《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 其他 > 設(shè)計應(yīng)用 > 橋式抓斗吊車英威騰變頻調(diào)速方案
橋式抓斗吊車英威騰變頻調(diào)速方案
摘要: 橋式起重機械工況分析橋式起重吊車(又稱行車)是工況企業(yè)中十分常用的一種起重機械,主要結(jié)構(gòu)分為:橋架、大車行走機構(gòu)、小車行走機構(gòu)及起升機構(gòu)。其中,大車及小車機構(gòu)帶動吊車前后左右行走,起升機構(gòu)拖動重物負載上下運動。吊車的大車、小車及起升機構(gòu)在運動過程中,其阻轉(zhuǎn)矩基本不變,可看作為恒轉(zhuǎn)矩負載。
Abstract:
Key words :

橋式起重機械工況分析
  橋式起重吊車(又稱行車)是工況企業(yè)中十分常用的一種起重機械,主要結(jié)構(gòu)分為:橋架、大車行走機構(gòu)、小車行走機構(gòu)及起升機構(gòu)。其中,大車及小車機構(gòu)帶動吊車前后左右行走,起升機構(gòu)拖動重物負載上下運動。
  吊車的大車、小車及起升機構(gòu)在運動過程中,其阻轉(zhuǎn)矩基本不變,可看作為恒轉(zhuǎn)矩負載。重物上升時,電動機克服重力做功,屬于阻力負載;重物下降時,當(dāng)重力大于傳動機構(gòu)的摩擦阻力時,重物的位能成為下降的動力,電動機處于再生制動狀態(tài),此時重物屬于動力負載。
  ·原型拖動方案
  

  
  吊車各部分的拖動系統(tǒng),一般都需要調(diào)速。在變頻技術(shù)成熟之前,繞線式異步電機轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速是起重機械中最常見的調(diào)速方法。
  繞線式電機主電路如左圖所示:通過滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入若干段電阻,由接觸器" title="接觸器">接觸器來控制接入電阻的多少,從而控制轉(zhuǎn)速。該方案存在下述問題:
  1.設(shè)備故障率高
  因工礦企業(yè)工作環(huán)境差,風(fēng)塵、腐蝕性氣體等極易對電機滑環(huán)、碳刷及接觸器造成不良影響,加之電機啟動頻繁,電流及機械沖擊大,因此月平均故障率可高達數(shù)次;
  2.控制線路復(fù)雜
  電機調(diào)速級數(shù)越多,需要接入的接觸器就越多,這使得控制線路十分復(fù)雜,故障查除困難;
  3.熱功率損耗大
  轉(zhuǎn)子回路串入電阻后,電機損耗功率以熱能形式釋放,能量不能回收,電阻需定時更換。
  4. 能耗分析
  線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子回路串入電阻后,其機械特性如下圖所示。
  

  因轉(zhuǎn)差變大,機械特性變“軟”,在負載轉(zhuǎn)矩TL不變的情況下,拖動系統(tǒng)的工作點由A點移到B點,轉(zhuǎn)速由n1降為n2。其定子電磁輸入功率分配情況如下:
  1.電磁輸入功率為:
  Pin = TL•n0
  2. 電機輸出功率為(曲線②):
  Pout = TL•n2
  3. 電機損失功率為(曲線②):
  △P = TL•( n0- n2 )
  如上圖所示,①、②號曲線分別為線繞式電機轉(zhuǎn)子回路串入電阻前、后的機械特性曲線。圖中陰影部分表明電機在串入調(diào)速電阻后,其功率損失增大許多,且機械特性偏“軟”,電機驅(qū)動能力明顯下降。
  ·提升機變頻調(diào)速" title="變頻調(diào)速">變頻調(diào)速方案
  近年來,隨著變頻技術(shù)的日益成熟,以及變頻器價格的不斷降低,變頻調(diào)速技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,加之國家對節(jié)電節(jié)能技術(shù)的積極推廣,起重機械的變頻改造已成為趨勢。
  深圳市英威騰" title="英威騰">英威騰電氣有限公司作為國內(nèi)主要變頻器專業(yè)制造商,始終致力于變頻器的市場推廣與行業(yè)應(yīng)用。2004年推出的CHV系列高性能" title="高性能">高性能矢量變頻器,已廣泛應(yīng)用于注塑機械、提升機械、拉絲機械、紡織機械、數(shù)控機床等要求較高的場合。下文將以CHV矢量變頻器為核心,詳細闡述提升機械變頻調(diào)速方案。
  ·工藝要求及變頻控制要點
  1.調(diào)速范圍
  大型吊車多采用有級調(diào)速,速度檔位選擇常采用凸輪控制器,調(diào)速比一般小于10;CHV高性能矢量變頻器具有16段速設(shè)定功能,在閉環(huán)矢量控制" title="矢量控制">矢量控制模式下,其調(diào)速范圍高達1:1000,可輕松滿足需求;
  2.制動定位
  大車、小車及起升機構(gòu)都要求有定位功能,較重負載制動定位時,拖動電機常處于再生制動狀態(tài);變頻調(diào)速時,需加裝制動電阻,采用電制動與機械制動相結(jié)合的制動方式,以確保準(zhǔn)確停車;
  3.吊鉤啟動
  吊鉤從地面拖動重物啟動時,為避免機械沖擊,啟動檔的速度不能過快;CHV變頻器具有豐富的加減速預(yù)設(shè)曲線,吊鉤啟動可選擇“S”型加速曲線,保證加速過程平穩(wěn)順暢;
  4.溜鉤處理
  吊鉤拖動重物起停時,電動機與抱閘裝置配合不當(dāng),容易造成重物滑落,即所謂“溜鉤”問題; CHV變頻器在閉環(huán)矢量控制模式下,0Hz運行時最大可輸出180%的額定轉(zhuǎn)矩,能很好解決吊車溜鉤問題。
  ·節(jié)能分析


  
右圖為異步電動機主回路串接變頻器后的機械特性圖。
  圖中曲線①為電機調(diào)速前的機械特性,曲線③為電機變頻調(diào)速后的機械特性。對比可知,變頻器調(diào)速的一個顯著優(yōu)點就是在調(diào)速的同時能夠調(diào)整供電電壓,使電機的機械硬性基本保持不變。相比繞線式異步電機的轉(zhuǎn)差調(diào)速,在負載轉(zhuǎn)矩TL不變的情況下,變頻調(diào)速具有較好的節(jié)能效果。其電磁輸入功率分配情況如下:
  1.電磁輸入功率為:
  Pin' = TL•n0'
  2.電機輸出功率為(曲線③):
  Pout = TL•n2
  3.電機損失功率為(曲線③):
  △P = TL•( n0' - n2 )
  ·變頻器電控方案
  深圳市英威騰電氣有限公司成功改造的橋式抓斗吊車電機參數(shù)及需選配變頻器清單如下:


  電控方案說明:
  1、提升電機的變頻器需選配PG卡,采用有PG矢量控制;其余變頻器均采用無PG矢量控制;
  2、原繞線式電機可不必更換,但需把電機轉(zhuǎn)子上的電刷舉起,且轉(zhuǎn)子的出線頭要短接,如左圖所示:

  3、所有變頻器均需選配制動電阻或制動單元(15KW以上變頻器制動單元外置);
  4、因應(yīng)用現(xiàn)場吊車是在粉塵較大的水泥生產(chǎn)車間使用,因此所有變頻器均需選配專用防粉防塵外殼;
  以提升電機為例,其主電路示意圖如下:

  用變頻器運行信號控制電磁抱閘;變頻器在有PG矢量控制模式下,0Hz運行時可輸出180%額定轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間在20ms以內(nèi),完全可滿足吊車的應(yīng)用要求,有效避免溜鉤問題及起停抖動問題;
  當(dāng)然,對于一些高檔提升機械,還會應(yīng)用到PLC來進行對提升機構(gòu)、行走機構(gòu)、橫動機構(gòu)進行集中控制,實現(xiàn)多種功能,控制簡易示圖如下:

  變頻器的外圍接線配置圖如下:

 

  ·總結(jié)
  深圳市英威騰電氣有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的CHV系列高性能矢量型變頻器成功應(yīng)用于橋式吊車領(lǐng)域,有效滿足吊車的控制工藝要求,并得到客戶的一致認(rèn)同。英威騰公司提出的吊車變頻控制方案,推動了吊車電氣控制技術(shù)的發(fā)展,完全滿足吊車的軟啟動、軟停車、無沖擊、平滑調(diào)速功能,有效降低系統(tǒng)的能耗及機械的維護成本,延長機械的使用壽命。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。