塔式起重机起升机构的平均启动转矩一般来说为额定转矩的 1.3~1.6 倍,考虑到电源电压波动及需要通过 110%额定负载的动载试验要求等因素,其最大转矩应是负载转矩的 1.8~2.0 倍,以确保安全使用。通常对于采用普通鼠笼电动机的系统,其等额变频器仅能提供小于 150%超载负载力矩值,为此可通过提高变频器容量或同时提高变频器和电动机容量来获得200%的负载力矩值。应用于塔式起重机的变频器容量可按下式进行计算,即:
式中,PCN为变频器容量,kW;
K 为过载系数,K=1.8~2.0;
PM为起升额定负载所需功率:
η 为电动机效率,η≈0.85;
cosφ为电动机功率因数,cosφ≈0.75
k1 为电流波形补偿系数,由于变频器的输出波形不是完全的正弦波,含有高次谐波的成分,故其电流应有所增加,PWM 方式变频器的 k≈1.05m~1.1。
依据负载功率来计算出所需变频器容量的基础上,还必须按下式做电流验证,即:
式中,ICN为变频器额定电流,A;
IM为电动机额定电流,A。
②制动电阻的选择
塔式起重机在某个地点以速度 N1提升重物,平移到另一个地点,然后以速度从下放重物,再回到原地继续作业,如此往复。设工作周期为 T 在下放重物时,电动机处于再生发电状态,持续时间为 TB,重物在电动机轴上形成的负载转矩为 Mz,机械效率为 η,其最大瞬时回馈能量为:
pm=ηMZNl
制动时间 TB内的平均回馈能量为:
PB=ηMZN
工作周期 T 内的平均回馈能量为:
PA=ηMZNlTB/T
制动单元开关管额定电流 Ibe可按下式计算,即:
Ibe>Pm/750
按正常过载条件 MZ=1.5Me,N1=Ne来考虑,则:Ibe>1.5ηMZNe/750=1.5ηPe/750
式中,MZ、Ne、Pe分别为电动机的额定转矩、额定转速和额定功率。
根据实际工况计算出 PA和 PB,并从制动电阻特性曲线查出与 TB对应的过载系数 Kb(以 40℃的环境温度为标准),同肘考虑一定的安全容量。