本科毕业设计---基于plc控制桥式起重机变频系统的设计.doc

上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 基于PLC控制桥式起重机变频系统的设计基于PLC控制桥式起重机变频系统的设计摘要：桥式起重机作为物料搬运系统中一种典型设备，在企业生产活动中应用广泛作用显著，因此对于提高桥式起重机的运行效率，确保运行的安全可靠性，降低物料搬运成本是十分重要。传统的桥式起重控制系统主要采用继电器接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，操作复杂，故障率高。电能浪费大，效率低等缺点。针对桥式起重机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于桥式起重机控制系统上，并进行了较详细的设计。1.根据桥式起重机的运行特点，桥式起重机控制系统采用PLC控制系统、变频调速系统等组成。2.PLC系统采用三菱公司产品，能控制起重机大车、小车的运行方向和速度;吊钩的升、降方向及速度，同时能检测各个电机故障现象，减小了传统继电接触式控制系统的中间环节。减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。3. 实验表明，采用PLC该控制系统，使桥式起重机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果好明显。关键词: 可编程序控制器；变频调速；桥式起重机；电气控制系统Frequency of Bridge Crane Based on PLC Control System DesignAbstract：The bridge crane carries a kind of typical equipment in the supplies system，so it have extensive function in the activity of Producing enterprise，so it important improve the bridge crane operational efficiency，guarantee the safe reliability to be operated，reduce the cost of the supplies carrying. But the traditional bridge crane control system mainly adopts relay and contactor to control bridge crane，adopt the methods of Wire winding bunch of resistance to start and adjust speed of motor，the control system have many disadvantages， for example: dependability is bad，it is complicated to operate，fault rate is high .the electric energy is wasted greatly，efficiency is low. To the question that exist in the bridge crane control system，the Paper apply Programmable Controller and frequency converter on control system of bridge crane，have candied on deeper research . Irrelevant respects.1. According to the operation characteristic of bridge crane，bridge crane control system adopt PLC control system and frequency conversion system. 2. PLC system adopts the Mitsubishi Company Products，can control the crane cart，ear operation direction and change speed ;To rise，lower liver direction and change speed，can measure each motor trouble Phenomenon，have reduced traditional electricity-Contact-type control system of intermediate link . it reduce the hardware and control line，has improved systematic stability ，dependability greatly .3. The experimental result indicates ，adopt PLC control system ，it is reliable to make the bridge crane work，easy to use，have dynamical shown function，energy-conservation is effectual. Key words: PLC; frequency conversion; bridge crane; electrical control system目录1 绪论.11.1桥式起重机的概述.11.2 桥式起重机的发展趋势.21.3 课题研究的目的和意义及基本参数.32 变频调速控制技术的基本原理.52.1变频调速原理简介.52.2 变频器简介.82.2.1变频器的主电路.82.2.2变频器的控制电路.92.2.3现在变频调速的控制方法.102.3 凸轮控制器简介.112.3.1 凸轮控制器的结构.112.3.2凸轮控制器控制电路.122.4 主令控制器简介.143 桥式起重机系统总体方案设计和部件选用.153.1 系统总体方案设计.153.2电机的选用.153.2.1变频调速对电机的要求.163.2.2变频起重机系统中电机的选型.163.2.3电机冷却.163.2.4计算及电机的选取.173.3 变频器的选用.203.3.1变频器选型.203.3.2变频器选择及电流验证.203.4 常用辅助件的选择.224 PLC在桥式起重机变频控制系统的应用.254.1本系统中可编程控制器的选择及其特点.254.1.1 PLC概述.254.1.2 PLC 系统选择型三菱FX2N48ER.254.1.3三菱FX2N系列PLC特点及主要硬件介绍.254.2变频调速起重机控制系统设计.274.2.1系统控制的功能和要求.274.2.2控制系统的I/O点及地址分配.275桥式起重机变频控制系统软件设计.295.1系统的控制程序设计.295.1.1主钩和副钩起升机构的控制程序及梯形图.295.1.2大车和小车运行机构的控制程序及梯形图.325.1.3系统抗干扰措施.345.2 PLC与变频器的通信接线图.35附录.36总结.37致 谢.38参考文献.3937上海第二工业大学本科毕业设计（论文）1 绪论1.1桥式起重机的概述起重机是一种用来起重与空中搬运重物的起重运输机械，广泛应用于工矿企业、车站、港口、仓库、建筑工地等部门。它对减轻工人劳动强度、提高劳动生产率、促进生产过程机械化起着重要作用，是现代化生产中不可缺少的工具。根据其运动形式不同，分为桥式类起重机与臂架式旋转起重机。桥式类起重机又分为通用桥式起重机、冶金专用起重机、龙门起重机与缆索起重机等。通用桥式起重机是机械制造工业和冶金工业中最广泛使用的起重机械，又称“天车”或“行车”，它是一种横架在固定的跨间上空用来吊运各种物件的设备。桥式起重机按起吊装置不同，可分为吊钩桥式起重机、电磁盘桥式起重机和抓斗桥式起重机等等。其中以吊钩桥式起重机应用最广。本章以吊钩桥式起重机的电气设备进行讨论与分析。1、桥式起重机的结构桥式起重机一般由桥架(又称大车)、装有提升机构的小车、大车移行机构、操纵室、小车导电装置(辅助滑线)、起重机总电源导电装置(主滑线)等部分组成。图1-1为桥式起重机总体示意图。 图1-1桥式起重机整体示意图1-驾驶室2-辅助滑线3-磁力控制器4-起重小车5-大车拖动电动机6-端梁7-主滑线8-主梁9-电阻箱1.2 桥式起重机的发展趋势起重机作为一种古老的机械，时至今日，在其承载结构、驱动机构、取物装置、控制系统及安全装置各方面都有了很大的发展，其设计理论、制造工艺。检测手段等都逐渐提出新的使用要求，起重机的种类、形式也需要相应地发展和创新，性能参数也需要不断变化与提高。由于现代设计方法的建立和计算机辅助设计手段的应用，使起重机设计思维观念和方法有了进一步的更新。因此，起重机将向现代化、智能化、更安全可靠的方向发展。当今，起重机发展的主要趋势有以下几点：1.向大型化、高效率化发展。目前，世界上最大的浮式起重机起重重量达6500t，最大的履带起重机起重重量为3000t，最大桥式起重机起重重量为1200t。带式输送机最大带宽达3.2m，输送能力最大为3.7t/h，单机最大输送距离超过30km。自动化立体库堆垛机最大运行能力为240m/min。2.向自动化、智能化、集成化和信息化发展。机械技术和电子技术相结合，将先进的微电子技术、电力电子技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现自动化和智能化，以适应多批次少批量的柔性生产模式。目前已经出现了能自动装卸物料、有精确位置检测和自动化过程控制的桥式起重机。起重机上还装有微机自诊断监控系统，对于自身的运行状态进行监测和维护。3.向成套化，系统化和规模化发展。将各种起重运输机械的单元组合为成套系统，加强生产设备与物料搬运机械的有机结合，提高自动化程度，改善人机系统。重点发展的有港口散料和集装箱装卸系统、工厂生产搬运自动化系统、自动化立体仓库系统、商业货物配送集散系统、交通运输部门和邮政部门邮件的自动分拣与搬运系统等。4向模块化、组合化、系列化和通用化发展。许多通用起重运输机械是成系列成批量的产品。为了降低制造成本，提高通用化程度，可采用模块组合的方式，用较少规格的零部件和各种模块组成多品种、多规格和多用途的系列产品，充分满足各类用户的需要。也可使单件小批量生产起重运输机械的方式改换成具有相当批量和规模的模块生产，实现高效率的专业化生产。5向小型化、轻型化发展。有相当数量的起重运输机械作业并不十分频繁。为了考虑综合效益，要求这部分起重运输机械尽量减少外形尺寸，简化结构，降低造价和使用维护费用，按最新设计理论开发出来的这类设备比我国用传统理论设计的同类产品自重轻20。由于自重轻、轮压小、外形尺寸小，使结构的建造费用和起重机运行费用也大大减少。6采用新理论、新方法、新技术提高设计质量。通过计算机模拟与仿真，开展对起重运输机械载荷变化规律、动态特性和疲劳特性的研究，寻求参数与机种的最佳匹配与组合；开展对可靠性的试验研究，全面采用极限状态设计法、概率设计法和可靠性设计等，利用CAD提高设计效率与质量，与计算机辅助制造系统相衔接，实现产品设计与制造一体化。7用新结构、新部件、新材料和新工艺提高产品性能。结构方面采用薄壁型材和异型钢，减少结构的拼接焊缝，采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和美化外形。在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构，以焊代铸，采用机电液一体化技术，提高使用性能和可靠性。开发性能好、成本低、可靠性高的调速系统和电控系统。今后还会更加注重起重运输机械的安全性，重视司机的工作条件。桥式起重机是桥架式起重机的一种，它依靠升降机构和水平运动机构在两个互相垂直的方向运动，能在矩形场地及上空完成操作，是各种生产企业广泛使用的一种起重运输设备。它具有承载能力大、可靠性高、结构相对简单等优点，随着经济建设的发展，用户对起重机的性能要求越来越高，而早期的起重机已无法满足要求，因此需要对起重机的控制方式进行改进，满足工业生产的需要。 1.3课题研究的目的和意义近年来，随着计算技术和电力电子器件的迅猛发展，同时也带动电气传动和自动化控制领域的发展。其中，具有代表性的交流变频调速装置和可编程控制器获得了广泛的应用，为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机应用提供了有利条件。变频技术的运用使得起重机的整体特性得到较大提高，可以解决传统桥式起重机控制系统存在的争夺问题，变频调速以其可靠性好、高品质的调速性能、节能效益显著的特性在起重机运输机械行业中具有广泛的发展前景。变频调速装置的先进性能特别适用于起重机的恶劣工况，对改善起重机的调速性能，提高工作效率和功率因素，减小起制动冲击以及增加起重机使用的安全可靠是非常有益的。相对发达国家而言，我国的相关技术水平差距较大，主要技术难度体现在：起重机对电控系统运行的稳定性和可靠性要求越来越高，起重机的起重量及运行速度等技术参数越来越大，起重机的自动化程度越来越高，起重机对管理和通讯的性能要求越来越严格。为此，有必要对桥式起重机电控系统进行开发应用。由变频器构成的交流调速系统可取代直流调速系统，是随着计算机技术特别是大规模集成电路制造技术不断发展的必然结果，符合起重机的发展趋势，适合发展大起重量得起重机；提高工作速度、扩大调速范围；提高金属结构、机构和电气设备的可靠性和使用寿命；改善司机操作条件，保证作业安全，提高自动化控制程度和扩大远距离控制系统的使用范围。本课题桥式起重机基本参数：该机的起重量为20/5吨，其跨度(L)为19.5m主钩起升速度为7.5m/min，副钩起升速度为15m/min。大车运行速度为75m/min，小车运行速度为45m/min。2 变频调速控制技术的基本原理2.1变频调速原理简介异步电动机的转速公式为:n=(1-s) (2.1)其中： n-异步电机的转速，单位为r/min； f-定子的电源频率，单位为Hz； s-电动机的转速滑差率； p-电动机的极对数。由上式（2.1）可知，如果改变输入电动机的电源频率f，则可相应改变电动机的输出转速。在电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极磁通量为额定值不变。磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费；若要增大磁通，又会使磁通饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因为绕组过热而损坏电动机。对于直流电动机来说，励磁是独立的，所以只要对电枢反应的补偿合适，保持不变是很容易做到的。在交流异步电动机中，磁通是定子和转子合成产生的。三相异步电动机每相电动势的有效值是：=4.44 （2.2）式中： -气隙磁通在定子每相中感应电动势有效值，单位为V； -定子频率，单位为Hz； -定子每现绕组串联匝数； -与绕组结构有关的绕组系数； -每极气隙磁通量，单位为wb； 由公式可知，只要控制好和便可以控制磁通不变，需要考虑基频（额定频率）基频以下和基频以上两种情况：1、 基频以下调速即采用恒定的电动势。有上式（2.2）可知，要保持不变，当频率从额定值向下调节时，必须同时降低，使/=常数，即采用电动势与频率之比恒定的控制方式。然而，绕组中的感应电动势是难以控制的，当电动势较高时，可以忽略定子电子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压，则得 /=常数。 （2.3）这是恒频率比的控制方式。在恒频率比条件下改变频率时，我们能够证明：机械特性基本上是平行下移的，如图2-1所示。图2-1 基频以下调速时的机械特性这和他励直流变压调速的特性相似，所不同的是，当转矩增大到最大值以后，特性曲线就折回来了。如果电动机在不同转速下都具有额定电流，则电都能在温升允许条件下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化，所以转矩也恒定。根据电机与拖动原理，在基频以下调速属于“恒转矩调速”的性质。在低频时，和都较小，定子阻抗压降所占的分量都比较显著，不能再忽略。这时，可以人为的把电压抬高一些，以便近似的补偿定子压降。带定子压降补偿的恒功率比控制特性为2线，无补偿的为1线。如图2-2所示：图2-2 恒压频比控制特性2、 基频以上调速在基频以上调速时，频率可以从往上增高，但电压不能超过额定电压，最多只能保持=。由式2.2可知，这将迫使磁通随频率升高而降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。在基频以上变频调速时，由于电压=不变，我们不难证明当频率提高时，同步转速随之提高，最大转矩减小，机械特性上移，如图2-3所示。图2-3 基频以上调速时的机械特性由于频率提高而电压不变，气隙磁动势必然减弱，导致转矩减小。由于转速升高了，可认为输出功率基本不变。所以，基频以上变频调速属于弱磁恒功率调速。把基频以下和基频以上两种情况结合起来，可得图1-4所示的异步电动机变频调速控制特性。图2-4 异步电动机变频调速控制特性应该注意，以上分析的机械特性都是在正弦电压供电下的情况。如果电源含有谐波，将使机械特性受到扭曲变形，并增加电机只能中的损耗。因此在选购变频器时，变频器输出的谐波越小越好。2.2 变频器简介2.2.1变频器的主电路这里主要介绍电压源型交-直-交变频器主电路的基本结构如图2-5所示。图2-5变频器主电路（1）电力电子开关器件电力半导体器件己经历了以晶闸管为代表的分立器件，以可关断晶闸管(GTO)，巨型晶体管(GTR)，功率MOSFET、绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的功率集成器件(PID),以智能化功率集成电路(SPIC)，高压功率集成电路(HVIC)为代表的功率集成电路(PIC)等三个发展时期。从晶闸管发展到PID, PIC通过门极或栅极控制脉冲可实现器件导通与关断的全控器件。在器件的控制模式上，从电流型控制模式及发展到电压型控制模式，不仅大大降低了门极(栅极)的控制功率，而且大大提高了器件导通与关断的转换速度，从而使器件的工作频率不断提高。在器件结构上，从分立器件发展到由分立器件组合成功率变换电路的初级模块，继而将功率变换电路与触发控制电路、缓冲电路、检测电路等组合在一起的复杂模块。（2）整流电路一般的三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成。它的主要作用是对工频的外部电源进行整流，并给逆变电路和控制电路提供所需要的直流电源。整流电路按其控制方式，可以是直流电压源，也可以是直流电流源。（3）逆变电路逆变电路是利用六个半导体开关器件组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中的主开关元器件的通与断，得到任意频率的三相交流电输出。它的主要作用是在控制电路的控制下，将平滑电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，它被用来实现对异步电动机的调速控制。2.2.2变频器的控制电路变频器控制电路包括主控电路、信号检测电路、门极驱动电路、外部接口电路以及保护电路等几个部分，是变频器的核心部分。控制电路的优劣决定了变频器的优劣。控制电路的主要作用是完成对逆变器开关控制、对整流器的电压控制以及完成各种保护功能。现代通用变频器都是数字式控制的，微处理器（CPU）是控制电路的核心器件，它通过输入接口和通信接口取得外部控制信号，通过检测电路取得输出电压、电流、温度等运行参数，根据设置的运行方式，进行U/f控制或者矢量控制，将控制命令传送给SPWM（以逼近正弦波形为特征的交流脉宽调制也称正弦脉宽调制）控制集成电路，去触发逆变器。微处理器的控制程序存储在存储器中，用户通过参数设置可以改变程序的计算参数和机构。 变频器的控制接口（包括模拟量输入输出接口和开关量输入输出接口）用于变频器与外部交换信息。开关输入接口接收外部的逻辑控制命令，开关输出接口向外部发出变频器运行、故障等状态信号；模拟量输出接口向外部提供变频器的频率、电流等运行参数。变频器的通信接口提供以通信方式与外部其他设备交换信息的功能，它的作用与控制接口类似，但允许数量更多的信息交换。有的变频器把通信口作为标准配置，有的则提供模块形式的可选件，通信模块插在总线接口槽内，与数据总线连接。2.2.3现在变频调速的控制方法交流电机的控制远比直流电机复杂的多。在传动控制领域，电机转矩的控制精度、动态转矩的控制等都会对运动的稳定性和系统跟踪误差产生较大的影响。目前实用的交流调速系统的控制方法有以下几种：（1）恒压频比控制（V/F控制） V/F控制是交流电机最简单的一种控制方法，通过控制过程中始终保持V/F为常数，保证转子磁通的恒定。然而V/F种子是一种开环控制方式，速度动态特性差，电机转矩利用率低，控制参数（如加/减速度等）还需要根据负载的不同来进行相应的调整，特别是低速时由于定子电阻和逆变器等的开关延时的存在，系统可能会发生不稳定现象。（2）转差频率控制 转差频率控制引入可速度闭环，使转速变化频率与实际转速同步上升或降落，与V/F控制相比，更容易使系统稳定。但是转差频率控制并未能实施对电机瞬间时转矩的闭环控制，而且动态电流相位的延时会影响系统的实际动态响应。（3）矢量控制 矢量控制通过坐标变换将交流异步电机模型等效为直流电机，实现了电机转矩和电机磁通量的解耦，达到对瞬时转矩的控制。磁场定向控制有两种方法：磁通直接反馈型和磁通前反馈型。目前，实用中较多采用后者，又称为转差率矢量控制，由于其没有实现直接磁通的闭环控制，无需检测出磁通，因而容易实现。但是控制器的设计在某种程度上依赖与电机的参数，为了减少控制上对电机参数的敏感性，已经提出了许多参数识别、参数补偿和参数自适应方案，有些收到了良好的效果。 桥式起重机中应用的变频器的型号见3.3章节。2.3 凸轮控制器简介2.3.1 凸轮控制器的结构凸轮控制器从外部看，由机械结构、电气结构、防护结构等三部分组成。其中手柄、转轴、凸轮、杠杆、弹簧、定位棘轮为机械结构。触头、接线柱和联板等为电气结构。而上下盖板、外罩及灭弧罩等为防护结构。图2-2为凸轮控制器的结构原理图。当转轴在手柄扳动下转动时，固定在轴上的凸轮同轴一起转动，当凸轮的凸起部位支住带动动触点杠杆上的滚子时，便将动触点与静触点分开；当转轴带动凸轮转动到凸轮凹处与滚子相对时，动触点在弹簧作用下，使动静触点紧密接触，从而实现触点接通或断开的目的。图2-6凸轮控制器的结构原理图 (a)整体结构图(b)某一层凸轮结构图(c)结构原理图1-静触点2-动触点3-触点弹簧4-复位弹簧5-滚轮6-绝缘方轴7-凸轮8-灭弧及灭弧罩9-联板10-手轮2.3.2凸轮控制器控制电路图2-3为KT10-25J/1、KT14-25J/1、KT10-60J/1、KT14-60J/1型凸轮控制器原理图，用来控制起重机平移机构或提升机构的电动机。图2-7为KT型凸轮控制器原理图1、控制电路分析由图2-7可知，凸轮控制器SA在零位时有9对常开触点，3对常闭触点。其中4对主触点用于电动机正反转控制;另5对主触点用于接入与切除电动机转子不对称电阻。控制器3对常闭触点用来实现零位保护、并配合两个运动方向的行程开关， SQl. SQ2来实现限位保护。控制电路设有过电流继电器KAI-KA3实现电动机过电流保护，紧急事故开关QS3实现事故保护，操纵室顶端舱口开关SQ4实现大车顶上无人且舱口关好才可开车的安全保护等。凸轮控制器是桥式起重机的主要电气控制设备，电动机的起停、调速、反向及正反转的联锁等功能都由凸轮控制器完成。目前应用较多的是KT10、KT12及KT14型，额定电流有25A和60A两种。一般20/5吨桥式起重机所用的凸轮控制器由三台KT12-25J/1凸轮控制器分别控制大车、小车及吊钩电动机。凸轮控制器有电动机工作电源供给部分、电阻器切换部分和安全保护部分。这三部分分别由凸轮控制的12对触点进行控制，其中4对为电源控制用，5对为电阻切换用，2对起限位作用，还有1对为零位控制安全保护作用。轮控制器按重复短时工作制设计，其通电持续率为25%。如用于间断长期工作制时，其发热电流不应大于额定电流。凸轮控制器技术数据见表1。表1 KT14系列凸轮控制器主要技术数据型 号额定电压/V额定电流/A位置数最大功率/KW额定操作频率/次/h最大工作周期/min左右KT14-25J/138025551160010KT14-25J/2552*5.5KT14-25J/3115.5KT14-60J/160553060010KT14-60J/2552*11KT14-60J/3552*11凸轮控制器的功能：l 控制电动机的启动与停止。l 改变电动机的运动方向。l 控制电阻器来限制电动机的启动电流并获得较大的启动转矩。l 切换电阻器的电阻值调节电动机的转速。l 可以适应起重机所要求的频繁启动与变速要求l 可以防止起重机运动机构超过极限位置l 保证在零位启动根据20/5T桥式起重机特点及电动机的因数，故选用型号为KT14-25J/1的凸轮控制器。2.4 主令控制器简介主令控制器是按照预定程序用以频繁切换复杂的多回路控制电路的主令电器。主要用作起重机、轧钢机及其它生产机械磁力控制盘的主令控制。主令控制器的结构与工作原理基本上与凸轮控制器相同，也是利用凸轮来控制触点的断合。主令控制器由触点、凸轮、定位机构、转轴、面板及支承件等部分组成。桥式起重机中常用的主令控制器有LK16、LK18系列。其技术数据为：交流50HZ，额定工作电压380V及直流220V一下；额定发热电流10A；额定操作频率1200次/h；LK18在380V电压，接通电流26A，=0.7,分断电流2.6A，=0.4时，电寿命为100万次。图2-4所示为LK18系列主令控制器的外形图。图2-4主令控制器示意图根据20/5T桥式起重机特点及电动机的因数，故选用型号为LK18-10/1102的主令控制器。3 桥式起重机系统总体方案设计和部件选用3.1 系统总体方案设计控制系统由继电器控制改为PLC控制，各机构调速均采用变频调速。由于各机构的特点不同，对调速要求也不相同。系统结构图如图3.1所示。图3-1 系统结构图下面分别对各机构调速控制进行说明。1、起升机构起升机构属位能负载机构。不但要求高的转速及起制动的控制精度。而且对转矩控制要求严格。主起升和副起升两台电动机各自使用一个变频器。变频器的选择，应以选择变频器的额定电流为基准，一般以电动机的额定电流，负载率。变频器运行的效率为依据。通过计算，变频器的额定电流为电动机额定电流的1.2倍以上。 2、运行机构大车运行机构二台电动机用一个变频器；考虑到运行机构的工作频率较少，为节省成本，在调速中运行机构共用一台变频器。变频器的选择，一般以电动机的额定功率作为选择的依据。通常选额定功率大一级的变频器。运行机构的起动时间应尽量符合实际需要，起动迅速而平稳;机构的电气制动方式必须着重考虑。对不同的工况，可选择自由制动方式与强制制动方式。在运行机构正常停止时，可选用自由停止方式，其停止时间可按实际生产中的运行情况设定，以尽量满足司机操作桥式起重机的需要为主。为保证起升机构起动时具有足够大的起动转矩，可以通过设定机械制动器的打开时间、变频器的最低运行频率、运行电流之间的关系，以满足机构负载特性的要求。3.2 电动机的选用3.2.1 变频调速对电动机的要求采用变频调速时，由于变频器输出波形中高次谐波的影响以及电动机转速范围的扩大产生了一些与在工频电源下传动时不同的特征。主要反映在功率因数、效率、输出力矩、电机温升、噪音及振动等方面。随着高开关频率的工GBT等电力电子器件的使用、PWM调制、矢量控制、增强型V/f控制方法的应用、使变频器输出波形、谐波成份、功率因数及使用效率得到了很大的改善，有效地提高了变频控制电机的低速区转矩。同时由于变频控制软件的优化使用，使电动机可以避开共振点，解决了系统在大调速区间内可能发生的共振问题。目前，变频器己经发展到除非有超同步调速的要求或呈1:20以上的大速比，一般无须选用变频专用电机作变频系统的电动机。现在国内推出的变频专用电动机由普通电机加独立风扇组成，以解决电动机在低速运转过程中自冷风扇风量不足而引起的电动机过热问题。3.2.2 变频起重机系统中电动机的选型起重机起升和运行机构的调速比一般不大于1:20，且为断续工作制，通常接电持续率在60%以下，负载多为大惯量系统。严格意义上的变频电机转动惯量较小，响应较快，可工作在比额定转速高出很多的工况条件下，这些特性均非起重机的特定要求。普通电机与变频电机在不连续工作状态下特性基本一致;在连续工作时考虑到冷却效果限制了普通电机转矩应用值，普通电机仅在连续工作时的变频驱动特性比变频电机稍差。3.2.3 电动机的冷却一般变频器在调速比为1:20的范围内能确保起重机上普通电机有150%的过载力矩值。此外，起重机电机多用于大惯量短时工作制，通常不工作时间大于或略小于工作时间。电机在起动过程中可承受2.5倍额定电流值，远大于变频起动要求的1.5倍值，运行机构的电机在以额定速度运行时电机通常工作在额定功率以下，因此高频引起的1.1倍电流值可不予考虑。但若电机要求在整个工作周期内在大于1:4的速比下持续运行则必须采用他冷式电机。3.2.4 计算及电机的选取根据书上及网上所查得的有关本课题所需数据如下：小车车轮直径：315mm 大车车轮直径：630mm起重机总重：28.6T 小车自重：7.6T吊钩自重：500kg 小车运行摩擦阻力系数=0.0085大车运行摩擦阻力系数=0.007计算如下：1、主起升机构：（1）初选电动机 根据电动机样本，选用YZR225M-8电动机，当S3，时，电动机允许功率为26KW。 （2）电动机的过载校验按电动机转矩允许的过载系数2.8，对绕线式转子电动机，H=2.1 所以， 根据规定,，CZ=150,此时24.096KW，即22.18KW<24.096KW所以电动机校验通过。2、副起升机构：（1）初选电动机 根据电动机样本，选用YZR180L-8