一、概述

　　塔式起重機是建筑工地上應用得十分廣泛的一種起重機械，傳統的控制方式多采用交流繞線式電機串電阻的方法啟動和調速。由于長期重載運行，頻繁正、反轉，沖擊電流很大，再加上有些場合工作環境差，電機的滑環、炭刷及接觸器經常損壞，接觸器的觸頭燒毀、炭刷冒火、電機及電阻燒毀現象時有發生，線路復雜，回轉機構的軸承經常需要更換，由于主卷揚機構大多是由兩個電機工作在一個軸上，高速電機處于工作狀態、則低速電機處于制動狀態，始終處于一個工作、一個制動的矛盾中，在由快速向慢速轉換時機械沖擊大，經常發生打齒現象，曾經出現過貨物已經定位，工人已經扶住纜繩，再由快速向慢速切換時，發生打齒現象，慢速電機制動失靈，非常危險。偶爾也會出現折軸的現象，故障率較高，對生產影響很大，維修量及維護費用也很高。

　　由于異步電機有著無可倫比的優點：結構簡單堅固、價格便宜、易于維護，因此采用變頻器拖動三相異步電機的控制方式取代傳統調速方式，可以從根本上解決天車故障率高的問題，而且技術先進、節能顯著，是塔式起重機理想的傳動控制裝置。

　　二、工作原理

　　1.大車運行機構：用于拖動整臺起重機順著工地做“橫向”運動，由電動機、制動器、減速裝置和車輪組成。

　　2.小車運行機構：用于拖動吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運動，也由電動機、制動器、

　　減速裝置和車輪組成。

　　3.提升機構：用于拖動重物做上升或下降的起升運動，由電機、減速裝置、卷筒和制動

　　器組成。大型起重機(超過10噸)有兩個起升機構：“主鉤”和“副鉤”，通常“主鉤”和“副鉤”不能同時起吊貨物。

　　4.回轉機構：拖動橋臂以軸為中心做旋轉運動，由于防止跑偏，通常由雙電機、減速機

　　構、制動器組成。

　　三、系統配置

　　在QTZ起重機中，起重量為8噸，提升機構采用Y200L-4型異步電機，功率30KW，轉速1500rpm;小車采用Y112M-4型異步電機，功率4KW，轉速1500rpm;回轉機構采用Y112M-4型異步電機，功率4KW轉速1500rpm，控制系統中，PLC主要功能是接受控制臺的指令，并檢測各種傳感器的信號，執行預先設定好的程序步驟;變頻器的主要功能是接受PLC指令，按照程序命令調整電機的速度。

　　1：主要技術原理

　　(1)采用全數字速度傳感器閉環矢量控制，使系統調速范圍寬、調速精度高。變頻器在低頻運行時，也保證有180%以上額定力矩輸出。最大轉矩為額定轉矩的2倍，矢量控制實現的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產生磁場的電流分量(勵磁電流)和產生轉矩的電流分量(轉矩電流)分別加以控制，并同時控制兩分量問的幅值和相位，即控制定子電流矢量，這種控制方式稱為矢量控制方式。這樣就可以將一臺三相異步電機等效為直流電機來控制，因而獲得與直流調速系統同樣的靜、動態性能。

　　2：使用變頻時注意事項：

　　2.1回轉系統：

　　主要特點：多采用分別拖動方式(即有兩臺電機拖動)，調速范圍一般為6：1范圍內;改造方案：采用變頻專用電機，兩臺電機使用兩臺變頻器，采用ALPHA6000s系列，可以采用阿爾法先進的主從控制，使控制精度更精確。

　　具有領先的阿爾法主/從控制功能的變頻器使兩臺牽引電機的負荷平衡。ALPHA6000s系列是采用磁通矢量控制的新一代變頻器，可在0.5Hz時產生180%Me轉矩，只需輸入電機名牌數據，系統通過自動建立精確的電機模型，在得到準確的轉子速度信號后作為速度環的反饋信號，能夠精確控制鼠籠電機的速度和轉矩。ALPHA6000s系列變頻器程序具有獨特的主/從控制，從變頻器通過輸入輸出口與主變頻器通信，實時跟蹤主變頻器的速度、轉矩和其他故障信息，保證了兩電機負載均衡和安全運行。

　　2.2小車拖動系統：

　　主要特點：只用一臺變頻器，由于行程較短，故調速范圍較小，一般范圍在4：1。拖動方案：采用變頻專用電機，變頻器型號選擇ALPHA6000s系列

　　2.3制動方式

　　制動方法采用直流制動、再生制動和機械制動相結合的方法：

　　A、首先通過變頻調速系統的再生制動和直流制動把運動中的回轉或小車的轉速迅速而準確地降為“0”，待電磁制動器將軸抱住后再取消運行信號;

　　B、小車使用的變頻器，由于再生制動僅出現在降速過程中，再生電能通過制動電阻消耗掉即可。但對于回轉機構使用的變頻器，由于所需要的制動電阻容量較大，非但體積大，產生的熱量也很大，建議常備用。

　　C、防止溜鉤：在電磁制動器抱住之前和松開之后，極容易發生重物自由落體下滑現象，

　　防止溜鉤現象應該注意的主要問題是：

　　(1)電磁離合器在通電到松開(或從斷電到抱住)大約需要時間0.6秒左右(根據型號大小而定)

　　(2)重物升降的控制邏輯

　　主鉤升降控制電路簡圖

　　四、系統優點

　　1)一體化方案：采用電動機驅動與起重邏輯控制有機結合的方式，省去了原系統中的PLC，減少潛在故障點，簡化系統接線、調試簡單靈活，代表未來起重機控制的發展方向;

　　2)寬電壓設計更能滿足惡劣的電源環境

　　3)起重機專業邏輯設計：集多年起重機行業設計的經驗，設計了專家級、廣泛應用的起升機構的控制和安全邏輯，包括時序配合、防溜鉤、等功能，為配套客戶提供完美的解決方案;

　　4)在采礦、冶金、筑路行業的上料系統有專門的定長設計，使控制更安全可靠。

　　精確的力矩控制:失速防止功能、故障復位再試功能;加裝應用旋轉編碼器ALPHA6900可實現全頻域磁通電流矢量控制，在0.5Hz使電機保持150%輸出轉矩。