一种调频施工升降机制造技术

一种调频施工升降机，包括吊笼、传动机构、导轨架，在吊笼上还安装有变频调速开环矢量控制系统，在变频调速开环矢量控制系统内设有升压变频器；磁通恒定达到设计值，即电机气隙磁场达到临界饱和状态，为了保持磁通恒定，变频器的输出电压与电机转速成正比；在磁通矢量控制下，通过变频器的制动控制逻辑直接控制电磁制动；优点是提高了电机功率及转速，从而提高施工升降机的施工效率；减小了电压压降，可省去现场升压变压器的配置；可以保证升降机运行的平稳性。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种调频施工升降机
本专利技术涉及一种施工升降设备，特别是涉及一种调频施工升降机。 技术背景随着国民经济的高速发展，施工升降机开始在越来越多的建筑领域发挥垂 巨大的作用。特别是对于大工程、高层建筑等，施工升降机的作用显得尤为重 要。然而，由于生产水平的不断进步，为了提高生产率、节约劳动时间、节省 能源，人们对升降机的性能、效率、节能要求也越来越高。目前，普通施工升 降机通常采用电机驱动，电机间的接线方式采用星型接法，电机采用开环V/F 控制系统；这种施工升降机的特点是电机总在额定功率下工作，然而，在施工 过程中，即使正常使用，施工升降机的载重量随着需要是不断变化的，当施工 升降机的载重量小于其额定载重量时，升降机的使用功率就达不到到额定功 率，而现有的施工升降机总在额定功率下工作，这在一定程度范围内浪费了能 源。如目前施工升降机通常的做法是用一台变频器驱动三台起重专用电机，这 三台电机分别通过减速机后安装在垂直的同一齿条上；电机额定电压400V，' 额定频率50Hz，采用星形接法。还有，采用开环V/F控制系统，仅靠频率到 达门槛控制制动器的启闭，在不同的载重下，难以达到平稳的起停效果，尤其是下降启动时经常有下沉的感觉。现有的施工升降机，采用开环V/F控制方式；这种施工升降机的特点是电 机总在额定功率下工作，然而，在施工过程中，即使正常使用，施工升降机的 载重量随着需要是不断变化的，当施工升降机的载重量小于其额定载重量时， 升降机的使用功率就达不到到额定功率，而现有的施工升降机总在额定功率下 工作，这在一定程度范围内浪费了能源。还有，采用开环V/F控制方法，仅靠 频率到达门槛控制制动器的启闭，在不同的载重下，难以达到平稳的起停效果， 尤其是下降启动时经常有下沉的感觉。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在不改变额定载重、额定运行速度的情况下、实 现小功率电机大功率输出、在不同载重时电机有不同的输出功率、以节省能源 且起动，停止和运行更平稳的调频施工升降机。一种调频施工升降机，包括吊笼、传动机构、导轨架，在吊笼上还安装有 改变频率、使在不同载重时电机有不同的输出功率的变频调速开环矢量控制系 统，在变频调速开环矢量控制系统内设有升压变频器；根据磁通矢量控制的原 理，变频器驱动电机时，满足下述两个公式 <formula>formula see original document page 5</formula> (l) 式中r为电机输出转矩，CT为电机的转矩系数，由电机的结构决定，0> 为电机的气隙磁通(下称磁通)，/。为电机的有功电流；<formula>formula see original document page 5</formula> (2) 式中"为变频器输出电压即电机电压，E为电机的反电动势，与电机电压U平衡， "为电机转速。从(1)式中看出，为了充分发挥电机转矩性能，必须保持磁通恒定达到 设计值(电机气隙磁场达到临界饱和状态)，这样，若在额定转速(频率)以 内，输出转矩与电机电流成正比，其连续值的上限总能达到额定转矩，实现恒 转矩输出。变频器的过载转矩能力与电机和变频器的电流过载能力相关。从(2)式看出，为了保持磁通恒定，必须保证变频器的输出电压与输出频率 成正比，否则电机将不能正常工作或不能发挥其输出性能。在电机额定电流不 变的情况下，如果提高对电机的输出电压，同时成比例地提高对电机的输出輝 率，输出转矩得到保证。这样就相当于拓展了电机的恒转矩输出范围，增大了 电机的输出功率。采用变频器，可以在连接多台并联的电机时，采用磁通矢量控制，并结合 其严密的制动控制逻辑功能，不论是上升还是下降，载重多少，都可以平稳地 起动，停止和运行。作为改进，传动系统的电机为三角形接线结构。该升降机改变传统的施工 升降机电机主要采用Y型接线的方式，而采用A型^3接线方式，使传动系统在 50 87Hz范围内具有恒定的转矩，原因如下标准的电机具有特定的额定工 作点，电机在频率额定值时产生额定转矩，而传统的电机都采用星型接线方式， 其额定频率为50Hz,由于在更高的频率下电压不再增大，因此，在频率大于 额定值时的输出转矩减少，且磁通量降低，而采用A型的接线方式时，电机频 率可为87Hz，只有当频率大于其额定频率时，其输出转矩才会减小，在50 87Hz之间，电机的输出转矩是恒定的，此时改变减速机的速比，可以达到更 高的运行速度。由于升降机采用变频调速开环矢量控制系统，在其他参数不改 变的情况下，通过改变传统的星型电机的接线方式，采用A型接线方式，使在 转矩稳定的情况下增大速度，提高电机的输出功率VI倍，即在额定载重时两 个llkw电机的输出功率为22XV5:38. lkw，完全满足载重量为2T，运行速度为36米/分钟升降机的使用要求，变频调速系统改变以往的开环V/F控制，釆 用开环矢量控制，根据P二FV，使升降机在不同载重时有不同的电机输出功率， 在不同程度上节约了能源。例如在本应用中，电机的标称额定电压为230V，额定频率为50Hz，额定电 流41A，额定转速1367rpm，额定功率11KW (电机的额定功率等于其额定电压 X额定电流X功率因数X效率X ^ ),而变频器中的电机铭牌参数改成400V， 87Hz，采用ATV71变频器驱动，进线电压400V则其恒转矩输出转速范围可提 高至2600rpm，这样电机的额定功率也增大到18. 5KW。相应地，若电机额定频率为60Hz，其恒转矩频率范围可提高至104Hz。这样，原来采用三台400V，11KW电机和减速机驱动的升降机，现在可以通 过两台230V， 11KW的电机和减速机驱动。为保持原来的线速度，需要将减速 机的减速比增加为原来的1. 7倍。作为改进，这里电机转速n又可表示为"=()丁 (3)式中s 为电机的滑差率，对变频电机，s=0.01—0.05 ' P 为电机的极对数，如1,2,3,… /为变频器的输出频率即电机频率。作为上述方案的共同改进，导轨架安装在地基上，吊笼安装在导轨架上， 在导轨架上设有齿条，传动系统包括电机、减速机构，在减速机构内设有小齿 轮，传动系统安装在吊笼的顶部，减速机构的小齿轮与导轨架的齿条啮合。本 专利技术的施工升降机，采用将传动系统安装在吊笼顶部的齿轮齿条传动机构，改 变了以往大吨位施工升降机必须采用对重的形式，既减轻了施工升降机的自身 重量，又不影响施工升降机的额定承载能力和运行速度，而且安装、拆卸、维 护过程都简单，易于操作。作为进一步改进，电机的个数为两个，功率为llkw。这改变了以往相同载 重、相同速度施工升降机必须采用3个电机(3X11KW)的形式，采用变频器 后，采用的电机厶型接法的额定电压为230V，额定频率为50Hz，额定转速为 1400转每分(经过滑差补偿到1500转每分)。用变频器控制后，在电网电压 为380V时，可以将电机的额定工作电提高到额定电压为380V,额定频率为86.6Hz，额定转速达2600转每分，额定电流不变，输出扭矩不变。这样电机 的实际可输出功率提高了近80%。原来采用三套电机和减速机的应用，现在可 以用两套驱动。作为进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调频施工升降机，包括吊笼、传动机构、导轨架，其特征在于：在吊笼上还安装有改变频率、使在不同载重时电机有不同的输出功率的变频调速开环矢量控制系统，在变频调速开环矢量控制系统内设有升压变频器；根据磁通矢量控制的原理，变频器驱动电机时，必须同时满足下述两个公式：　　　　Ｔ＝Ｃ↓［Ｔ］＊Φ↓［ｍ］＊Ｉ↓［ａ］，　　　　式中Ｔ为电机的输出转矩，　　　　Ｃ↓［Ｔ］为电机的转矩系数，由电机的结构决定，　　　　Φ↓［ｍ］为电机的气隙磁通，　　　　Ｉ↓［ａ］为电机的有功电流；　　　　Ｕ≈Ｅ＝Ｃ↓［Ｅ］＊Φ↓［ｍ］＊ｎ，　　　　式中Ｕ为变频器输出电压即电机电压，　　　　Ｃ↓［Ｅ］为电机的电动势系数，由电机的结构决定，　　　　Ｅ为绕组中的反电动势，与Ｕ相平衡，　　　　ｎ为电机的转速。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘跃进，王化龙，胡克田，
申请(专利权)人：广州市京龙工程机械有限公司，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]