淺談“串級調速”在起重機械上的使用與維護

高慶峰　張玉磊

摘 要：近幾年電氣控制技術越來越引起了起重機廠家和用戶的高度重視，起重機的電氣控制方式也在不斷的更新變化。“串級調速”電氣控制技術，以其實現控制電機的無級調速，達到電機的平穩起動、制動，而且維修簡便、性能可靠，并且低于“變頻調速”數倍的低價，在起重機械上占據了廣闊的市場。該文較詳細的介紹了“串級調速”的原理、電氣安裝調試 以及安裝、維修 、操作使用注意事項。

關鍵詞：調速原理 調試 操作 注意事項

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0106-01

1 可控硅“串級調速”的基本原理

三相零式可控硅串級調速技術，它不用外接電阻，通過操作臺上控制主令開關電位器送出的信號改變可控硅的導通角，使電機電流與轉速跟著連續改變達到調速，可使電機從零平穩啟動和制動。

如圖1所示：電動機的轉子電壓經整流器整流成直流電壓 Ud與可控硅逆變成的電壓Uk相對接。經過電抗器進行比較，在忽略數值很小的元件壓降和轉子回路電阻的影響情況下，在電機穩定運行時，存在下列關系：

Ud=Uk ﹙1﹚

其中 Ud=2.34SU20相 ﹙2﹚

Uk=1.17U相comβ ﹙3﹚

U20相-電動機轉子開路電壓，

U相-逆變交流電源相電壓，

S-電動機轉差率，

β=實施調速的逆變控制角。

整理得到：S=U相comβ÷U20相 ﹙4﹚

由此可見：電機的轉速與可控硅的導通角存在固定對應關系，通過轉動手柄的電位器，則β角改變（30 °<β<90 °），這樣就實現了對電機速度的調節控制。

當重載下降時，通過接觸器向電動機的定子兩相通入直流。勵磁電流建立磁場，電動機在重物的拖動下切割定子磁場，產生轉子電流和制動轉矩。通過調節β角改變電壓從而改變制動轉矩，實現對“重載”下降速度的調節。同時將負載的勢能轉變成電能回饋到電網上，可節電效率達40%左右。

2 “串級調速”控制機構的電氣調試

在使用中的串級調速電氣控制，其“有源逆變器”結構有兩種。一種是“全橋逆變”，同時帶有重降控制系統，它適用于對“未勢（能）”負載（如：起升機構、動臂式的變幅機構）的控制；一種是“半橋逆變”控制，它只應用于一般負載（如：回轉機構、變幅小車機構、行走機構）。

2.1 調試前的檢查

在配線安裝完畢，準備通電前，要對所有電路、器件進行檢查。檢查電器設備及電纜接線是否正確，檢查回路絕緣是否符合要求，電器元件安裝是否牢固，接線是否松動，檢查錫焊點是否虛焊，特別是可控硅和二極管與散熱器的連接務必良好。同時檢查與電氣有關的機構固定是否可靠，制動、傳動機構及安全保護裝置是否安裝正確。

2.2 觸發脈沖的調整

斷開主回路開關，合上控制開關，操作主令，觀察各繼電器和接觸器動作是否正確。用雙跟蹤示波器來檢查脈沖，一組探頭的正極，接A相可控硅的控制極，負極接可控硅的陰極；另一組探頭的正極，接同步變壓器-a端，負極接D-端。主令在零位時，在示波器上觀察脈沖信號（β角應在30 °）；如位置不準，微調觸發板上相應電位器。當主令離開零位升至滿速時，方波漸漸左移至90°位置。同樣可檢查B、C相脈沖。

對于有重降區的，電機轉速由低到高，脈沖信號（β角）由90 °漸漸移至30 °，輕降區則從30 °漸漸移至90 °。此外，還要檢查霍而元件的供電及輸入、輸出，放大板I+與I-間的輸出。由于沒有工作電流，IN 與VSS間、I+與I-間電壓均為零。

2.3 給定板參數的調整

先將觸發板用專用引線插件引出，再合上主電路開關，操縱主令開關，使其剛剛離開零位，電機得電，但可控硅不工作，轉子不轉（相當于轉子開路），這時，用萬用表（置于直流50 V檔）測量給定板上穩壓管兩端的電壓。應為：11.5～12.5 V，若不在此范圍，需調整兩邊的分流電阻，也可以調整測速變壓器電壓，使之為11.5～12.5 V。給定板一旦調好后，只能專用，不可互換。

3 檢查、操作使用中需要特別注意的幾個問題

（1）對于“半橋逆變”自身不是閉環控制，它是通過電機的中性點閉合的。在有的塔機上，特別是以前單獨進行“串調”改造的塔機（如：我公司改造的DBQ3000和DBQ4000塔機）上，是通過電網零線形成閉合回路的。安裝接線時，工作零線務必可靠連接，并且工作零線與接地線區別開來。

（2）系統檢查前各機構必須先進行機構方面檢查，并在電氣分機構動作中做好監護工作。

（3）在安裝接線或維修更換配線時，盤面的配線的相序千萬不能顛倒，否則將燒毀可控硅和二極管。

（4）在重降區操作下降時，電機調速不要只是將操作手柄簡單平穩的推致重降和輕降的中間位置，而是操作的位置能夠滿足電機達到額定轉速為標準。

由于塔機吊著構件所處的力矩不同，特別是吊車處在較大（臨界額定）力矩時，手柄置于重降和輕降的結合點處，這時給定的制動力矩將不足以平衡構件的拖動力矩，電機將有超速下滑之勢。這種現象并不是“溜鉤”，此時電機出現異常響聲。這樣使用有損于電器元件，并且能夠加速電機的老化。

（1）給定、觸發回路決不能用搖表搖測量通斷和絕緣。

（2）用示波器檢查脈沖時，千萬不能合主電路開關，否則易燒毀可控硅及示波器，并有觸電的危險！

（3）在檢測給定板時，必須先拔出觸發板，否則，電機轉動，測得的電壓值就不準確。同時要斷開制動器的開關。

（4）該控制方式沒有反接制動功能，操作過程中不得利用打反車進行制動。

（5）吊物只要在重降區能夠下降的，嚴禁進入輕降區，驅動下降。

參考文獻

[1] 王宏程.串級調速在起重機上的應用[J].起重運輸機械，1999（1）.

[2] 63T履帶吊串級調速改造使用說明書.endprint

摘 要：近幾年電氣控制技術越來越引起了起重機廠家和用戶的高度重視，起重機的電氣控制方式也在不斷的更新變化。“串級調速”電氣控制技術，以其實現控制電機的無級調速，達到電機的平穩起動、制動，而且維修簡便、性能可靠，并且低于“變頻調速”數倍的低價，在起重機械上占據了廣闊的市場。該文較詳細的介紹了“串級調速”的原理、電氣安裝調試 以及安裝、維修 、操作使用注意事項。

關鍵詞：調速原理 調試 操作 注意事項

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0106-01

1 可控硅“串級調速”的基本原理

三相零式可控硅串級調速技術，它不用外接電阻，通過操作臺上控制主令開關電位器送出的信號改變可控硅的導通角，使電機電流與轉速跟著連續改變達到調速，可使電機從零平穩啟動和制動。

如圖1所示：電動機的轉子電壓經整流器整流成直流電壓 Ud與可控硅逆變成的電壓Uk相對接。經過電抗器進行比較，在忽略數值很小的元件壓降和轉子回路電阻的影響情況下，在電機穩定運行時，存在下列關系：

Ud=Uk ﹙1﹚

其中 Ud=2.34SU20相 ﹙2﹚

Uk=1.17U相comβ ﹙3﹚

U20相-電動機轉子開路電壓，

U相-逆變交流電源相電壓，

S-電動機轉差率，

β=實施調速的逆變控制角。

整理得到：S=U相comβ÷U20相 ﹙4﹚

由此可見：電機的轉速與可控硅的導通角存在固定對應關系，通過轉動手柄的電位器，則β角改變（30 °<β<90 °），這樣就實現了對電機速度的調節控制。

當重載下降時，通過接觸器向電動機的定子兩相通入直流。勵磁電流建立磁場，電動機在重物的拖動下切割定子磁場，產生轉子電流和制動轉矩。通過調節β角改變電壓從而改變制動轉矩，實現對“重載”下降速度的調節。同時將負載的勢能轉變成電能回饋到電網上，可節電效率達40%左右。

2 “串級調速”控制機構的電氣調試

在使用中的串級調速電氣控制，其“有源逆變器”結構有兩種。一種是“全橋逆變”，同時帶有重降控制系統，它適用于對“未勢（能）”負載（如：起升機構、動臂式的變幅機構）的控制；一種是“半橋逆變”控制，它只應用于一般負載（如：回轉機構、變幅小車機構、行走機構）。

2.1 調試前的檢查

在配線安裝完畢，準備通電前，要對所有電路、器件進行檢查。檢查電器設備及電纜接線是否正確，檢查回路絕緣是否符合要求，電器元件安裝是否牢固，接線是否松動，檢查錫焊點是否虛焊，特別是可控硅和二極管與散熱器的連接務必良好。同時檢查與電氣有關的機構固定是否可靠，制動、傳動機構及安全保護裝置是否安裝正確。

2.2 觸發脈沖的調整

斷開主回路開關，合上控制開關，操作主令，觀察各繼電器和接觸器動作是否正確。用雙跟蹤示波器來檢查脈沖，一組探頭的正極，接A相可控硅的控制極，負極接可控硅的陰極；另一組探頭的正極，接同步變壓器-a端，負極接D-端。主令在零位時，在示波器上觀察脈沖信號（β角應在30 °）；如位置不準，微調觸發板上相應電位器。當主令離開零位升至滿速時，方波漸漸左移至90°位置。同樣可檢查B、C相脈沖。

對于有重降區的，電機轉速由低到高，脈沖信號（β角）由90 °漸漸移至30 °，輕降區則從30 °漸漸移至90 °。此外，還要檢查霍而元件的供電及輸入、輸出，放大板I+與I-間的輸出。由于沒有工作電流，IN 與VSS間、I+與I-間電壓均為零。

2.3 給定板參數的調整

先將觸發板用專用引線插件引出，再合上主電路開關，操縱主令開關，使其剛剛離開零位，電機得電，但可控硅不工作，轉子不轉（相當于轉子開路），這時，用萬用表（置于直流50 V檔）測量給定板上穩壓管兩端的電壓。應為：11.5～12.5 V，若不在此范圍，需調整兩邊的分流電阻，也可以調整測速變壓器電壓，使之為11.5～12.5 V。給定板一旦調好后，只能專用，不可互換。

3 檢查、操作使用中需要特別注意的幾個問題

（1）對于“半橋逆變”自身不是閉環控制，它是通過電機的中性點閉合的。在有的塔機上，特別是以前單獨進行“串調”改造的塔機（如：我公司改造的DBQ3000和DBQ4000塔機）上，是通過電網零線形成閉合回路的。安裝接線時，工作零線務必可靠連接，并且工作零線與接地線區別開來。

（2）系統檢查前各機構必須先進行機構方面檢查，并在電氣分機構動作中做好監護工作。

（3）在安裝接線或維修更換配線時，盤面的配線的相序千萬不能顛倒，否則將燒毀可控硅和二極管。

（4）在重降區操作下降時，電機調速不要只是將操作手柄簡單平穩的推致重降和輕降的中間位置，而是操作的位置能夠滿足電機達到額定轉速為標準。

由于塔機吊著構件所處的力矩不同，特別是吊車處在較大（臨界額定）力矩時，手柄置于重降和輕降的結合點處，這時給定的制動力矩將不足以平衡構件的拖動力矩，電機將有超速下滑之勢。這種現象并不是“溜鉤”，此時電機出現異常響聲。這樣使用有損于電器元件，并且能夠加速電機的老化。

（1）給定、觸發回路決不能用搖表搖測量通斷和絕緣。

（2）用示波器檢查脈沖時，千萬不能合主電路開關，否則易燒毀可控硅及示波器，并有觸電的危險！

（3）在檢測給定板時，必須先拔出觸發板，否則，電機轉動，測得的電壓值就不準確。同時要斷開制動器的開關。

（4）該控制方式沒有反接制動功能，操作過程中不得利用打反車進行制動。

（5）吊物只要在重降區能夠下降的，嚴禁進入輕降區，驅動下降。

參考文獻

[1] 王宏程.串級調速在起重機上的應用[J].起重運輸機械，1999（1）.

[2] 63T履帶吊串級調速改造使用說明書.endprint

摘 要：近幾年電氣控制技術越來越引起了起重機廠家和用戶的高度重視，起重機的電氣控制方式也在不斷的更新變化。“串級調速”電氣控制技術，以其實現控制電機的無級調速，達到電機的平穩起動、制動，而且維修簡便、性能可靠，并且低于“變頻調速”數倍的低價，在起重機械上占據了廣闊的市場。該文較詳細的介紹了“串級調速”的原理、電氣安裝調試 以及安裝、維修 、操作使用注意事項。

關鍵詞：調速原理 調試 操作 注意事項

中圖分類號：TH21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0106-01

1 可控硅“串級調速”的基本原理

三相零式可控硅串級調速技術，它不用外接電阻，通過操作臺上控制主令開關電位器送出的信號改變可控硅的導通角，使電機電流與轉速跟著連續改變達到調速，可使電機從零平穩啟動和制動。

如圖1所示：電動機的轉子電壓經整流器整流成直流電壓 Ud與可控硅逆變成的電壓Uk相對接。經過電抗器進行比較，在忽略數值很小的元件壓降和轉子回路電阻的影響情況下，在電機穩定運行時，存在下列關系：

Ud=Uk ﹙1﹚

其中 Ud=2.34SU20相 ﹙2﹚

Uk=1.17U相comβ ﹙3﹚

U20相-電動機轉子開路電壓，

U相-逆變交流電源相電壓，

S-電動機轉差率，

β=實施調速的逆變控制角。

整理得到：S=U相comβ÷U20相 ﹙4﹚

由此可見：電機的轉速與可控硅的導通角存在固定對應關系，通過轉動手柄的電位器，則β角改變（30 °<β<90 °），這樣就實現了對電機速度的調節控制。

當重載下降時，通過接觸器向電動機的定子兩相通入直流。勵磁電流建立磁場，電動機在重物的拖動下切割定子磁場，產生轉子電流和制動轉矩。通過調節β角改變電壓從而改變制動轉矩，實現對“重載”下降速度的調節。同時將負載的勢能轉變成電能回饋到電網上，可節電效率達40%左右。

2 “串級調速”控制機構的電氣調試

在使用中的串級調速電氣控制，其“有源逆變器”結構有兩種。一種是“全橋逆變”，同時帶有重降控制系統，它適用于對“未勢（能）”負載（如：起升機構、動臂式的變幅機構）的控制；一種是“半橋逆變”控制，它只應用于一般負載（如：回轉機構、變幅小車機構、行走機構）。

2.1 調試前的檢查

在配線安裝完畢，準備通電前，要對所有電路、器件進行檢查。檢查電器設備及電纜接線是否正確，檢查回路絕緣是否符合要求，電器元件安裝是否牢固，接線是否松動，檢查錫焊點是否虛焊，特別是可控硅和二極管與散熱器的連接務必良好。同時檢查與電氣有關的機構固定是否可靠，制動、傳動機構及安全保護裝置是否安裝正確。

2.2 觸發脈沖的調整

斷開主回路開關，合上控制開關，操作主令，觀察各繼電器和接觸器動作是否正確。用雙跟蹤示波器來檢查脈沖，一組探頭的正極，接A相可控硅的控制極，負極接可控硅的陰極；另一組探頭的正極，接同步變壓器-a端，負極接D-端。主令在零位時，在示波器上觀察脈沖信號（β角應在30 °）；如位置不準，微調觸發板上相應電位器。當主令離開零位升至滿速時，方波漸漸左移至90°位置。同樣可檢查B、C相脈沖。

對于有重降區的，電機轉速由低到高，脈沖信號（β角）由90 °漸漸移至30 °，輕降區則從30 °漸漸移至90 °。此外，還要檢查霍而元件的供電及輸入、輸出，放大板I+與I-間的輸出。由于沒有工作電流，IN 與VSS間、I+與I-間電壓均為零。

2.3 給定板參數的調整

先將觸發板用專用引線插件引出，再合上主電路開關，操縱主令開關，使其剛剛離開零位，電機得電，但可控硅不工作，轉子不轉（相當于轉子開路），這時，用萬用表（置于直流50 V檔）測量給定板上穩壓管兩端的電壓。應為：11.5～12.5 V，若不在此范圍，需調整兩邊的分流電阻，也可以調整測速變壓器電壓，使之為11.5～12.5 V。給定板一旦調好后，只能專用，不可互換。

3 檢查、操作使用中需要特別注意的幾個問題

（1）對于“半橋逆變”自身不是閉環控制，它是通過電機的中性點閉合的。在有的塔機上，特別是以前單獨進行“串調”改造的塔機（如：我公司改造的DBQ3000和DBQ4000塔機）上，是通過電網零線形成閉合回路的。安裝接線時，工作零線務必可靠連接，并且工作零線與接地線區別開來。

（2）系統檢查前各機構必須先進行機構方面檢查，并在電氣分機構動作中做好監護工作。

（3）在安裝接線或維修更換配線時，盤面的配線的相序千萬不能顛倒，否則將燒毀可控硅和二極管。

（4）在重降區操作下降時，電機調速不要只是將操作手柄簡單平穩的推致重降和輕降的中間位置，而是操作的位置能夠滿足電機達到額定轉速為標準。

由于塔機吊著構件所處的力矩不同，特別是吊車處在較大（臨界額定）力矩時，手柄置于重降和輕降的結合點處，這時給定的制動力矩將不足以平衡構件的拖動力矩，電機將有超速下滑之勢。這種現象并不是“溜鉤”，此時電機出現異常響聲。這樣使用有損于電器元件，并且能夠加速電機的老化。

（1）給定、觸發回路決不能用搖表搖測量通斷和絕緣。

（2）用示波器檢查脈沖時，千萬不能合主電路開關，否則易燒毀可控硅及示波器，并有觸電的危險！

（3）在檢測給定板時，必須先拔出觸發板，否則，電機轉動，測得的電壓值就不準確。同時要斷開制動器的開關。

（4）該控制方式沒有反接制動功能，操作過程中不得利用打反車進行制動。

（5）吊物只要在重降區能夠下降的，嚴禁進入輕降區，驅動下降。

參考文獻

[1] 王宏程.串級調速在起重機上的應用[J].起重運輸機械，1999（1）.

[2] 63T履帶吊串級調速改造使用說明書.endprint