隨著人們對生產效率和產品質量要求的不斷提高，對起重機性能要求亦不斷提高。近年來，變頻調速作為一種先進的調速方法應用于起重機，能大大提高其性能。它克服了起重機傳統調速中大多存在調速范圍小、速度穩定性差、無法長時間高速下放重物等缺點，使控制電路簡單、觸點減少，從而提高整個系統可靠性。但對于吊鉤作業的電動機，由于載重下放時的特殊工作性質，使電動機處于發電狀態（即第四象限）故普通變頻器應用于起重機吊鉤作業時，必須擴大變頻器的容量和選擇適當的制動電阻（或制動單元）即使如此，對要求長時間連續100%制動的場合（如塔起重機）普通變頻器也不適合。為此我們在橋起重機中應用了內含能量再生功能的、可四象限運行的變頻器一FRA241E型變頻器。

　　1FR?A241E型變頻器的工作原理目前市場上具有全四象限運行功能的變頻器，如FR?A241E型變頻器。它是日本三菱公司專為起重機類負載設計的專用變頻器。其工作原理如所示。與其他變頻器不同，FR?A241E再生逆變型內部有兩個逆變橋。一個是普通逆變橋，完成電機運轉狀態時的逆變工作；另一個則為能量回饋橋，將電機處于發電運行狀態時所發出的電能回饋給電網。電機在不同象限工作時，兩個逆變橋的工作由變頻器自動切換，故FR?A241E型變頻器具有其他變頻器所具備的100%連續制動力矩的功能。除此之處，FR?A241E型變頻器為更適應起重機類負載的要求，設計了以下特有的功能：先進磁通矢量控制和自動調整功能通過設定先進磁通矢量控制，可以提供大的啟動轉矩和充足的低速轉矩，適用于負載變化大的場合，使電機發揮出比較大限度性能地運行。

　　當使用先進磁通矢量控制時，可以通過執行自動調整功能，自動計算電機常數。自動調整有離線和在線自動調整兩種，離線自動調整有電機不旋轉和旋轉之分。其旋轉速度特性的精度為：在線>離線（旋轉）>離線（不旋轉）>不調整。

　　工作原理圖為保證提升上限的精確定位，接觸停止控制功能使電磁制動器在電機產生保持力矩的同時制動，使上限停止時無低速抖動情況。此功能雖類似于伺服縮短功能，但時間很短。

　　基于負載的轉矩高速頻率控制功能當啟動此功能后（CS端子控制，并通過設定該端子功能）在提升重物時變頻器會首先測定電機的工作電流以判定負載的大小，然后自動調整運行頻率。

　　此功能可依負載自動改變電機的運行頻率，減小空載運行時間，從而大大提高工作效率。

　　此功能使變頻器輸出電磁制動器控制的時序，確保提升啟動時重物不會下滑。

　　淺談FR?A241E型變頻器在橋式起重機中的應用白宏偉王小宇張敏/張永停2（1.河南機電高等專科學校，2.新鄉市起重設備廠，河南新鄉453000）?A241E型變頻器內含能量再生功能，并可四象限運行，克服了普通變頻器應用于起重機吊鉤作業時的不足。

　　再生逆變電交流電抗器源變頻調速時電機的運行特性曲線圖橋式起重機控制線路原理圖?A241E型變頻器控制吊鉤交器平移電機由FRA241E型變頻電磁制動器分別由兩個變頻器的RUN端子輸出信號控制。

　　起重機工作時，先由平移電機移動吊鉤至裝載重物的位置，然后放下吊鉤裝載重物后提升。提升時變頻器先啟動并低速運行，待變頻器輸出穩定后，輸出轉矩達到負載所需的轉矩，電磁制動器得RUN信號后電松閘。電機低速運行一段時間后，經過設定的加速時間以后，進行加速運行，以達到預設的高速或中速（由變頻器檢測電機運行電流的值自動切換）。穩定運行一段距離后開始減速。當速度低于設定的剎車速度時，變頻器RUN輸出信號使電磁制動器失電制動，然后變頻器停止信號，吊鉤停穩并定位。平移電機再根據要求平移至卸載位置，放下吊鉤，此時變頻器工作在第IV象限，工作過程與上升時相似。

　　2電動機運行特性及調速特性三相異步電動機的自然特性曲線如所示。

　　電機運行分四個象限：三相異步電機的自然特性（第I象限）電機帶動重物上升。若轉子由于某種外力作用速度高于旋轉磁場的速度，則電機進入第象限運行，電機處于發電狀態（即回饋制動狀態）吊鉤放下時，電機反轉且產生反向電磁力矩，并在第i象限運行。由于重物的重力產生的外力矩與電磁矩同向，電機作加速運行，此時轉子速度超過旋轉磁場的速度（即電機的同步速度），進入第IV象限運行，電機處于發電狀態，吸收重物下降釋放的勢能，電機產生的電磁力矩與重力產生的外力矩相反。當二者大小相等時，即達到動態平衡（E點），電機拖動重物快速下降。

　　由此可見，按電機的自然特性曲線運行不能滿足平穩減速的要求。

　　變頻調速時，對于較理想的狀態，電機的運行特性曲線為一簇自然特性曲線的平移曲線，如所示。提升重物時，開始的加速過程為：一b?c一d?e一f一g?h?I一一k一l一m?nop，快到位時的減速過程則為加速過程的逆過程，電機工作在第I象限。放下重物時，加速過程為A?BC?DE一F?G?H?I一一K-L-M-N-O-P，到位時的減速過程亦為其加速過程的逆過程，電機工作在第I象限、IV象限。若加減速過程中頻率變化較小，則中的平移曲線間距很小，即加減速過程中沖擊很小，比較平穩。

　　3控制線路橋起重機控制線路原理圖如所示。

　　?A241E型變頻器控制，變鐸器控制器電機后，不論吊鉤上升或下降、空載或滿載，其運行性能均有提高，優點如下：吊鉤電機啟動運行平穩，加減速時沖擊需用振蕩較小，負載擺動減輕，安全可靠。

　　對特殊作業，如電鍍槽中零件的放入，調整吊鉤的升降速度可提高生產效率。

　　電機運行控制的元件實現了無觸點化，減少了電路的故障點，大大提高了控制器的使用壽命，降低了電器故障的維修率。

　　電機頻繁啟動后，由于電機啟動電流較小、，發熱即減小，故電機的使用壽命延長了。

　　由于電磁制動器在低速時制動，因而使沖擊減小，壽命延長，維修時間及費用大大減少。

　　由于負載下降時勢能和電能的轉化，具有節電的作用，可以降低生產成本。

　　雖然FR-A241E型變頻器控制吊鉤電機有以上優點，但由于其結構復雜，價格高于其他變頻器，如三菱公司的FR-A540型變頻器（不具有能量回饋），使其推廣和應用受到一定的局限。

　　（責任編輯呂春紅）