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变频器换速体系在大型吊车里的运作剖析

2014-04-09

       吊车各机构负载为恒转矩负载,生产厂普通选用带低速转矩提升功能的电压型变频器,如日本的安川、三菱、富士、德国的西门子及丹麦的丹佛斯等。其中安川变频器具有较合理的价格,完整的理论计算书及辅件推荐值,有利于用户合理选用。

  当变频器直接连接于一个大容量的电源变压器(500KVA以上或离电源变压器很近安装)时,或电网回路中接有移相电容器,在变压器频器投切或电力电容器的投切过程中可能会在电网中产生过峰值电容,致使变频器损坏。为此,在变频器的输入端加接交流电抗器,以抑制变频器造成的高频峰值电流,或电容器开断造成的峰值电流对变频器的危害。

  同时,交流电抗器的接入还可起到降低电机噪声、改善起动转矩、在电机轻载时改善电机功率因数的作用。

  制动单元的选用为减小大惯性系统的减速时间,解决变频器直流电路上的过电压问题,常在其直流电路中加接一检测直流电压的晶体管。一旦直流回路电压超过一定的界限,该晶体管导通,并将过剩的电能通过与之相接的制动电阻器转化为热能耗。在能量消耗的同时加速了转速的减小,该能量消耗得愈多,制动时间愈小,此装置即为变频器的制动单元。

  由于高次谐波的驱肤效应,电缆的实际使用面积减小,单位实际工作电阻增大,电缆压降有增大的趋势,故所配电缆一般大于常规使用值。如变频器与电机间的主回路配线不当,将会使电压下降较多,从而降低电机转矩,增大电机电流,引起电机过热。一般规定配线距离应小于30m(富士变频器),若距离大于30m则应保证配线电压降不得大于2%~3%(安川变频器)。近年来变频器厂家将变频器额定电压设计成稍低于电源电压,如380V电源用变频器标称电压为360V等,有利于输电线容量的降低。

  供电电源为AC380V,50Hz三相制,经导电装置引至吊车。

  总电源断路器设置在电器室电源柜中,其额定容量根据装机总容量选配,具有分励脱扣功能。整机工作电源由总电源断路器出线端引出,向机上各机构的主回路供电。联动台和电源柜门上上设有紧停按钮,紧急情况下用来分断总电源断路器,切断整机工作电源。

  控制及信号电源为AC220V,设置了AC380V/AC220V控制变压器,为紧停回路,各机构控制回路,PLC电源提供电源。

  上升和下降均具有4档速度,起升通过操纵室联动台的主令控制器进行操作控制。

  起升机构由壹台132KW电机驱动,起升变频器选用安川公司CIMRG5A4160变频器,带PG卡,选用闭环矢量控制模式。系统具有足够的调速硬度和良好的低频转矩特性,即使在0Hz电机也能以150%额定转矩输出。起升机构闭环控制的速度反馈采用增量型脉冲编码器。并通过输入主令控制器给PLC信号控制变频器的频率即电动机的转速。

  起升机构采用液压制动器控制,实现零速抱闸,可以全速受控,减少抱闸闭合时的振动及抱闸磨损,使停车更平稳。

  起升机构的电气保护有短路及过电流保护,过载保护,失压,及零位保护,超负荷保护;当变频器出现故障信号时,必须通过联动台上的故障复位按钮进行复位。

  超负荷限制器设定为100%额定负载(或力矩)时发出声光报警,110%额定负载则自动切断上升。起升机构均设有吊车高度限制器,用来控制上升及下降的极限位置。

  大车机构由四台15KW电机驱动,变频器选用一台安川公司CIMRG5A4075变频器,选用开环v/f控制模式,大车有4档速度,在操纵室内均可对大车运行进行控制。大车运行机构设有行程,减速限位和防撞接近开关,用来控制大车运行速度和左右的极限位置。

  小车机构由壹台22KW电机驱动,变频器选用一台安川公司CIMRG5A4022变频器,选用开环v/f控制模式。小车有4档速度,在操纵室内进行控制。小车运行机构设有行程,减速限位,用来控制小车运行速度及左右的极限位置。

  在主操纵室内,司机可对大车、起升、小车系统进行控制。

  在联动台设有试灯按纽,它用来检查联动台面板上所有指示灯是否损坏;联动台上的蜂鸣器是用来提示吊车电气部分发生故障或机构运行时到达极限位置,撞到极限时,蜂鸣器报警。故障复位按钮是使所有故障复位,同时存贮故障内容,并使故障监控系统保持一定容量,以便查询。其他功能按纽、开关及指示灯、仪表按联动台面板上铭所示。主令控制器用来控制各个机构的启动、调速与停止。整机控制系统采用日本三菱公司的FX2N-128系列PLC,模块化结构。