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變頻器換速體系在大型吊車里的運作剖析

2014-04-09

       吊車各機構負載為恒轉矩負載,生產廠普通選用帶低速轉矩提升功能的電壓型變頻器,如日本的安川、三菱、富士、德國的西門子及丹麥的丹佛斯等。其中安川變頻器具有較合理的價格,完整的理論計算書及輔件推薦值,有利于用戶合理選用。

  當變頻器直接連接于一個大容量的電源變壓器(500KVA以上或離電源變壓器很近安裝)時,或電網回路中接有移相電容器,在變壓器頻器投切或電力電容器的投切過程中可能會在電網中產生過峰值電容,致使變頻器損壞。為此,在變頻器的輸入端加接交流電抗器,以抑制變頻器造成的高頻峰值電流,或電容器開斷造成的峰值電流對變頻器的危害。

  同時,交流電抗器的接入還可起到降低電機噪聲、改善起動轉矩、在電機輕載時改善電機功率因數的作用。

  制動單元的選用為減小大慣性系統的減速時間,解決變頻器直流電路上的過電壓問題,常在其直流電路中加接一檢測直流電壓的晶體管。一旦直流回路電壓超過一定的界限,該晶體管導通,并將過剩的電能通過與之相接的制動電阻器轉化為熱能耗。在能量消耗的同時加速了轉速的減小,該能量消耗得愈多,制動時間愈小,此裝置即為變頻器的制動單元。

  由于高次諧波的驅膚效應,電纜的實際使用面積減小,單位實際工作電阻增大,電纜壓降有增大的趨勢,故所配電纜一般大于常規使用值。如變頻器與電機間的主回路配線不當,將會使電壓下降較多,從而降低電機轉矩,增大電機電流,引起電機過熱。一般規定配線距離應小于30m(富士變頻器),若距離大于30m則應保證配線電壓降不得大于2%~3%(安川變頻器)。近年來變頻器廠家將變頻器額定電壓設計成稍低于電源電壓,如380V電源用變頻器標稱電壓為360V等,有利于輸電線容量的降低。

  供電電源為AC380V,50Hz三相制,經導電裝置引至吊車。

  總電源斷路器設置在電器室電源柜中,其額定容量根據裝機總容量選配,具有分勵脫扣功能。整機工作電源由總電源斷路器出線端引出,向機上各機構的主回路供電。聯動臺和電源柜門上上設有緊停按鈕,緊急情況下用來分斷總電源斷路器,切斷整機工作電源。

  控制及信號電源為AC220V,設置了AC380V/AC220V控制變壓器,為緊?;芈?,各機構控制回路,PLC電源提供電源。

  上升和下降均具有4檔速度,起升通過操縱室聯動臺的主令控制器進行操作控制。

  起升機構由壹臺132KW電機驅動,起升變頻器選用安川公司CIMRG5A4160變頻器,帶PG卡,選用閉環矢量控制模式。系統具有足夠的調速硬度和良好的低頻轉矩特性,即使在0Hz電機也能以150%額定轉矩輸出。起升機構閉環控制的速度反饋采用增量型脈沖編碼器。并通過輸入主令控制器給PLC信號控制變頻器的頻率即電動機的轉速。

  起升機構采用液壓制動器控制,實現零速抱閘,可以全速受控,減少抱閘閉合時的振動及抱閘磨損,使停車更平穩。

  起升機構的電氣保護有短路及過電流保護,過載保護,失壓,及零位保護,超負荷保護;當變頻器出現故障信號時,必須通過聯動臺上的故障復位按鈕進行復位。

  超負荷限制器設定為100%額定負載(或力矩)時發出聲光報警,110%額定負載則自動切斷上升。起升機構均設有吊車高度限制器,用來控制上升及下降的極限位置。

  大車機構由四臺15KW電機驅動,變頻器選用一臺安川公司CIMRG5A4075變頻器,選用開環v/f控制模式,大車有4檔速度,在操縱室內均可對大車運行進行控制。大車運行機構設有行程,減速限位和防撞接近開關,用來控制大車運行速度和左右的極限位置。

  小車機構由壹臺22KW電機驅動,變頻器選用一臺安川公司CIMRG5A4022變頻器,選用開環v/f控制模式。小車有4檔速度,在操縱室內進行控制。小車運行機構設有行程,減速限位,用來控制小車運行速度及左右的極限位置。

  在主操縱室內,司機可對大車、起升、小車系統進行控制。

  在聯動臺設有試燈按紐,它用來檢查聯動臺面板上所有指示燈是否損壞;聯動臺上的蜂鳴器是用來提示吊車電氣部分發生故障或機構運行時到達極限位置,撞到極限時,蜂鳴器報警。故障復位按鈕是使所有故障復位,同時存貯故障內容,并使故障監控系統保持一定容量,以便查詢。其他功能按紐、開關及指示燈、儀表按聯動臺面板上銘所示。主令控制器用來控制各個機構的啟動、調速與停止。整機控制系統采用日本三菱公司的FX2N-128系列PLC,模塊化結構。

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