技师教案变频器5.6 Microsoft Word 文档(9)

6.5.2 起升机构拖动系统的技术要求

起重机械的升降机构主要是吊钩，吨位较大的起重机通常配有主钩与副钩，下面以主钩为例说明升降机构对拖动系统的技术要求。

1．调速范围 一般要求，调速比为

an?3 (6.2)

如果要求调速范围较大，可以

an?10 (6.3)

本着“轻载快速，重载慢速”的原则，升降速度可随负载重量变化而自动切换。

2．上升时的传动间隙

吊钩从地面或某一放置物体的平面提取重物上升时，必须先消除传动间隙，将钢丝绳拉紧。在无变频调速系统中，这一档速度称为“预备级速度”。预备级速度不宜过大，否则会使机械冲击力过猛而降低机械使用寿命。

3．制动方法

吊钩吊着重物在空中停留时，如果没有专门的制动装置，重物很难在空中长时间停留。因此，在电动机轴上应加装机械制动装置。通常采用电磁抱闸和液压电磁制动器等。为确保制动器安全可靠，制动装置均采用动断式电器，在线圈断电时制动器依靠弹簧力量将轴抱死，在线圈通电时释放。

4．溜钩问题

在重物升降和停止瞬间，要求制动器必须和电动机紧密配合。由于制动器从抱紧到释放，以及从释放到抱紧的动作过程需要时间大约0.6s，而电动机转矩的产生与消失，是在通电和断电瞬间立即反应的。因此，应该重视两者之间的配合，如电动机已经断电，而制动又没有抱死，则重物必将下降，即溜钩现象。这种现象非但降低起重机所吊重物在空中定位，而且还会发生安全事故。

5．点动功能

起重机通常需要在空中调整重物的位置。为此，必须设置点动功能。 6．电动机的选择

在对原有起重机进行技术改造时，对于原有的且较新的三相笼型异步电动机，则可以直接选配变频器。如果原有电动机年久失修，可考虑选用变频专用电动机。

7．变频器的选择

在起重机械中。多数是带载起动或停车，所以在升降速过程中电动机电流较大。所以，应计算出对应于最大起动转矩及升降速转矩时的电流。通常变频器的额定电流IN由下式决定

I??I??式中：IMN 电动机额定电流

K1 所需最大转矩与电动机额定转矩之比 K2 变频器的过载能力，通常取1.5 K3 系统裕度 通常取1.1

值得注意的是，对于桥式起重机，主钩与副钩电动机不能共用变频器，应该另行选择变频器。

8．制动电阻估算

在用变频器控制起重机械时，应该在直流制动单元中外接制动电阻。但制动电阻的精确计算是比较复杂的。这里介绍的估算方法能够满足实际工程需要。

（1）势能负载的最大释放功率等于以最高转速匀速下降时的电动机功率，其实质就是电动机额定功率PMN。

（2）由于电动机处于再生制动状态下，回馈的电能完全消耗在电阻上。因此，电阻的功率PRB应该与电动机额定功率PMN相等。即

PRB?PMN (6.5)

（3）制动电阻接在变频器的直流回路中，电压为UD。阻值可按下式计算：

K1K3 (6.4) K2U2D RB? (6.6)

P??（4）制动单元允许电流可按工作电流的两倍计算。

I???9．再生电能的处理

2UD (6.7) RB起重机械在重物下降时，电动机处于再生制动状态，此时再生电能回馈到变频器。如果处理不当，可造成变频器损坏。近年来，很多变频器制造厂商都研制出将直流电路中的泵升电压回馈给电网的新产品或附件。其基本方式有两种；

（1）有源逆变器

有源逆变器也称回馈单元，如图6-17所示。图中RG为有源逆变器， P、N端子接变频器的直流输出母线端子P、N 。当直流电压超过限值时，有源逆变器将直流电压逆变成三相交流电，回馈到电网中去。

（2）直流反馈

具有直流反馈功能的变频器，可直接将多余的直流电能回馈到三相交流电网中，如图6-18所示。图中，二极管VD1～VD6 组成三相全波桥式整流电路，与普通变频器的整流电路相同。VT1～VT6组成三相逆变桥式电路将过高

的直流电压逆变成三相交流电压，并回馈给电网。

10．公共直流母线

在起重机械中，由于变频器数量多，将所有变频器的整流部分作为公用，称为公用直流母线方式，如图6-19所示。采用公用直流母线方式驱动多台变频器，使系统电路形式更加简洁、紧凑。

在起升机构重载下降过程中，长时间的制动转矩，其再生电能消耗，采用大量制动电阻来吸收，或将其回馈到电网。在图6-19所示中，当2个以上的机构同时运行时，若某一机构传动电动机M1处于再生制动状态，其再生制动能量可经直流母线直接供给处于电动状态的电动机M2，在很大程度上提高了能量的再生利用率。

公用直流母线系统通常由一个整流/有源逆变器加多个变频器组成。整流/有源逆变器为各个变频器提供公共直流母线。当电动机处于减速或重载下降并使直流母线电压升高时，其逆变桥开始工作并将再生制动能量回馈至电网，从而使系统实现可逆运行。

6.5.3 变频器在起重机中的应用实例分析 1．控制方案 （1）控制方式

为了确保起重机在低速时有足够的转矩，应采用带转速反馈的矢量控制方式。在定位要求不高的场合也可采用无反馈的矢量控制方式。

（2）起动方式

为了满足吊钩及重物从地面或某平台上提升，需要先消除上升中的传动间隙，将钢丝绳拉紧，故采用S型起动方式为宜。

（3）制动方式

应采用再生制动、直流制动以及电磁机械制动相结合的制动方式。 （4）点动方式

调整重物在空间位置，应采用点动方式。需要单独控制，但点动频率不宜过高。

（5）调速要求

变频器调速是是无级的，完全可以采用外接电位器来调节转速。但为了便于操作人员掌握，采用左右各若干档转速控制方式为宜。

2．电路分析

某桥式起重机控制电路如图6-20所示。系统采用日本安川G7系列变频器

进行调速控制。以变频器为核心，结合PLC控制，使得控制电路简单可靠。

其控制电路具有以下主要特点：

（1）按钮SB1、SB2控制接触器KM1，由KM1控制变频器的电源； （2）PLC的输出点Y4、Y5分别接入变频器输入端子S1、S2 ，控制电动机的正反转及停车；

（3）由接触器KMB控制制动电磁铁YB，KMB的动作是根据起重机在升降或停止过程中的需要来控制的；

（4）SA是操作手柄。在正、反两个方向共设7档转速。反方向时采用接近开关SQR1作为限位控制，正方向时采用接近开关SQR2作为限位控制；