摘要：文章就起重机设计阶段中关于主驱动电机的选型以及设计中需要着重注意的事项提出了笔者的一些看法与观点。
关键词：电机选型要点；设计的考虑
1 关于电机的选型
1.1内容简介
基于今天的技术，变频电机在岸桥上已经大量使用。变频电机作为机构运行的一个重要组成部分，我们需要对其各方面的性能有一个基本的了解。此章节给出了岸桥上变频电机选择要点，以及相关参数的校验，以示参考。
1.2电机选择要点
1.2.1转速选择
变频调速三相异步电机的转速是根据机械设备的运行速度进行选择的，电机的同步转速n1=60f/p（f额定频率，p极对数），额定转速n=60f/p*（1-s）（s转差率）。确定电机的转速后，根据上述公式，电机需要选择额定频率和极数。下面就岸桥上四大机构电机的选择来作一个举例说明。
对于岸桥的小车/俯仰/大车电机，要求转速1750r/min。有以下两种方案可选择，选择1：基频选50HZ的4级电机，同步转速1500r/min，1500r/min～1750r/min为恒功率控制；选择2：基频选60HZ的4级电机，同步转速1800r/min，1750r/min以下为恒转矩控制，考虑到选择2的电机额定速度更接近要求转速，因此我们倾向于采用选择2的电机。
对于岸桥的起升机构，要求电机基准转速为850r/min，最高为1700r/min。转速低于850r/min为恒转矩控制，转速从850r/min到1700r/min为恒功率控制。可以有三种方案：选择1：选8极电机，标准50Hz为基准电机转速接近850r/min，但到1700r/min接近100Hz，高频噪声大，同时8级电机的价格最高，不推荐。选择2：选6极电机，标准50Hz为基准电机转速接近1000r/min；基频为f=850/1000*50= 42.5Hz；当1700r/min时，频率为85Hz，可以推荐。选择3：选4级电机，基频定为f=850/1500*50Hz=28.3Hz，当1700r/min时，频率为56.6Hz，这是针对不采用标准电机的作法，此时电机的基准频率可以根据要求来选定，可以推荐。在选型中要比较各种方案的价格及性能，选择性价比最高的方案。
1.2.2频率，电压对转速的影响
我们在应用上经常会出现实际频率，电压和电机样本上的频率，电压不符。这是因为实际运用中需要考虑转速，驱动器输出电压，磁饱和点等。例我们需要一个电机运行速度为1750rpm，对于最高输出电压为500V的驱动器，我们在样本上找到转速1488rpm，频率50Hz，电压400V的电机。当驱动器的输出电压在470V时，根据V/f特性，频率也成比例的增加到58.8Hz，这样电机的转速满足1750rpm的要求。对于最高输出电压为440V的驱动器，由于电压不能达到上述470V，因此不能选择上述的电机，需要在产品样本中直接查找转速接近1750rpm的电机，根据电机转速的特性，应选用基频为60Hz，电压400V的电机。
1.2.3扭矩确认
在选择电机时，必须确保电机的输出扭矩满足计算要求。对于岸桥的起升机构，因为是利用了弱磁特性来提高电机转速，所以在额定转速和最高转速时电机的输出扭矩不同。与此同时，计算中机构运行要求的扭矩也是不同的。因此需要分别确认在这两个转速上的电机输出扭矩是否大于机构要求的扭矩。对于桥吊的其他机构，由于基本上是在额定转速下运行的，因此只需要保证在额定转速下电机输出的扭矩大于机构要求扭矩即可。理论上说，根据力矩公式T=9550*P/n，当电机额定功率大于要求的热功率时，电机的输出转矩也应该大于机构要求的扭矩。但由于电机冷却方式，热功率的计算方法，电机功率折算等原因，经常会出现不一致的情况，因此需要电机厂提供在几个关键速度点的扭矩，以确定电机扭矩是否满足机械运行的要求。
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1.2.4过载扭矩
在岸桥应用上，通常是利用电机提供的短时过载扭矩来实现加/减速过程。对于岸桥的小车/俯仰/大车，通常运行速度都是在电机额定转速以下，只需核对在运行转速下电机过载扭矩是否满足机械计算即可。对于岸桥的起升电机，在弱磁阶段电机过载扭矩和电机转速的平方成反比下降，当高速和低速的比例过大时，会出现电机过载转矩下降过快，无法满足加减速时需要的转矩。另外，过载倍数和过载时间相关，通常在岸桥的起升机构上，过载扭矩通常是用于加速阶段的几秒钟之内，因此一般要求的过载时间1分钟是绰绰有余的。
2 对设计的考虑
2.1电击防护及电气设备保护
（1）安全电压供电，如控制系统使用安全隔离变压器控电，如司机操作台和外围限位等，尽可能采用24伏的直流电源供电。
（2）如照明、维修插座和空调等辅助设备的配电，选用漏电保护开关。变压器的馈线柜配置远程跳闸功能，变压器门加装限位来自动关断馈线柜开关。
（3）保护接地要连续性，设备外露可导电部分，都要可靠接地。
（4）安装在控制柜内的元件、接线端子或导电铜排，安装有机玻璃罩壳。
电气设备的保护主要是为了防止出现一些特殊情况而产生危险。最主要的异常情况主要分为以下几种：
（1）提供短路过电流保护，电气零件和电缆线路的过电流保护。
（2）电机过热，过载电流保护（瞬时和反时限动作）、电机过温（电机内置温控）或过载保护。
（3）温度异常情况的控制，例如，设定温控开关，温度超过设定值即触发相关警报。
（4）相序保护，如在高压进线侧和低压进线侧，安装相序检测保护，以确保供电电源相序一致性。
2.2控制系统设计
控制系统的设计对岸桥的安全至关重要，引发潜在危害的问题有：不完善的控制逻辑、控制元件损坏和控制系统失电等。控制系统设计主要应参照以下一些安全规范和具体技术：
（1）要求使用渐进方式起动和加速运行机构，如使用主令手柄控制小车/大车/起升，主令手柄要有零位检测。
（2）重要元件采用冗余，如制动器打开需满足程序及驱动器力矩建立检测要求后输出。
（3）使用自锁选择开关区分操作模式，如区分起吊柜模式和载人模式。
（4）为安全的人工操作提供必要的安全功能，如停止功能要优于起动功能；起动元件旁边应设停止元件；设置操作站的允许操作选择开关，一个时间内只允许在一个操作站操作机构。
（5）除正常的停止外，提供安全可靠的应急停止功能：如紧停按钮触发时，主控失电，制动器刹车；安全停止，如机构极限限位触发时，相应机构的控制电失电，制动器抱闸；快速停止2，如考虑到机械制动器刹车时，有几百毫秒的制动延时，在发生起升机构挂舱时，在制动器刹车的同时，驱动器输出反向最大力矩制动；快速停止1，如在机构过载的情况下，驱动器反向最大力矩制动，保留控制电。
（6）电气设备符合电磁兼容（EMC）方面的标准，即不产生高于其预期使用环境规定的电磁干扰，还要具备足够的抗电磁干扰能力，使其能够在预期使用环境中正常工作。
结语
本文以实际项目中的运用为出发点，详细介绍了电机在选型上的一些要素以及结合部分设计中需要考虑的因素，提出了笔者的一些看法与观点。
参考文献
[1]胡伯昭.浅谈建筑电气设计存在的问题及对策[J].设计导刊，2015.
论文作者:杨彦俊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/19
标签：电机论文; 转速论文; 扭矩论文; 机构论文; 电压论文; 基频论文; 频率论文; 《电力设备》2017年第13期论文;