起重电机 锥转子电动机是一种自制动电动机．它和普通电动机的区别在于其本身不附加任何电磁铁仅依靠本身结构实现快速断电制动．从而使主机结构简化，重量减轻。本电动机广泛运用于各种起重设备、高效率机床中。本系列电动机负载持续率为25%，额定电压380V，额定频率50Hz。

1 交流起重机调速的基本原理 交流起重机的各机构均为电力驱动系统，驱动机构的电动机以某一转速运行，处于转矩平衡状态具有： M = ? （n）= Mf 式中 M — 电磁转矩（Nm），随转速n变化的变量； n — 转速（r/nim）； Mf — 负载转矩（Nm），起重机的负载是与转速n 无 关的恒转矩。 式中的M = ?（n）是电动机电磁转矩M随转速n变化的函数关系，称为电动机的机械特性。在额定条件下称为自然机械特性； 在改变电源接线、供电参数或外接电阻等情况下称为人工机械特性。它们均有各自经过简化的具体函数关系式，因此?（n）= Mf成为以n为 未知数的低次方程式，求解该方程得到解n1的即为负载转矩Mf对应的转速。改变负载转矩其相应的转速随之变化，用转速变化的大小来衡 量机械特性的软硬程度。 电动机的自然机械特性转速变化小具有硬特性，绕线电动机在外接电阻时具有软特性。调速是指通过人为强制手段，在负载不变的条件下使 电动机从原有转速变更为新的转速稳定运行。从实质来说，只若通过适当手段打破原转速上的转矩平衡状态，那么电动机就会加速（或减速 ）到取得新的转矩平衡状态（在满足动态稳定性的条件下）以新转速运行。那么，采用哪些手段才能打破原来的转矩平衡状态进行调速呢? 根据等式M = ?（n）= Mf基本上可以说有两种类型的手段来实现调速：

（1）控制电源调速 从等式右边的电源端着手，通过变更电源接线或调节供电参数来改变电动机机械特性的调速手段称为控制电源调速。设 原转速为n1的机械特性M = ?1（n），处于M = ?1（n）= Mf 的转矩平衡状态；当机械特性改变为M = ?2（n）时，则打破原来的转矩平衡， 电动机就会加速（或减速）到新的转矩平衡状态为M = ?2（n）= Mf 此时与负载转矩相对应转速为n2 。控制电源调速又称可调电源调速，如 调压、变频及各种电气制动等对鼠笼或绕线电动机的调速方式。

（2）控制制动调速 当绕线电动机外接电阻具有相当的软特性时，可以从等式左边的负载端着手，利用制动器调节制动转矩的调速手段称为 控制制动调速。设原转速为n1的机械特性M = ?1（n），处于M = ?1（n）= Mf 的转矩平衡状态；当施加制动转矩Mz时则打破原来的转矩平 衡，电动机就会加速（或减速）到新的转矩平衡状态为M = ?1（n）= Mf + Mz此时与负载转矩与制动转矩之和相对应转速为n2 。控制制动调 速又称制动器调速，如涡流制动器和液压推杆制动器对绕线电动机的调速方式。

3 绕线电动机的机械特性和调速性能 绕线电动机是冶金起重用电动机，具有属于适合于起重机机构工作的诸多优点。其中主要是转子可以串 联电阻（称附加电阻），并有很强的过载能力（最大转矩约为额定转矩的3倍），使其具备相当软的机械特性而存在利用多种手段实现调速 的可能性。如前所述，M = ?（n）是电动机机械特性的数学表达式，但通常用其反函数 n = ?（M）的图像，即电动机转速n随电磁转矩变化 的关系曲线来直观地描绘其机械特性。绕线电动机的机械特性（见图1）表现在：额定条件下的自然机械特性，在最大转矩Mm以内的有效 段是一条连接同步转速n0 和最大转矩Mm临界点的直线段，相对于横轴的倾斜度小具有硬特性，如图所示的特性曲线a。外接电阻时的人工 特性，同步转速n0 和最大转矩Mm不变，但最大转矩Mm临界点随外接电阻值的增大而下移（临界转差率增大）。人工机械特性曲线，相对 于横轴具有相当的倾斜度，其电磁转矩随转速降低而增大。附加电阻值的越大的特性曲线更加变软。如图所示特性曲线c和b的外接电阻分别 为Rc和 Rb，由于Rc > Rb ，因此曲线1较曲线2的特性更软，其转速特性曲线c与横轴交点，Mq是转速为零时的最大起动转矩，接近最大转矩 Mm。 绕线电动机通常按起动要求配置附加电阻段数，用于逐级切换起动加速。切换附加电阻虽然亦可调速，如图1所示，在额定负载Me时 与特性曲线a、b、c相交与工作点1、2、3，其相应的不同转速为n1、n2、nc。但其调速范围仅限于高速段，在生产上无实际意义，因此一般 不作为一种调速手段看待。

绕线电动机属于控制电源调速，包括再生、单项、反接和直流（能耗）等各种电气制动调速方式，此时附加电阻 的作用是，增大制动转矩，消耗动能发散热量。采用控制制动调速，如涡流制动器调速方式则与本文密切相关。涡流制动器是一种电磁制动 装置，具有与电动机同轴旋转的电枢和套在电枢外固定的磁极。当电动机带动电枢旋转时，切割磁极由直流电励磁产生的磁通，使电枢表面 发生涡流并与磁通作用产生电磁制动转矩。改变励磁电流大小可调节制动转矩，使涡流制动器获得控制制动作用。 如图1所示：绕线电动机附加电阻R1具有相当软的机械特性，改变涡流制动器的励磁电流Ig> If >Id 具有负载特性曲线g、f、d与机械特性曲线 c交于6、5、4的工作点。

其电磁转矩为Mg 、Mh 、Md ，制动转矩为Mzg 、Mzh 、Mzd ，则有Mg = Mf + Mzg 、Mh = Mf + Mzh 、Mgd= Mf + Mzd 的平衡条件，得到相应的不同转速为n6、n5、n4 。涡流制动器调速，是利用制动器调节制动转矩对绕线电动机实现调速的先例，在实 践上验证了控制制动调速的可行性。 3 绕线电动机的机械制动调速过程 在现有交流起重机的各种调速方式中，唯有液压推杆制动器对绕线电动机的调速方式，是通过直接的机械 制动作用实现的[1] [2]，而除此以外的调速方式均为电磁作用的结果。

因此可以说液压推杆制动器调速就是机械制动调速，其特点是通过变 频器对驱动液压推杆制动器的小电动机实行变频调速，使该种制动器在原有支持制动基础上兼有控制制动，可从零开始调连续调节制动转矩 直至达到并保持额定制动转矩值。下面利用图2来图解绕线电动机其机械制动的调速过程： 设绕线电动机的外接电阻器划分为两段，每段的 电阻值为R。曲线c为附加全部的两段电阻值2R的特性曲线，曲线b为附加一段电阻值R（切除一段电阻值R）的特性曲线，曲线a为切除全部 的两段电阻的自然特性曲线。在负载为Mf 时进行五个档次（五级）的调速。

当控制器手柄位于第5档时，负载特性曲线(过Mf点的竪直线)与 自然特性曲线a相交的工作点为5，与其对应的为第5档转速 n5 即工作转速 。此时电磁转矩与负载转矩相平衡M = Mf ，制动器松闸Mz = 0。 当手柄变换到第4档时，电动机附加一段电阻的人工特性曲线为b，同时施加制动转矩Mz3；由于机械惯性工作点由5转移到特性曲线b上的b5 点，但此时的电磁转矩矩矩M 起升机构因受位能性的重力负载作用，必须实行制动下降。采用液压实施重载控制制动下降时[3]，令电动机 断电在重力作用下空转，由具有转速负反馈的闭环自动控制系统进行自动控制。

（见图3）： 闭环的自动控制系统具有：正向输入自给定器1经比较器2、变频器（或调压器，下同）3、到制动电机4，驱动液压推杆制动器产生制动转矩 作用于绕线电动机 5；反向输出（反馈）从绕线电动机5经测速发电机6到比较器5。当给定器4的电位器处于零位时（给定转速为零）绕线电 动机6在制动器作用下停止，使重物在空中停留。操作给定器4的电位器，以给定电压信号表示电动机的给定转速输到比较器；由于电动机存 在惯性此时尚未转动，经测速发电机6检测，以反馈电压信号表示的实际转速为零输出到比较器5。经过比较器比较（代数相加）得到的偏差 信号仍为给定电压值作为控制信号，输入到变频器3进行电压和功率放大，得到相应的频率和电压输出为制动器电动机4供电，驱动液压推杆 制动器5产生制动转矩。

这时作用在电动机轴上的重力转矩大于制动转矩，电动机加速其实际转速逐渐提高，经测速发电机7检测的反馈电压 信号增大并输出到比较器2，经过比较器2比较得到的偏差信号逐渐减小，经变频器3输出频率和电压随之降低，使制动器电机 4转速降低而 液压推杆制动器5的制动转矩则逐渐增大直至制动转矩与重力转矩相平衡，电动机的实际转速提高到给定转速获得稳定运行，此时的反馈电 压与给定电压值相等偏差信号为零，系统处于稳定的工作状态。调节给定器的电位器改变给定电压信号的大小，绕线电动机6就能在制动器 的控制动作用下得到相应的转速，如能连续调节可实现重载下降的无级调速。