變頻調速節能技術在起重機械上的具體應用

韋正步

摘要：隨著工業自動化水平的不斷提高和電力電子技術的不斷發展，在工程起重機械領域變頻技術被認為是最有效的節能方式之一，變頻調速技術是能夠實現電機進行節能和調速兩種目的，使用變頻調速技術不僅能達到科學用能、節能降耗，而且能夠提高自動化水平，改善工藝。變頻調速技術對于起重機械的調速有著舉足輕重的作用。本文中介紹了變頻調速節能技術的發展歷程以及其節能的原理，還介紹了變頻調速技術在起重機械上的具體應用。

關鍵詞：變頻技術;節能技術;起重機械

由于人類的大量過度的開發，當前能源的缺乏，電力急需的問題也逐漸顯露。在近期的一篇報道中提到，我國工業用電中大約超過百分之五十的供電都被電機所消耗。尋找一個能夠將供電消耗降到最小的方法迫在眉睫，顯然變頻調速節能技術是當前最行之有效的方式。變頻調速技術就是通過微機去控制電機傳動和功率電子，這種技術也是全世界公認的最節能、最實惠、應用最廣的調速技術。以下文章討論變頻調速節能技術相關問題。

一、 變頻調速節能技術的發展進程

高性能、應用廣的調速系統在初期的時候都是直流電機，而交流電機也是存在的，不過相較于直流電機比較落后，它主要應用于不變速轉動或者是簡單的調速轉動。但隨著科技水平的不斷進步，高效的交流電機變頻系統出現了，也使得這種電機變成了主流。恒壓頻比控制是一種通過變頻器去進行維持頻率與電壓的比值處于一個恒定的狀態，但是這種控制方法有一些不利的地方。比如說，它只能運用于那些對調速要求不怎么高的情形下，這是由于其低頻時性能不好，并且會限制最大轉矩的輸出。矢量控制理論通過矢量變換的方法可以將交流電機的轉速和磁鏈密切的結合，進而可以得到類似于直流電機那樣的良好的調速功能。緊接著又有學者將矢量變換的方法完全摒棄，研究出了一種直接轉矩控制技術，可以很輕松的躲開轉子電阻中容易發生且模糊的一些參數對于磁鏈的影響。縱觀整個技術的發展過程，可以看出交流電機和直流電機都各有優缺點，隨著這兩項技術不斷地融合，變頻調速節能技術出現了，并且這種技術還在隨著時間的推移不斷的向前發展。

二、 變頻調速節能的原理

靜止式的變頻器可以分為交-直-交和交-交這樣的兩大類，其轉化方法大同小異，并且作用也是差不多的，都是為了將電機的節電程度提到最高，一般情況下，變頻調速節能可以將電機的節電率最低降到百分之12，最高可以達到驚人的百分之70。變頻調速功能還具有負載的特性，可以將電壓和頻率之間變成最好的狀態，進而使得電機一直長時間的處于一個高效但低耗能的狀態。變頻調速技術最大好處就是可以將電流對于電機的傷害降到最小，變頻調速技術可以通過空白軟啟動，將啟動時的電機性能大大的增加，從而將峰值電流以及啟動時的電流降到可能性范圍內的最小，然后去增加啟動時的轉動速度，也就耗費了更少的電流量而取得了更好、更安全的電機工作方式，這樣的變頻調速方式就是將電機節能的功能發揮到最大[1]。

三、 變頻調速技術在起重機械中的運用

根據我國的能源使用情況以及我國的國情，變頻調速技術在起重機械上已經得到了廣泛的運用，筆者近年來在檢驗工作中遇到很多不同型式的起重機械，發現它們都已經用上了變頻調速技術，它的優點是節能、啟動運行平穩、噪音小、啟停定位相對精準、具有較好的操控性等，同時延長了電機和傳動機構的使用壽命，節約使用維修成本，如圖一所示變頻控制技術在架橋用120t桅桿起重機中的應用。

在傳統的起重機械的調速方式中，大多采用的是落后的繞線式的調速方式，這種方法有著許多的缺點，以下我就列舉其中的主要幾點：

1、在低速度的情況下這種傳統的方法定位的精準度非常的低。

2、實際操作的時候按鍵十分的繁多，這也就導致了傳統方法電機電路是十分復雜的，一旦出現了一些問題很難做到輕松的自檢，還容易出現工作人員誤操作的事情。

3、傳統的調速方法中啟動時的電流十分的大，并且在低速度的狀態下轉距也會變十分的慢，對于機器的損害也就自然而然的變得大了起來，也就從而導致了電機的使用壽命十分的短暫[2]。

而使用新型的變頻調速技術不但可以將交流電和直流電的優點統統結合起來，通過交-直-交以及交-交的電流轉化方式將傳統的一些弊端在很大程度上可以完全的去除。比如說，啟動時的電流控制大小以及在低速度下的轉矩問題。

四、 起重機械中變頻調速技術的未來發展

筆者認為想要將變頻調速技術在起重機械上更好地應用，需要從根本-電機下手，只有將最新的技術融入到電機當中去，才能夠使得變頻調速技術有進一步發展。傳統的、普通的電機往往在啟動時，對于電流的控制還是不能夠精準，并且在低速度時的轉矩問題也是十分的突出，而在起重機械中對于電機的要求是更加的高的，所以就需要一個專用的電機。在未來的研發當中可以以研發專用于起重機械中的電機，電機的完美運作同時也離不開逆變器和機械轉動裝置的共同作用，所以研發可以有效運用于起重機械電機中的逆變器和機械裝置也是未來一個重要的研究方向。當然變頻調速技術也不是完美無缺的，其最大的問題就是沒有去進行劃分載荷的重量，目前主要是根據系統交出的數據進行操作，這樣會使得器械的損害程度加強，并且運行的速度和精度都會隨著時間的推移變差，所以在未來的研究中，可以關注負荷重量的變頻調速技術，設計出更加可靠、耐用并且受用的范圍更廣的起重機械中變頻調速技術。

五、 結束語

綜上所述，變頻調速技術是經過了直流電-交流電-直流與交流的混合運用，其中恒壓頻比控制的技術為變頻調速技術的出現作出了極大的貢獻，變頻調速技術在起重機械中的運用解決了傳統的調速技術的許多弊端，但它也存在缺點，在未來的研究中不容忽視，并且需要不斷改進完善變頻調速技術在起重機械中的運用，充分發輝變頻調速技術在起重機械中作用。

參考文獻：

[1]林寧. 變頻調速節能技術在起重機械上的具體運用[J]. 電子技術與軟件工程， 2018， No.136（14）：243.

[2]閆洪猛. 變頻調速技術在大型船舶起重機械中的應用[J]. 艦船科學技術， 2018， 40（24）：203-205.