摘要： 探討了變頻調(diào)速在起重機(jī)各機(jī)構(gòu)應(yīng)用的特點(diǎn)，分析了變頻器的機(jī)理及其對(duì)機(jī)上其它電氣設(shè)備不同的影響程度，提出一些對(duì)策，以提高起重機(jī)電控系統(tǒng)的可靠性。

1 引言
交流變頻調(diào)速在起重機(jī)各機(jī)構(gòu)上已大量應(yīng)用，而變頻器整流電路和逆變電路中主要使用的是半導(dǎo)體開關(guān)器件，其輸入輸出的電壓和電流中除了基波成分外還含有一定的高次諧波，這些高次諧波將給起重機(jī)上集成在一起的其它電氣設(shè)備帶來(lái)不同程度的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使這些電氣設(shè)備不能正常工作，甚至誤動(dòng)作，這樣會(huì)降低起重機(jī)整機(jī)的可靠性，危及設(shè)備和人身安全。

2 變頻器對(duì)其它電氣設(shè)備的影響種類
變頻器產(chǎn)生的高次諧波對(duì)其他電氣設(shè)備產(chǎn)生的負(fù)面影響分三種。
2.1 引起電網(wǎng)電源波形畸變
起重機(jī)上常用的電壓源型變頻器，其輸入電路一側(cè)是交-直流電源轉(zhuǎn)換的整流電路，由于整流電路的直流電壓是在被平滑電容濾波之后輸出給后續(xù)電路，所以電源供給變頻器的電流實(shí)際上是平滑電容的充電電流(見圖1)。由于存在內(nèi)部阻抗，當(dāng)變頻器供電的電源容量越大，變頻器輸入電流的波形就越陡峭，而輸入電壓的波形畸變則越小；電源容量越小，則電流波形越平緩，而電壓的波形畸變則越大。
由于電源電流和電壓的波形畸變，將對(duì)起重機(jī)主電機(jī)、抱閘推桿電機(jī)、接觸器、繼電器、直流電源等設(shè)備產(chǎn)生過(guò)熱、噪聲和振動(dòng)，影響它們的使用壽命與動(dòng)作準(zhǔn)確性。

2.2 產(chǎn)生無(wú)線電干擾電波(無(wú)線電波噪聲）
現(xiàn)在使用的變頻器大多采用PWM控制方式，逆變后的變頻器輸出電流波形模擬接近正弦波，可使電動(dòng)機(jī)平滑運(yùn)行并減少由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化和電流波動(dòng)引起的能量損失。但由于在采用PWM控制方式時(shí)逆變電路中半導(dǎo)體開關(guān)器件以相當(dāng)高頻率(大于4MHz)進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，在變頻器的輸出電壓和輸出電流中含有高次諧波，這些高次諧波的最高頻率可達(dá)20MHz，并通過(guò)靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)而成為電波噪聲。電波噪聲包括傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲，前者通過(guò)電源導(dǎo)線傳播，后者由輻射至空中的電磁波和磁場(chǎng)直接傳播。
傳導(dǎo)噪聲是由于輸出電壓高頻脈沖dV/dt造成的，它會(huì)使主電機(jī)絕緣惡化；會(huì)與機(jī)械軸系發(fā)生共振;會(huì)加大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸頭兩端、軸與軸承間的軸電壓，通過(guò)油膜放電使軸和軸承提前損壞。傳導(dǎo)噪聲可干擾PLC正常工作，可使負(fù)荷限制器誤差更大，使電子式接近開關(guān)、光電開關(guān)誤動(dòng)作。
變頻器的高頻電磁波輻射噪聲大部分集中在150kHz～1.5MHz頻段，會(huì)對(duì)起重機(jī)通訊用的無(wú)線對(duì)講機(jī)、某些起重機(jī)無(wú)線遙控器、起重機(jī)無(wú)線吊鉤秤、司機(jī)室收音機(jī)和擴(kuò)音機(jī)以及電話機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響其使用質(zhì)量和效果。

2.3 引起電動(dòng)機(jī)噪聲、顫振、過(guò)熱、扭矩降低等問(wèn)題
變頻器輸出電壓波形不是正弦波，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流也有許多高次諧波。電機(jī)在變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)繞組和鐵芯會(huì)因這些諧波而產(chǎn)生振動(dòng)和磁噪聲，一般與采用電網(wǎng)正弦波電源直接驅(qū)動(dòng)相比，變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)噪聲要大5~11dB(見圖2)。
與產(chǎn)生噪音時(shí)相同的原因，系統(tǒng)振動(dòng)也將變大，尤其是5次、7次諧波成分所產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩將給變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出帶來(lái)較大波動(dòng)，而系統(tǒng)也有可能因變頻器輸出轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)與機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生共振并產(chǎn)生更大振動(dòng)。
由于諧波成分影響，即使帶同一負(fù)載和在同一頻率，變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)電流也將增加5%~10%，電動(dòng)機(jī)溫升也高于工頻電源驅(qū)動(dòng)工況。另外，由于普通電機(jī)是通過(guò)安裝在電機(jī)軸上的冷卻風(fēng)扇進(jìn)行冷卻的，在連續(xù)低速運(yùn)行時(shí)，將會(huì)因其自身冷卻能力不足而產(chǎn)生電機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置時(shí)應(yīng)采取的措施
對(duì)于起重機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可靠性永遠(yuǎn)是第一考慮的問(wèn)題。