橋式起重機矢量變頻調(diào)速電源
傳統(tǒng)橋式起重機是通過鼓形凸輪控制器調(diào)節(jié)串接在繞線式電機轉(zhuǎn)子中的電阻,改變電機固有特性曲線,進而達到調(diào)速目的,以滿足起吊速度和保證安裝定位的要求。它存在著速度變化大、中間速不穩(wěn)定,使得起重機運行效率低、功耗大、性能不穩(wěn)定,另外電機滑環(huán)、碳刷磨損大,維修費用高。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,具備微電腦技術(shù)、pwm技術(shù)及矢量變換技術(shù)和能量回饋技術(shù)的起重機專用變頻器的出現(xiàn),使新一代橋式起重機變頻器調(diào)速系統(tǒng)方案完全成熟。
1調(diào)速系統(tǒng)方案
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/20933.htm橋式起重機有主鉤、輔鉤、大車、小車電機,都需要調(diào)速,因而各有獨立的調(diào)速系統(tǒng)。其中主鉤、輔鉤是重力性負載,要求恒力矩,位能變化大,須四象限運行,性能要求高,調(diào)速系統(tǒng)最為復(fù)雜。橋式起重機起動轉(zhuǎn)矩大,低速時大力矩輸出,負載變化劇烈。而一般v/f控制、轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器無法滿足其要求。因為磁通矢量控制方式是將定子電流分解成產(chǎn)生磁場的電流分量和與磁場相垂直產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量,分別進行任意控制,二者合成的定子電流供給電動機,因而采用磁通矢量控制方式的變頻器,調(diào)速范圍寬、過流抑制能力強、轉(zhuǎn)矩控制性能好,尤其可以控制靜止轉(zhuǎn)矩,滿足起重機的要求。
當(dāng)橋式起重機的主鉤電動機快速制動或帶一位能負載時,電動機工作于發(fā)電狀態(tài),電動機轉(zhuǎn)子軸上的動能或負載上的勢能將轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瓜到y(tǒng)能耗大、變頻器直流端口產(chǎn)生很高的泵升電壓,制動力矩偏小,因此要求系統(tǒng)主電路具備能量回饋再生制動功能,將電動機轉(zhuǎn)子軸上的動能和負載上的勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑仞伒诫娋W(wǎng)。才能提高節(jié)能效果,獲得較大的制動力矩。并能滿足主鉤電機四象限運行的要求。
日本fr-a241e系列吊車、起重機專用變頻器,具備磁通矢量控制模式,采用正弦波pwm控制,特別裝備有專為控制吊車和完成自動調(diào)整功能的智能軟件,內(nèi)置能量回饋再生制動單元和交流輸入電抗器,完全滿足橋式起重機的工況要求。能量再生如圖1所示。
2工作原理
主鉤主電路及控制電路如圖2所示。
圖2中,r1、s1接入電網(wǎng),是為了變頻器出現(xiàn)故障時保持住故障狀態(tài),便于控制和分析原因。stf-sd(或str-sd)閉合便能保持正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))狀態(tài),直到stop-sd端子斷開才停止。rh、rm、rl的不同動作組合,可使變頻器多段速運行。主鉤電機的負載是恒轉(zhuǎn)矩負載,低速時要有大轉(zhuǎn)矩輸出。通過對矢量變頻器的t/f曲線的分析,可以理解對主鉤電機的控制應(yīng)采用順序起、制動控制。所有的時序和端子均由plc控制,簡單可靠。
矢量變頻器t/f曲線如圖3所示。
當(dāng)變頻器得到正轉(zhuǎn)命令后變頻器輸出頻率上升至3hz時(此刻變頻器已能通過電機輸出足夠大的起升力矩),端子fu輸出低電平,cr1吸合,控制mc2吸合,電磁鐵b1松開,此信號回饋到變頻器。電機開始運轉(zhuǎn)并上升至設(shè)定轉(zhuǎn)速。當(dāng)減速停機時,如果過早制動,就會磨損抱閘機構(gòu),縮短機械壽命;若在電動機停轉(zhuǎn)時才進行制動,電磁制動滯后動作引起輸出力矩不足使重物跌落。因此在電機減速制動時,將能量回饋再生單元投入運行,采用低速制動的方法,當(dāng)變頻器頻率下降至6hz時,接觸器mc2斷開、電磁制動機構(gòu)動作、電磁鐵b1抱閘、主構(gòu)電機停止,從而克服了上述缺點。并且當(dāng)變頻器故障或提升限位開關(guān)動作時,接觸器mc2斷開,電磁鐵b1抱閘,主鉤電機停止保持住重物。使系統(tǒng)具有更高的安全可靠性。
3矢量變頻器調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點
變頻器調(diào)速系統(tǒng)電動機機械特性如圖4所示。
從圖4可以看出,矢量變頻器大大改善了電動機的機械特性,基本上為一族平行的直線,具有制動力矩大的機械特性,完全實現(xiàn)了寬范圍的無級調(diào)速。
采用專用變頻器調(diào)速系統(tǒng)改造后的橋式起重機,重載低速起動可靠、運行穩(wěn)定,加減速時間的設(shè)定使各擋起制動速度相當(dāng)平穩(wěn),控制精度高。利用頻率檢測信號控制制動器開閉,徹底解決了溜鉤問題。利用電源回饋技術(shù)把電機的再生能量回饋電網(wǎng),既提高了系統(tǒng)的效率,也提高了系統(tǒng)的安全性。plc的控制,減少了故障點,使系統(tǒng)的可靠性進一步提高。
4結(jié)語
橋式起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)對電機沖擊小,調(diào)速性能優(yōu)良,節(jié)能效果顯著,減少了維修工作量,提高了工作效率。
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