塔機回轉電動機機械特性的計算與應用

王鋮

摘 要：在對塔機控制系統進行設計的過程中，為了保證設計工作的效率以及質量，需要利用計算機軟件對塔機電動機機械特性進行準確計算，同時要保證圖形繪制作業的準確性，這樣才能防止在塔機運行過后塔機回轉機構調速時出現沖擊問題，確保塔機回轉系統安全穩定運行。

關鍵詞：塔機回轉電動機;機械特性;機械特性應用

文章編號：2095-4085（2020）09-0092-02

在塔機運行過程中，回轉機構是其主要工作機構之一，在塔機運行過程中，為了保證在塔機臂架加長以及起重物品重量不斷加大的情況下，塔機回轉機構仍然能夠穩定安全運行，必須采取有效措施克服在回轉機構中遇到的系統沖擊問題。而回轉機構的機械特性是影響回轉機構平穩運行的重要因素，為了對回轉機構調速中的沖擊問題進行解決，必須對回轉阻力矩、電動機機械特性以及拖動力矩進行準確計算。

1 塔機回轉電動機阻力矩

在塔機運行中回轉機構的回轉部分質量比較大，在起重過程中吊重還會產生較大轉動慣量，而從電動機到塔機臂架的回轉過程中，傳動機構減速比較大。在回轉機構運行中，塔機的臂架長度以及自身截面比很大，在回轉過程中很容易出現大幅度擺動情況。此外，回轉機構在運行過程中，坡度會隨著回轉角不斷變化，風力作用也會對回轉機構的運行穩定性產生極大影響。在對塔機回轉電動機機械特性進行計算時，需要克服回轉阻力矩，回轉阻力矩的計算公式如下。

T=T_m+T_p+T_w+T_q。

在公式中Tm表示的是回轉支承裝置的摩擦阻力矩;Tp表示的坡道阻力矩;Tw表示的是風阻力矩;Tq表示的回轉機構調速過程中產生慣性阻力矩[1]。

2 塔機回轉電動機機械特性計算

2.1 電動機的固有機械特性

在塔機回轉機構電動機運行過程中存在的固有機械特性指的是在電機運行中固有輸出轉速以及轉矩之間的物理特性。在此次研究中主要是以YZR132M2-6繞線電動機為對象對機械特性進行計算。

2.2 電動機機械特性計算

在對電動機的機械特性進行計算時，需要先對電動機的轉差率以及轉矩進行計算，具體的計算公式如下。

在公式中nS表示的同步轉速;n表示的電機轉速;Tα表示的是臨界轉矩;Sα表示的臨界轉差率。

在具體的計算中需要使用Excel表格進行計算，具體的操作過程中，在表格第一行的A列、B列、C列、D列、E列中設定轉速、轉差率、系數1、系數2以及轉矩系數。在填寫數據以及計算公式時，需要根據各列的具體要求，保證填寫準確。（1）對A列轉速進行填寫時，同步轉速為1000r/min，根據電動機的精度要求，從最高的同步轉速依次等差遞減。在研究中等差為50，輸入2個數值后，直接下拉一直到轉速設定為0。（2）對B列進行計算時，轉差率的計算公式為S=（1000-Ai）/1000。（3）對C列進行計算時，系數1=Bi/0.4427。（4）對D列進行計算時。系數2=1/Ci。（5）對E列進行計算時，轉矩系數的計算公式為：T=2×2.51/（Ci+Di）。

根據設定的Excel表格可以對電動機的機械特性進行準確計算。計算完成后，需要繪制機械特性圖。在繪制機械特性圖時，需要從以下兩方面出發，保證機械特性圖繪制質量。第一，確定數據區。在繪制機械特性圖時，要以A列中的轉速以及E列中與轉速對應的轉矩系數值為基礎進行機械特性圖繪制作業[2]。第二，確定圖表想到。在繪制機械特性圖時，可以在菜單中選擇折線圖-，在行列中選擇列-，在標題界面中將轉速確定為Y軸，將轉矩系數確定為X軸。在機械特性圖繪制中還要對坐標軸、網絡線、數據標志、圖例以及數據表等進行科學選擇。然后點擊完成。機械特性圖就可以繪制完成。

3 塔機回轉電動機機械特性應用

在對塔機回轉機構電動機機械特性應用過程中主要從以下方面出發。

（1）起動轉矩 在臨界轉差率比值不同的情況下，機械特性的差別也比較大。例如，系統負載轉矩的系數為0.8TN時，加速轉矩TR3-Tf=Jα，這種情況下，起動最大轉矩與加速轉矩之間的比較值為：β=1.5，起動最大轉矩為2.3TN，加速轉矩為（2.3-0.8）TN+1.5TN;β=2.0，起動最大轉矩為1.3TN，加速轉矩（1.3-0.8）TN=0.5TN;β=2.5，起動最大轉矩為0.7TN，加速轉矩為（1.7-0.8）TN=0.1TN。

TN表示的是電動機的額定轉矩，系數=1;TR3表示的是電動機串3段電阻機械特性的轉矩;Tf表示的系統負載轉矩;系數=0.8;T表示的是系統加速轉矩;J表示的回轉機構的轉動慣量;α表示的是角加速度。

在β=1.5時，起動轉矩比較大，而β=2.5時，比負載小時不能起動，β=2.0時，起動沖擊比較小。

（2）加速轉矩 在電動機運行時將轉子串接的電阻分為3段，可以將調速控制指令分為4級。在β值不同時，機械特性切換時的最大轉矩值以及加速轉矩也不同。而β=2.0時，機械特性切換時的最大轉矩值以及加速轉矩的最大差值為0.2，變化比較小，能夠使回轉機構平穩加速。

（3）速度分布 在對電動機的調速轉矩進行確定時，可以對電動機工作速度記性改變，在不同機械特性的不同檔位電動機的運行速度不同。具體的速度如表1所示。當β=2.0時，電動機的工作轉速分布更加合理，能夠滿足回轉機構平穩運行需求。

4 結 語

總而言之，在對塔機回轉機構電動機機械特性進行計算以及應用過程中，必須認識到電動機回轉機構的特點，對電動機固有機械特性進行準確計算，然后將電動機機械特性計算結果應用在電動機控制系統的設計中。這樣才能保證塔機回轉機構的平穩運行，確保塔機在運行中的安全性。

參考文獻：

[1]陳天惠.塔機回轉電動機機械特性的計算與應用[J].建筑機械：上半月，2008，（17）：83-86.

[2]陳天惠.變頻調速在塔式起重機回轉拖動中的應用[J].建筑機械，2011，（23）：75-78.