CN203237963U - 一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，包括主机，主机的一侧安装有控制手柄，主机的另一侧设置有起重专用变频器控制箱，起重专用变频器控制箱内部设置有变频器，变频器的主回路包括有整流电路、电容电路、逆变电路；通过采用变频技术，将经过变频器处理的电源以三相电的形式输出至电动葫芦的主电路，来控制电动葫芦的起升和下降，变频器专门配用的制动电阻内置于电动葫芦控制箱内，通过电动葫芦外壳散发热量，并且在此过程中电压保持不变，可以方便地使用于各种型号的环链电动葫芦产品及各种无三相电源场合中，也可使用于其它类似功能的起重设备上，实用性能优，设计新颖，是一种很好的创新方案,很有市场推广前景。

Description

一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦

技术领域

本实用新型涉及轻小型起重设备领域，特别是涉及一种采用变频技术，可用于单相电源场合的电动葫芦。 

背景技术

作为轻小型起重设备，电动葫芦分为钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦，其中环链电动葫芦以机身外形美观、体积小、起重下滑量小、起升下降控制精准、防护等级高、噪音小、安全可靠等特点，广泛应用于仓储运输、化工、造船、模具加工、金属表面处理等行业。在我国各行各业中，环链电动葫芦使用领域越来越广泛，但是，目前在环链电动葫芦还仅限于使用工业三相电源的场合，在很多现实的情况下，特别是一些如仓储、商场、医院、家庭等不具备三相电源使用环境下则无法使用的三相电源电动葫芦。 

工业供电大部分为三相电，可以很方便的带动各种三相异步电机，而一些小型设备则希望采用单相供电，此时电机启动和调速会比较麻烦，常见的两种解决方案为单相电机加电容启动和单相变频器加上三相电机，下面就两种方法做一个简单的介绍和对比，单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的，当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场，这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转，当我们用外力使电动机向某一方向旋转时，如顺时针方向旋转，这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小，转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大，这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来，要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组 的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理，这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生两相旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后待转速升到一定程度时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。 

但是，很多时候起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现，相比于工业上常用的三相电机，使用单相电机有如下缺点，第一，同功率电机的比较，单相电机比三相电机价格高、体积比三相电机大，第二，起重属于位能性负载，需要有较大的启动转矩，才能保证在空中提升时不溜钩，而单相电机启动转矩小，不适合作为起重电机用，不满足要求，第三，三相电机很容易实现正反转的控制，而单相电机要先停定才能转换，第四，单相电机依靠电容实现正反转的控制，容易在启动或运行阶段形成大电流的冲击，容易烧坏电机，损坏电容和线缆。因此，单相电机既不能满足启动时的转矩特性需求，也不能满足频繁正反转的工艺需求，不适合做起重用，实用性能不佳，所以存在着不足。 

综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，以解决现有技术的不足。 

实用新型内容

针对现有技术中对单相电源在电动葫芦使用中存在局限性，而在实际的使用过程中造成很大影响，本实用新型提出一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，通过变频器的整流桥，将电流变为直流，再通过逆变部分输入电机需要的频率和电压可调的正弦波，由单相电源供电给变频器，来带动一个普通的三相异步电机，从而实现对异步电动机的控制，已解决现有技术的缺陷。 

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下： 

一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，包括主机，主机的一侧安装有控制手柄，主机的另一侧设置有起重专用变频器控制箱，起重专用 变频器控制箱内部设置有变频器，变频器的主回路包括有整流电路、电容电路、逆变电路；单相电压通过单相电源接口由二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4对单相电流进行整流而形成整流电路，整流电路将处理过的电流传输给由电容Ec进行电荷储藏的电容电路，电容电路通过绝缘栅双极型晶体管IGBT上面分布的三组单向电源组成逆变电路，逆变电路上面的三组单向电源组成三相电源接口，三相电源接口连接电机。 

在本实用新型电动葫芦电控箱内根据电机功率相应的配置有制动电阻器，控制手柄的表面一端设置有操作按键，控制手柄的另一端设置有急停按钮。 

进一步，所述的主机连接链条袋，链条袋内部安装有载重链，载重链的下方设置有极限弹簧。 

在本实用新型所述的载重链的上端安装有上吊钩，载重链的下端安装有下吊钩，上吊钩和下吊钩上面均设置有安全舌片。 

本实用新型的有益效果是：本产品结构简单，制作方便，通过采用变频技术，将经过变频器处理的电源以三相电的形式输出至电动葫芦的主电路，来控制电动葫芦的起升和下降，变频器专门配用的制动电阻内置于电动葫芦控制箱内，通过电动葫芦外壳散发热量，并且在此过程中电压保持不变，可以方便地使用于各种型号的环链电动葫芦产品及各种无三相电源场合中，也可使用于其它类似功能的起重设备上，实用性能优，使用灵活，设计新颖，是一种很好的创新方案,很有市场推广前景。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型： 

图1为本实用新型中变频器的电路结构示意图。 

图2为本实用新型变频器连接的拓扑图。 

图3为本实用新型的正面结构示意图。 

图4为本实用新型的侧面结构示意图。 

图中100-主机，110-链条袋，120-控制手柄，130-极限弹簧，140-上吊钩，150-下吊钩，160-载重链，170-安全舌片，180-制动电阻器，190-起 重专用变频器控制箱，111-单相电源接口，300-变频器，112-三相电源接口，310-电机。 

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。 

参见图1、图2、图3、图4一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，包括主机100，主机100的一侧安装有控制手柄120，主机100的另一侧设置有起重专用变频器控制箱190，起重专用变频器控制箱190内部设置有变频器300，变频器300的主回路包括有整流电路、电容电路、逆变电路；单相电压通过单相电源接口111由二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4对单相电流进行整流而形成整流电路，整流电路将处理过的电流传输给由电容Ec进行电荷储藏的电容电路，电容电路通过绝缘栅双极型晶体管IGBT上面分布的三组单向电源组成逆变电路，逆变电路上面的三组单向电源组成三相电源接口112，三相电源接口112连接电机310，用于电动葫芦升降载重负荷，单相电源的电动葫芦如配置有电动小车时，供电电源原理如采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦同，也相应的另外配置制动电阻。 

另外，控制手柄120一端安装有制动电阻器180，控制手柄120的表面一端设置有操作按键，控制手柄的另一端设置有急停按钮。主机100连接链条袋110，链条袋110内部安装有载重链160，载重链160的下方设置有极限弹簧130。载重链160的上端安装有上吊钩140，载重链160的下端安装有下吊钩150，上吊钩140和下吊钩150上面均设置有安全舌片170。极限弹簧130的形状呈螺旋形。 

单相电源通过电动葫芦的电源进线一端连接安装于变频器控制箱190内的变频器300的L端和R端，经过变频器300处理的电源以三相电的形式输出至电动葫芦主机100的主电路，通过电动葫芦控制电路控制电动葫芦的起升和下降，在此过程中电压保持不变，其变频器专门配用的制动电阻180内置于电动葫芦控制箱内，通过电动葫芦外壳散发热量。 

本实用新型的工作原理为：变频器的工作原理是整流、逆变，不管是单 相电源还是三相电源，都会通过变频器的整流桥，变为直流，再通过逆变部分输入为电机需要的频率和电压可调的正弦波，即由单相供电给变频器，带动一个普通的三相异步电机。首先，变频器可以把单相交流电变换为直流电（DC），然后再把直流电（DC）变换为三相或交流电（AC），进而驱动一个三相异步电机。其次，变频器可以实现矢量控制将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1，Im1相当于直流电动机的励磁电流，It1相当于与转矩成正比的电枢电流，然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度、磁场两个分量进行独立控制，在闭环控制的时候可以达到零速满转矩，在开环控制的情况下也可以在0.5Hz的情况下达到150%的转矩。因此，特别适合应用在起重设备上。起重专用变频器为矢量控制，广泛应用于各种起重设备上，主要特点和性能指标为： 

1、调速范围宽，可实现有精确控制定位要求的作业，调速开环比为1：100，闭环可达1:1000。 

2、启动转矩大，针对起重设备大的启动转矩需求，变频器可达到150%额定电流60s；180%额定电流10s，轻松满足起升工况要求，与制动器配合良好，制动下滑量可控于国家标准规定的范围内。 

不但可实现恒转矩速度下调，方便慢速对位，而且还可实现恒功率速度上调，实现轻载快速运行，对于提高生产效率有利。输出电压自适应，适应范围宽，输入电压波动时，自动补偿输出电压，在电压较低时也有足够的启动力矩，在电压特别低或者突然断电时，通过降低输出频率，使用机构制动时产生的能量，来维持一个短时间的足够力矩，在制动器制动后再停机，确保制动下滑量可控于国家标准规定的范围内。电动葫芦的起升机构在起吊重物离开或接触地面瞬间负载变化剧烈，变频器力矩响应快，在负载重量变化时候，能及时调整输出转矩，对这种冲击性负载进行平滑控制，始终保证给定速度，过程精确可控，动态特性好。输出输入端子功能可自由设定，参数 设置合理，现场调试简单，控制回路电源和主回路电源可以分别控制提高用户调试时的安全性，便于故障诊断与维护。危险速度监视、快速停车及超速保护变频器实时监测电机的运行速度，当电机速度大于设定的最高允许速度或速度偏差值时，变频器发出故障报警并立即停止输出，机械制动器动作，使电动葫芦使用处于安全状态。 

单相电机主要适用于一些对启动转矩要求不高的风机、水泵类负载，而且电机成本高、体积大且启动、正反转控制不灵活，并且起重场合故障率高且存在危险。而变频器独特的交流-直流-交流变换特性，决定了变频器可适用于更宽泛的供电场合，驱动三相异步电机，也更能满足起重场合的工艺需求，并兼具如下优点，效率高，启动力矩大，并且是恒转矩调速，换向、调速方便，可以任意设定多档速度，无极调速，接线简单，故障率低等，使用方便。 

基于上述，本实用新型的有益效果为：结构简单，制作方便，通过采用变频技术，将经过变频器处理的电源以三相电的形式输出至电动葫芦的主电路，来控制电动葫芦的起升和下降，变频器专门配用的制动电阻内置于电动葫芦控制箱内，通过电动葫芦外壳散发热量，并且在此过程中电压保持不变，可以方便地使用于各种型号的环链电动葫芦产品及各种无三相电源场合中，也可使用于其它类似功能的起重设备上，实用性能优，使用灵活，设计新颖，是一种很好的创新方案,很有市场推广前景。 

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 

Claims (5)

1.一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，包括主机，主机的一侧安装有控制手柄，主机的另一侧设置有起重专用变频器控制箱，其特征在于：起重专用变频器控制箱内部设置有变频器，变频器的主回路包括有整流电路、电容电路、逆变电路；单相电压通过单相电源接口由二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4对单相电流进行整流而形成整流电路，整流电路将处理过的电流传输给由电容Ec进行电荷储藏的电容电路，电容电路通过绝缘栅双极型晶体管IGBT上面分布的三组单向电源组成逆变电路，逆变电路上面的三组单向电源组成三相电源接口，三相电源接口连接电机。 

2.根据权利要求1所述一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，其特征在于：电动葫芦电控箱内根据电机功率相应的配置有制动电阻器。 

3.根据权利要求1所述一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，其特征在于：控制手柄的表面一端设置有操作按键，控制手柄的另一端设置有急停按钮。 

4.根据权利要求1所述一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，其特征在于：所述的主机配置有链条袋，链条袋内部安装有载重链，载重链的下方设置有极限弹簧。 

5.根据权利要求4所述一种采用变频技术可使用于单相电源的电动葫芦，其特征在于：所述的载重链的上端安装有上吊钩，载重链的下端安装有下吊钩，上吊钩和下吊钩上面均设置有安全舌片。 

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