①電阻值的選取

基本可以按變頻器樣本給出的參數確定，基本原則是，考慮直流回路的電壓（重物下降工況時將超過600VDC）情況下，電阻上的電流不超過變頻器的額定電流。

②電阻功率的選取

要準確地選擇電阻的功率是非常重要的，若選擇太大，會增加系統(tǒng)成本，太小就會造成運行的不可靠。但要合理準確地選擇能耗電阻的功率是一個較煩瑣的事，影響該參數的因素較多，如：電機功率大小、減速機反向效率、下降運行時間長短、負加速度的大小、減速運行時間以及傳動部件的轉動慣量等都會影響到電阻功率的選取。所以，我們得首先從分析系統(tǒng)在下降工況的工作過程，從而得到電阻功率的確定方法。

重物的下降功率是經“傳動部件”、“電動機”（此時處于發(fā)電狀態(tài)）、變頻器內的反向整流回路再由制動單元而傳遞到“電阻R”上的，如果傳動環(huán)節(jié)的反向效率越低，電阻上消耗的功率就越小。

于是有：

“電阻R”發(fā)熱消耗功率+傳遞路徑上消耗的功率=重物下降的功率

進一步還可得到電阻消耗功率P的表達式：

在勻速下降時穩(wěn)態(tài)功耗：

Pe = ωm×Me×δ ①

式中：δ是傳動系統(tǒng)的反向效率

減速時的峰值功耗：

Pm = Pe+δ×J×（ωm-ωd）/Ta ②

式中：J是傳動系統(tǒng)的轉動慣量

結合式①和式②有：

當起升機構運行在額定功率狀態(tài)并高速下降時，如果此時給出減速指令，在減速的初期，電阻的消耗功率將達到最大值；

過短的減速時間，將造成在電阻上的消耗功率峰值上升；

系統(tǒng)的轉動慣量和載荷越大，減速時的制動轉矩就越高，也會造成在電阻上消耗功率的峰值上升；

當傳動系統(tǒng)的機械效率越低，電阻消耗功率也越低。

可見，要準確地計算電阻消耗功率，就必須知道傳動系統(tǒng)中各個部件的轉動慣量、減速點對應的起始工作速度和結束工作速度、減速過程的時間長短以及系統(tǒng)載荷大小等。要確定這些參數的精確值，在系統(tǒng)設計初期是有一定難度的，其一，在產品未完成前，無法精確測量或計算各傳動部件的轉動慣量；其二，在實際使用中，系統(tǒng)的減速特征是會隨現場的需要而改變的。所以大多情況下，電阻功率都未作嚴格計算。經驗的取值一般是電機功率的40～70%之間，減速機的反向效率較低時，可以選用較小的電阻功率。

只要充分了解了變頻系統(tǒng)的減速過程的工作狀態(tài)，就可以根據所設計系統(tǒng)的實際工作表現來修正電阻參數。

c）控制方案的確定

首先是系統(tǒng)采用開環(huán)或閉環(huán)控制的選擇，筆者認為，一般的塔機起升機構可以采用開環(huán)控制方式，那些對速度控制精度要求較高的情況才要考慮閉環(huán)控制。如果要構成閉環(huán)系統(tǒng)，一定要有PG（編碼器）、檢測回路和連接線。這些環(huán)節(jié)加大了安裝的復雜性；增加了系統(tǒng)成本；更重要的是降低了系統(tǒng)的可靠性，因為在閉環(huán)系統(tǒng)中，反饋回路任何細小的差錯可能造成系統(tǒng)紊亂。

其次是速度給定方式的選取，絕大多數的變頻器都有多種速度輸入方式，如多級開關量輸入方式和模擬量給定方式，不少品牌的變頻器還具備有總線通信接口。對于常規(guī)變頻起升機構，大多采用開關量作為速度給定，不同在于是采用PLC還是繼電邏輯控制。筆者認為，最為簡潔的系統(tǒng)結構應該是由PLC與變頻器通信接口傳送速度與控制指令，這樣，控制柜內的連接線最少。

三、雙變頻起升機構

1．開發(fā)雙變頻起升機構的必要性

到目前為止，變頻器在塔機起升機構上的應用已經有了近10年的歷史，從上述分析我們知道，變頻調速技術會給塔機的運行帶來較多的好處，而且國家的有關技術推廣部門和行業(yè)協(xié)會也舉辦過多次變頻技術應用的專題研討會，但實際的采用量并不理想，業(yè)內只有少數有實力的主機廠推出過變頻起升機構，這遠不能與其他行業(yè)的應用程度相比。有理由認為，限制變頻技術在行業(yè)內推廣的主要原因是：

變頻系統(tǒng)出現故障后的售后服務難度大，與常規(guī)系統(tǒng)相比，加大了塔機的停機維修時間，增加了用戶的停工損失；

變頻控制系統(tǒng)的成本要高于常規(guī)起升機構，增加了推廣難度；

變頻起升機構成本的60%左右是變頻器，由于目前變頻器的價格還較高，所以系統(tǒng)總成本要高于常規(guī)起升機構，但隨著變頻技術的不斷普及和提高，變頻器的價格還有較大的下降空間，而常規(guī)起升機構的成本基本已無潛力可挖。我們相信，在不久的將來，常規(guī)起升機構的成本將無絕對優(yōu)勢可言。所以，行業(yè)技術工作者的當務之急是如何能設計出減輕售后服務壓力的變頻起升系統(tǒng)。

2．塔機起升機構的作業(yè)狀況分析

衡量一臺塔機的工作能力，不單是所配起升機構的最大起重量這一參數，而更為重要的參數是工作力矩的大小，它是塔機安全運行的重要指標。正是由于力矩參數的限制，塔機是不可能在任何工作幅度下都能起吊最大起重量的，而且從工地現場的實際運行情況來看，塔機起吊最大重量的工況也是非常少的。

中聯(lián)公司生產的5613塔機，該塔機的最大起重量為8t，最大工作半徑是56m。

“輕載區(qū)”起重量小于4t，工作半徑為56m，作業(yè)面積為9847m2；

“重載區(qū)”起重量大于4t，工作半徑為24m，作業(yè)面積為1808m2；

“滿載”區(qū)起重量等于8t，工作半徑為14m，作業(yè)面積為615m2；

其工作死區(qū)（小車最小工作半徑）約為3m，面積為28m2。

經過計算得到：如果以4t的起吊重量作為輕重載的分界點，“重載區(qū)”的作業(yè)面積只占“輕載區(qū)”作業(yè)面積的18%。

而且在工地對塔機的實際運行情況統(tǒng)計，一臺配備8t起升機構的塔機，真正起吊4t以上載荷的工況是非常少的。

通過以上的分析有：

塔機的起吊能力減半，80%以上的工況不受影響。

這就給我們提供了一個思路：如果把現有的由一臺電動機和一臺變頻器控制的變頻起升機構改變成功率減半的兩臺電動機和兩臺小變頻器來共同驅動的話，即使有電機或者是變頻器出現故障，塔機在絕大部分情況下還是可以照常工作的。這樣就大大減少了主機廠的售后服務壓力，對用戶也十分有利。

對于塔機這種特殊的起重機，如果起升機構采用雙變頻起升方案就可以：

輕載時，單電機運行，可以達到節(jié)能和延長系統(tǒng)壽命的目的；

有一變頻器損壞時，可單電機工作，系統(tǒng)將自動斷開故障回路，能做到對系統(tǒng)不停機維修，大大地減少了塔機生產廠的售后壓力；

有一臺電動機出故障后，同樣可采用單電機工作方式，在絕大部分工況下不影響塔機工作；

重載下，雙電機工作，以完美的變頻性能滿足塔機的操作要求；

各功率部件變小，減少了維修成本與難度。

該系統(tǒng)已經過嚴格的檢測和工業(yè)考核，性能達到了設計要求。我們以為，本文所討論的雙變頻起升機構是為我國塔機行業(yè)在變頻調速技術的應用上找到了一條可行的新思路，這對提升我國的塔機技術水平、提高系統(tǒng)的可維護性、降低主機廠的售后服務壓力以及減小與國外同行的技術差距都有重要的積極意。