变频伺服及应用 4

××职业技术学院教案课程名称变频器伺服器现代工程应用班级课程章节8.1课次/周授课方法讲授+图示分析+实物演示教具PPT、起重机分类图、“门座式”起重机模型教学内容1.起重机的定义、用途及工作特点；2.起重机的分类及典型起重机（门式、岸桥、行车、门座式）简介；3.起重机的运行要求（大车行走、吊钩、转塔、转臂）；4.起重机变频器应用的必要性及优势教学目标知识目标：掌握起重机的定义、用途、分类及运行要求，了解变频器在起重机上应用的必要性；能力目标：能区分典型起重机的结构差异，理解起重机各运行机构的控制要求重点、难点重点：起重机的分类、典型起重机简介及运行要求；难点：“门座式”起重机的结构特点、变频器解决起重机起动问题的原理复习提问1.交流绕线转子电动机的先天缺陷有哪些？2.变频器带载起动的优势是什么？作业1.简述起重机的定义、工作特点及主要用途；2.列举4种典型起重机，说明其适用场景；3.简述起重机大车行走机构的控制要求；4.说明变频器在起重机上应用的核心优势。授课时长2学时课后小结本课题重点讲解了起重机的分类、用途及运行要求，核心掌握典型起重机的结构特点和“门座式”起重机的基本认知，理解交流绕线转子电动机的缺陷及变频器应用的必要性，为后续“门座式”起重机结构分析和变频器选型奠定基础。

教案附页注释【知识学习】8.1起重分类和用途8.1.1起重的分类起重机是垂直提升和水平搬运重物的多动作机械设备，工作特点是间歇性运动，即周期性完成“起升—移动—下降—复位”的循环动作，广泛应用于建筑、制造、物流、采矿、海运等多个行业，是工业生产和基础设施建设中不可或缺的核心设备。起重机分类方式多样，按结构形式可分为门式、岸桥、行车和“门座式”起重机等典型类型，其中“门座式”起重机以门式底座为显著特征，主要适用于港口、码头等场所，可实现重物的多方位起吊、旋转和移动，结构复杂但功能全面，适配港口货物转运的多样化需求。8.1.2典型起重机简介门式起重机、岸桥起重机、行车起重机、“门座式”起重机8.1.3起重机的运行要求起重机运行需满足四大核心机构的控制要求：大车行走机构需保证足够的支撑强度，同时实现两侧车轮同速运行，避免跑偏；吊钩机构需实现恒速、点动、段速等多种控制模式，适配不同重量、不同工况的起吊需求；转塔和转臂机构需具备平稳的正反转及点动控制，确保重物转运精准。传统起重机多采用交流绕线转子电动机驱动，存在碳刷磨损严重、接触器易损坏、维护成本高、起动冲击大等先天缺陷，而变频器可实现从0频平稳起动，有效解决起动冲击问题，同时能灵活实现调速控制，节能效果显著，是当前起重机控制的理想设备，其在起重机领域的应用占变频器总产量的10%左右。【能力培养】能准确区分四种典型起重机的结构差异和适用场景，明确“门座式”起重机的独特优势；2.能清晰明确起重机四大运行机构的核心控制要求，理解各机构的工作逻辑；3.能分析变频器解决起重机起动问题的核心原理，明确变频器在起重机应用中的价值。【总结】本节课重点掌握起重机的分类、典型设备特点及运行要求，深入理解交流绕线转子电动机的固有缺陷及变频器应用的必要性，为后续“门座式”起重机结构分析、变频器选型与调试工作奠定坚实的理论基础。

××职业技术学院教案课程名称变频器伺服器现代工程应用班级课程章节8.2课次/周授课方法讲授+图示演示+原理分析+实物展示教具PPT、“门座式”起重机结构图、车轮组、驱动电机实物教学内容1.“门座式”起重机工作环节及结构组成；2.行走系统结构、特点及变频器选择；3.塔机转动控制结构、原理及变频器选择；4.转臂变幅控制、提升控制系统结构及变频器选择教学目标知识目标：掌握“门座式”起重机各系统结构及工作原理，了解各系统变频器选择原则；能力目标：能识别各系统核心部件，理解变频器选型与系统需求的匹配逻辑重点、难点重点：“门座式”起重机行走、转动、变幅、提升系统的结构及工作原理；难点：转臂变幅的4连杆结构原理、各系统变频器选型依据复习提问1.“门座式”起重机的得名原因及适用场景是什么？2.变频器解决起重机起动问题的核心原理是什么？作业1.简述“门座式”起重机的工作步骤及核心结构组成；2.说明行走系统的特点及变频器选型要求；3.简述转臂变幅的4连杆结构原理；4.分析提升系统的核心部件及作用。授课时长2学时课后小结本课题重点讲解了“门座式”起重机各系统结构及工作原理，核心掌握行走、转动、变幅、提升四大系统的组成和功能，理解各系统变频器的选型原则，明确矢量变频器、制动电阻等部件的应用需求，为后续变频器选型与调试提供结构认知支撑。教案附页注释【知识学习】8.2“门座式”起重机结构分析8.2.1“门座式”起重机工作环节“门座式”起重机结构复杂，核心由行走、转动、变幅、提升四大系统组成，其工作步骤与挖土机类似，通过四大系统的协同配合，实现重物的起吊、旋转、变幅和转运，全程需保证动作平稳、精准可控。8.2.2行走系统结构分析行走系统采用门式支撑结构，底部设有两条门腿，每条门腿配备独立的车轮组，为保证运行平稳，至少配备4台驱动电机，变频器选用1拖8矢量变频器，其容量需高于所有驱动电机总容量1-2个档次，核心作用是实现多电机同速运行，避免行走跑偏。8.2.3塔机转动控制塔机转动机构由固定盘、旋转盘及驱动电机组成，固定盘与门座底座固定连接，旋转盘可围绕固定盘灵活转动，驱动电机为转动提供动力，该机构选用1拖2矢量变频器，由于转动过程中存在较大惯性，会产生再生电能，因此需加装制动电阻，将再生电能消耗，保护变频器和电机。8.2.4转臂“变幅”控制转臂变幅机构基于4连杆结构设计，通过齿条驱动实现转臂的幅度调整，为保证变幅定位精准，选用带PG编码器的矢量变频器，通过编码器反馈转速和转角信号，实现闭环控制。8.2.5“提升”控制系统提升系统由驱动电机、减速箱、卷筒、滑轮组组成，起升电机功率较大，需承受重物的重力负载，因此变频器需具备大转矩、高精度定位功能，同时加装制动电阻和抱闸系统，防止重物坠落，保障运行安全。【能力培养】能准确识别“门座式”起重机四大系统的核心部件，明确各部件的安装位置和功能；2.能深入分析各系统的工作原理及控制要求，理解系统运行的协同逻辑；3.能结合系统特点，理解各系统变频器选型的核心依据，明确矢量变频器、制动电阻的应用意义。【总结】本节课重点掌握“门座式”起重机四大系统的结构与工作原理，明确各系统变频器的选型要点和配套部件要求，为后续变频器具体选型、调试及故障处理工作奠定坚实的结构认知基础。

××职业技术学院教案课程名称变频器伺服器现代工程应用班级课程章节8.3课次/周授课方法讲授+任务演示+实操指导+案例分析教具PPT、变频器、PG编码器、起重机电气配置表、控制柜教学内容1.起重机变频器选型要求、电气配置及解决方案；2.PG旋转编码器结构、原理及连接方法；3.主起升变频器组态、参数设置及调试步骤；4.“门座式”起重机常见故障与维护方法教学目标知识目标：掌握变频器选型、参数设置及调试方法，了解PG编码器应用及设备故障维护；能力目标：能配合完成变频器调试，能识别常见故障并掌握基础维护方法重点、难点重点：变频器选型要求、主起升变频器参数设置及调试步骤；难点：PG编码器信号处理、变频器调试异常处理、常见故障排查复习提问1.“门座式”起重机提升系统的变频器选型要求是什么？2.转臂变幅系统为何需要加装PG编码器？作业1.简述“门座式”起重机变频器的选型要求及电气配置；2.说明PG编码器的结构、原理及连接注意事项；3.简述主起升变频器的调试步骤；4.列举3种起重机常见故障及维护方法。授课时长2学时课后小结本课题重点讲解了变频器选型、调试及起重机故障维护知识，核心掌握变频器选型要求、主起升变频器参数设置及调试流程，理解PG编码器的应用原理，掌握常见故障排查方法，实现理论与实践结合，提升变频器应用及设备维护能力。

教案附页注释【知识学习】8.3变频器选型与调试8.3.1变频器选型“门座式”起重机属于定制化特种设备，其变频器选型需严格贴合设备工况，满足大转矩输出、闭环控制、再生能量处理、抗干扰能力强等核心要求，主起升、副起升、行走、变幅等各机构的变频器型号需与对应驱动电机的额定功率、额定转速、额定电流等参数精准匹配，同时采用通信控制方式，可简化控制柜布线，提升系统运行的可靠性和稳定性，便于后期维护。8.3.2拟定解决方案PG旋转编码器是变频器闭环控制的核心辅助元件，主要用于精准测量电机的转角和转速，通过专用PG卡与变频器连接，将反馈信号传递给变频器，实现转速和位置的精准控制，提升起重机运行精度。8.3.3“主起升”变频器调试主起升变频器调试需遵循“先复位、再设参、后调试”的核心原则，第一步恢复变频器出厂设置，清除原有参数，避免干扰；第二步输入电机铭牌参数，进行静态自学习，确保变频器与电机精准匹配；第三步设置编码器参数、抱闸控制逻辑及保护参数，保障设备安全；最后进行空载调试和负载调试，空载调试确认电机转向、转速正常，负载调试逐步加载，优化参数，排查动作卡顿、转速不稳等异常问题，调试过程中需重点注意相序调整、抱闸信号匹配等细节，避免设备损坏。起重机常见故障主要分为钢丝绳磨损、减速器故障、电气故障、液压故障四类，需针对性采取润滑保养、部件检修或更换等措施，定期维护可延长设备使用寿命。【能力培养】能结合电机参数和工况需求