全國
手機(jī)版|
關(guān)注公眾號|
下載手機(jī)APP電動機(jī)驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與起重機(jī)勢能的利用
毋庸置疑，起重機(jī)械的用途決定了它在工作期間存在著大量的勢能和電能的相互轉(zhuǎn)換過程。直至20世紀(jì)90年代中期，國內(nèi)起重機(jī)驅(qū)動技術(shù)仍主要是有級調(diào)速技術(shù)。該技術(shù)采用滑環(huán)式交流電動機(jī)，通過改變串接在電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的外接電阻，以改變電動機(jī)的力矩特性，從而達(dá)到電動機(jī)啟動和調(diào)速的目的，這種技術(shù)的性能較差。當(dāng)時的無級調(diào)速技術(shù)主要使用直流電動機(jī)，通過可控硅調(diào)整電動機(jī)電樞的電壓實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。后來又出現(xiàn)了交流滑環(huán)電動機(jī)的無級調(diào)速技術(shù)，它是一種將電動機(jī)電樞調(diào)壓和改變電動機(jī)力矩特性相結(jié)合的方法。不管是直流電動機(jī)還是交流電動機(jī)調(diào)速裝置，均可以四象限運(yùn)行，電流可雙向流動，即從電源到電動機(jī)，從電動機(jī)到電源，因而，勢能和電能的相互轉(zhuǎn)換利用不存在問題。但這時的問題主要是功率因數(shù)低，電磁諧波較大。由于存在大量的無功電流和諧波電流，在供電裝置側(cè)的額外損耗較為嚴(yán)重。
20世紀(jì)90年代后期，交流變頻器技術(shù)的發(fā)展日趨成熟。交流變頻調(diào)速的對象是鼠籠式異步電動機(jī)，其成本低、維護(hù)便利、調(diào)速性能優(yōu)越。同時，變頻器自身可提供無功電流，具有很高的功率因數(shù)，對電網(wǎng)的沖擊很小，所以大量的起重機(jī)械采用了交流變頻調(diào)速技術(shù)。
使用交流變頻調(diào)速技術(shù)限制了勢能到電能的轉(zhuǎn)換利用。這是由當(dāng)時變頻技術(shù)自身的特點(diǎn)所決定的：變頻器采用二極管整流，整流源輸出的直流電經(jīng)電容濾波后再經(jīng)過三相IGBT橋路逆變?yōu)槿囝l率可變的交流電供往電動機(jī)，當(dāng)電動機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時，由勢能轉(zhuǎn)換成的電能只能回饋到直流側(cè)的電容，而不能通過二極管整流電路回饋到電網(wǎng)，因此，剩余的電能只能通過直流側(cè)的直流斬波器流向外接電阻，轉(zhuǎn)變成熱能而消耗掉，以免電容充電過多，造成電壓過高而損壞設(shè)備。進(jìn)入21世紀(jì)以后，國外的許多電氣公司在直流電再次逆變回饋到電網(wǎng)的技術(shù)方面有了進(jìn)一步發(fā)展，并開始在國內(nèi)應(yīng)用。但是在我國進(jìn)行這些技術(shù)推廣的國外公司都是原來在中國進(jìn)行變頻器產(chǎn)品推廣的公司，他們將電能回饋裝置集成在自已公司生產(chǎn)的變頻器整流源內(nèi)部，即：將直流整流和直流回饋電網(wǎng)的2個功能集成在一起，用同一套IGBT裝置完成電流的雙向流動。這種產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)良，但其較高的售價限制了該產(chǎn)品和技術(shù)的推廣應(yīng)用。
經(jīng)過十幾年交流變頻技術(shù)的推廣，國內(nèi)已有眾多的起重機(jī)采用變頻驅(qū)動技術(shù)，從而使大量的勢能被轉(zhuǎn)換為熱能而浪費(fèi)掉。如果能將這些勢能變成電能并回收進(jìn)供電電網(wǎng)，對國家經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)是不可估量的。據(jù)保守估算，質(zhì)量為430t的重物每下降11TI，即可向電網(wǎng)回饋電能1kW·h。若以上海港集裝箱碼頭的貨柜處理量估算，1臺集裝箱場地起重機(jī)1年的勢能回收發(fā)電量可達(dá)6萬kW·h以上；若以1臺應(yīng)用于火力發(fā)電廠的生產(chǎn)能力為1000Wh的抓斗卸船機(jī)為例，僅考慮空抓斗下降的勢能，按照每年工作2200h計算，每年可向電網(wǎng)提供的電能也在6萬kW·h以上。
顯而易見，起重機(jī)工作過程中的勢能是一種對環(huán)境無任何污染的綠色能源，回收由勢能轉(zhuǎn)換的電能對未來社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要意義。但如前所述，目前國外公司提供的IGBT能量回饋?zhàn)冾l系統(tǒng)價格不菲，在很多工程項(xiàng)目中，最終用戶均會考慮一次性投資過大問題。因此，大力推廣起重機(jī)節(jié)能技術(shù)，除了技術(shù)本身的障之外，還必須克服過高的投資成本問題.
毋庸置疑，起重機(jī)械的用途決定了它在工作期間存在著大量的勢能和電能的相互轉(zhuǎn)換過程。直至20世紀(jì)90年代中期，國內(nèi)起重機(jī)驅(qū)動技術(shù)仍主要是有級調(diào)速技術(shù)。該技術(shù)采用滑環(huán)式交流電動機(jī)，通過改變串接在電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的外接電阻，以改變電動機(jī)的力矩特性，從而達(dá)到電動機(jī)啟動和調(diào)速的目的，這種技術(shù)的性能較差。當(dāng)時的無級調(diào)速技術(shù)主要使用直流電動機(jī)，通過可控硅調(diào)整電動機(jī)電樞的電壓實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。后來又出現(xiàn)了交流滑環(huán)電動機(jī)的無級調(diào)速技術(shù)，它是一種將電動機(jī)電樞調(diào)壓和改變電動機(jī)力矩特性相結(jié)合的方法。不管是直流電動機(jī)還是交流電動機(jī)調(diào)速裝置，均可以四象限運(yùn)行，電流可雙向流動，即從電源到電動機(jī)，從電動機(jī)到電源，因而，勢能和電能的相互轉(zhuǎn)換利用不存在問題。但這時的問題主要是功率因數(shù)低，電磁諧波較大。由于存在大量的無功電流和諧波電流，在供電裝置側(cè)的額外損耗較為嚴(yán)重。
20世紀(jì)90年代后期，交流變頻器技術(shù)的發(fā)展日趨成熟。交流變頻調(diào)速的對象是鼠籠式異步電動機(jī)，其成本低、維護(hù)便利、調(diào)速性能優(yōu)越。同時，變頻器自身可提供無功電流，具有很高的功率因數(shù)，對電網(wǎng)的沖擊很小，所以大量的起重機(jī)械采用了交流變頻調(diào)速技術(shù)。
使用交流變頻調(diào)速技術(shù)限制了勢能到電能的轉(zhuǎn)換利用。這是由當(dāng)時變頻技術(shù)自身的特點(diǎn)所決定的：變頻器采用二極管整流，整流源輸出的直流電經(jīng)電容濾波后再經(jīng)過三相IGBT橋路逆變?yōu)槿囝l率可變的交流電供往電動機(jī)，當(dāng)電動機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時，由勢能轉(zhuǎn)換成的電能只能回饋到直流側(cè)的電容，而不能通過二極管整流電路回饋到電網(wǎng)，因此，剩余的電能只能通過直流側(cè)的直流斬波器流向外接電阻，轉(zhuǎn)變成熱能而消耗掉，以免電容充電過多，造成電壓過高而損壞設(shè)備。進(jìn)入21世紀(jì)以后，國外的許多電氣公司在直流電再次逆變回饋到電網(wǎng)的技術(shù)方面有了進(jìn)一步發(fā)展，并開始在國內(nèi)應(yīng)用。但是在我國進(jìn)行這些技術(shù)推廣的國外公司都是原來在中國進(jìn)行變頻器產(chǎn)品推廣的公司，他們將電能回饋裝置集成在自已公司生產(chǎn)的變頻器整流源內(nèi)部，即：將直流整流和直流回饋電網(wǎng)的2個功能集成在一起，用同一套IGBT裝置完成電流的雙向流動。這種產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)良，但其較高的售價限制了該產(chǎn)品和技術(shù)的推廣應(yīng)用。
經(jīng)過十幾年交流變頻技術(shù)的推廣，國內(nèi)已有眾多的起重機(jī)采用變頻驅(qū)動技術(shù)，從而使大量的勢能被轉(zhuǎn)換為熱能而浪費(fèi)掉。如果能將這些勢能變成電能并回收進(jìn)供電電網(wǎng)，對國家經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)是不可估量的。據(jù)保守估算，質(zhì)量為430t的重物每下降11TI，即可向電網(wǎng)回饋電能1kW·h。若以上海港集裝箱碼頭的貨柜處理量估算，1臺集裝箱場地起重機(jī)1年的勢能回收發(fā)電量可達(dá)6萬kW·h以上；若以1臺應(yīng)用于火力發(fā)電廠的生產(chǎn)能力為1000Wh的抓斗卸船機(jī)為例，僅考慮空抓斗下降的勢能，按照每年工作2200h計算，每年可向電網(wǎng)提供的電能也在6萬kW·h以上。
顯而易見，起重機(jī)工作過程中的勢能是一種對環(huán)境無任何污染的綠色能源，回收由勢能轉(zhuǎn)換的電能對未來社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重要意義。但如前所述，目前國外公司提供的IGBT能量回饋?zhàn)冾l系統(tǒng)價格不菲，在很多工程項(xiàng)目中，最終用戶均會考慮一次性投資過大問題。因此，大力推廣起重機(jī)節(jié)能技術(shù)，除了技術(shù)本身的障之外，還必須克服過高的投資成本問題.
