列，有QJ5S和QJ8S系列。以下分辨阐述。

1、 QJ5S直接式自励制动调速（主电路参见图2-1，控制电路参见图2-2）

图2-1 QJ5S直接式自励制动调速主电路

图2-2 QJ5S直接式自励制动调速控制电路

QJ5S电路特点：

（1）可你不对称电路，开环控制，下降自励有电流负反馈功能；

（2）0.1~1额定负载下降时，可以得到不高于n0/3的最低下降速度；

（3）凸轮控制器档位数4-04；

（4）上升第一档起动转矩值约为0.77T_N。第二档起动转矩值约为1.7T_N；

（5）启动电阻为三相对称电阻，3级4级，各级启动电阻手动逐级切除；

（6）上升格挡位为转子电阻启动，下降1、2、3档为自立动力制动下降，第四档为再生制动下降；

（7）下降各档位返零时，有自立动力制动减速并延时分断自励电路，与机械制动器配合，提高制动平稳性，减少溜钩现象出现；

（8）10%额定负载以下，下降第1、2、3档可能不下降，应使用第四档下降；

（9）为防止系统失磁造成失控，在自励磁电路中设置了欠流继电器F23，如果没有励磁电流则F23不吸合，制动接触器K71不能动作，制动器不能打开，从而保证了不会由于失磁而造成的失控；

（10）在电动机轴上增设超速保护开关F40，在电动机超速时，切断控制电路电源，停止工作，保证安全。延时继电器的整定值：K01为0.4S，K02为0.5S，预励磁电流值一般为1.5~2.6A，可现场调整预励磁电路的附加电阻R11，欠电流继电器F23的整定值为1.5A吸合。

2、 QJ8S直接式自励制动调速（电路参见图2-3）

图2-3 QJ8S直接式自励制动调速  

QJ8S电路特点：

（1）由凸轮控制器进行控制，档位为5-0-5，两个方向不对称；

（2）制动器有接触器K7进行控制。K00和K7具有综合性保护和检测功能。在K00和K7的线圈回路中，接入了超速、失磁、零位等保护环节；

（3）有二极管V7、电阻R61、欠流继电器F9等组成了辅助他励磁电路和失磁保护与检测电路；

（4）整流桥V1~V6把转子电压整流成直流作为自励式动力制动的直流电源；

（5）接触器K8用于把直流电源送入定子的两相绕组；

（6）转子回路中的接触器K4，在动力制动时不允许接通。

（7）上升工作过程：

　在上升时，S40主触头7-8，11-12一直处于接通状态。

　上升1档，K3接通，转子串入全部电阻，电动机开始加速。

　上升2档，K4接通，切除U2-U4 V2-V4 W2-W4三段电阻，电动机进一步加速。

　上升3档，S40锄头19-20接通，切除了V3-V4段电阻。

　上升4档，S40锄头15-16接通，切除了W3-W4段电阻。

　上升5档，S40锄头23-24接通，切除了U3-U4段电阻。电动机加速到有一段常串电阻的特性上，启动过程结束。

（8）控制器在零位时，S40的触头7-8、9-10、11-12、13-14均不接通，但是K8处于接通状态。辅助他励励磁通过K8送入定子绕组。同时转子回路中，仅保留U4-U2 V4-V2 W4-W2 三段电阻和常串电阻，做好动力制动的准备工作。

（9）下降工作工程

下降1档，K8接通，动力制动投入，转子内仅保留在零位串入的三段电阻和常串电阻，载荷以最低速运行。当载荷变化时，速度稍有变化，特性较硬。

下降2档，S40触头23-24断开，转子回路串入一段电阻U3-U4，下降速度增加。

下降3档，S40触头15-16断开，转子回路再串入一段电阻W3-W4，下降速度再度增加。

下降4档，S40触头19-20断开，转子回路再串入一段电阻U3-U4，转速继续增加。这是自励制动状态的最后一档。

下降5档，S40触头31-32接通，K3和K01接通，0.5S后K4接通，此时电动机反向接通，在具有一段常串电阻特性上运行。

手柄有下降4档拉回到下降1档时，首先串入全部电阻，然后逐步切除各段电阻，使得减速过程均匀平稳。

（10）K02时间继电器的作用：K3辅助常闭及常开触头切换时，有可能使F9短时失电，为了防止K7动作而设置了K02.

（11）S40触头29-30和31-32直接有搭接，目的是保证两个触头中，至少有一个触头接通。

（12）时间继电器的整定值：K00为0.5S，K01为0.5S，K02为0.3S。

三、直接式自励制动调速应用注意事项

当被控电机的转子开路电压大于335V时，自励效果很差，所以自励制动调速方案的使用范围有一定局限性。

一般控制在转子开路电压335V以下，超过335V不宜选用自励制动调速方案。