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龍門吊電控元器件的設(shè)計-變頻器設(shè)計與選型

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  變頻器的設(shè)計與選型

  一、制動模式的選擇

  **需要選擇制動方案。有能耗制動、整流回饋制動和旁路回饋三種模式。

  理論上,起升機(jī)構(gòu)采用回饋制動可節(jié)省大量能源(約70%),但鑒于大多數(shù)起升機(jī)構(gòu)有效運行時間很短,平均負(fù)載率低,而目前市場上回饋器件的價格較高,從整體經(jīng)濟(jì)效益考慮,采用回饋制動的性價比較低,投資回報年限很長甚*無法回收投資;從社會效益考慮,回饋制動降低了使用能耗,卻會增加制造能耗,還帶來報廢器件的回收問題,實際價值也不大。所以,歐式起重機(jī)大多采用能耗制動。

  只有當(dāng)門式起重機(jī)作業(yè)時間很長,如裝卸橋,并經(jīng)常滿載運行時,使用回饋制動才有實際價值。

  電網(wǎng)對起重機(jī)的諧波治理要求很高時,應(yīng)采用多傳整流回饋模式。

  限于篇幅,本章僅討論單傳能耗制動。

  二、變頻器的功率選擇

  一般的選型原則按下式計算:

  Ib≥1.35ID  (6-1)

  式中 Ib——變頻器的電流(A)。

  ID——電動機(jī)的額定電流(A)。

  式(6-1)的概念為:通常起升變頻器可以在150%的額定輸出電流時運行1min,將此電流再放大1.35倍,則允許電動機(jī)在2倍左右的額定電流下運行1min。

  三、制動單元的選擇

  對于室內(nèi)平移機(jī)構(gòu),制動單元的選擇一般只需要考慮短時間的允許制動能力。

  Pzmax=0.8×PBmax  (6-2)

  式中 Pzmax——制動單元的短時間允許功率(kW)。

  PBmax——變頻器的短時間允許功率(kW)。

  式(6-2)的概念為:制動單元的短時間制動功率是變頻器短時間電動功率的0.8倍。常數(shù)0.8是在假設(shè)機(jī)構(gòu)機(jī)械效率為0.9,根據(jù)*大制動功率不大于*大電動能力乘效率的平方得出。

  對于起升機(jī)構(gòu),制動單元的選擇一般應(yīng)同時考慮短時間制動能力和連續(xù)制動能力。

  如果起升高度很小,額定起升速度較高,起升機(jī)構(gòu)全程下放的總時間小于制動單元短時間過載能力允許的時間,制動單元仍可按式(6-2)進(jìn)行,但建議增加15%~25%的裕量(考慮到可能發(fā)生的連續(xù)兩次滿載全程下放工況)。

  如果起升高度較高,額定起升速度較低,起升機(jī)構(gòu)全程下放的總時間大于制動單元短時間過載能力允許的時間,則需要按連續(xù)制動能力選擇制動單元。

  Pz=0.8×PD  (6-3)

  式中 Pz——制動單元的連續(xù)制動功率(kW)。

  PD——電動機(jī)的功率(kW)。

  根據(jù)式(6-3)選擇的制動單元,仍需按式(6-2)進(jìn)行過載能力的校核。

  四、制動電阻的選擇

  制動電阻的阻值選擇,一般選略大于變頻器允許的*小制動電阻阻值。

  平移機(jī)構(gòu)制動電阻所需容量可根據(jù)式(6-2)計算,并按制動電阻允許的*大電流進(jìn)行校核。

  式中 Izmax——制動電阻的*大允許電流

  (A);

  Vbc——變頻器制動電壓閾值(V);

  Rsc——實際采用的制動電阻阻值(Ω)。

  起升機(jī)構(gòu)制動電阻所需容量,可根據(jù)式(6-3)計算,用式(6-2)校核。

  五、變頻器控制模式的選擇

  對于整機(jī)設(shè)計滿足EMC規(guī)范的起重機(jī)電控系統(tǒng),采用通訊控制是目前的趨勢。

  對于整機(jī)設(shè)計不能滿足EMC規(guī)范的起重機(jī)電控系統(tǒng),建議采用端子控制,通訊僅用于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。必須采用通訊控制時,外部急停故障信號必須采用端子輸入,機(jī)構(gòu)的運行指令(正向運行和反向運行)推薦采用端子輸入。

  六、變頻器輸入輸出端口的設(shè)置

  對于采用通訊控制模式的歐式起重機(jī),變頻器輸入只有“外部故障”是必須的。建議使用“正向運行”和“反向運行”兩個輸入端子。

  外部故障:急停按鈕被按下或變頻器外部發(fā)生必須立即停止機(jī)構(gòu)運行的故障。變頻器接受到外部故障信號后,應(yīng)立即停止變頻器的輸出,并給出制動器抱閘信號。

  有些變頻器具備固定的**信號輸入端,可接入外部故障信號。沒有這個輸入端的變頻器須通過可編程輸入端子設(shè)置這個功能。

  對于采用端子控制模式的歐式起重機(jī),常見的變頻器輸入有以下設(shè)置。

  (1)預(yù)置速度給定:兩個速度給定需要1個輸入端子,3個或4個速度給定需要2個輸入端子,5~8個速度給定需要3個輸入端子。

  (2)故障復(fù)位:需要1個輸入端子。一般由1個安置在聯(lián)動臺上的按鈕給出信號,用于復(fù)位允許復(fù)位的故障。

  (3)快速停車:需要1個輸入端子。用于不需要制動器緊急抱閘(制動器緊急抱閘會造成機(jī)械沖擊),但希望機(jī)構(gòu)快速停止的故障。

  (4)制動器觸點反饋:需要1~2個輸入端子。1個為制動器已經(jīng)抱緊,1個為制動器已經(jīng)松開。用于監(jiān)測制動器的動作,更好地實現(xiàn)制動器抱閘控制邏輯。需要變頻器功能宏支持。

  (5)限位開關(guān)信號:需要2或4個輸入端子??山尤霚p速限位和/停止限位信號。需要變頻器功能宏支持。注意變頻器不處理極限限位信號。

  (6)電動機(jī)PTC保護(hù)電阻:需要1個輸入端子。當(dāng)電動機(jī)過熱,內(nèi)埋PTC保護(hù)電阻給出信號時,給出報警信號或停止電動機(jī)運行。需要變頻器支持。

  (7)電動機(jī)切換:當(dāng)起重機(jī)的各機(jī)構(gòu)不同時運行時,允許使用1個變頻器切換驅(qū)動多個機(jī)構(gòu)。如主副鉤的切換。切換驅(qū)動2個機(jī)構(gòu)需要1個輸入端子,切換驅(qū)動3~4個機(jī)構(gòu)需要2個輸入端子。注意不是所有變頻器都支持這個功能(需要能夠儲存和切換多組電動機(jī)參數(shù)),同時被驅(qū)動的多個電動機(jī)的功率不能相差太大。

  對于采用通訊控制模式的起重機(jī),需要兩個邏輯輸出端子:制動器控制和緊急故障信號輸出。

  緊急故障輸出指示變頻器內(nèi)部或執(zhí)行起重相關(guān)功能時采集到的必須立即停止機(jī)構(gòu)運行的故障,用于控制機(jī)構(gòu)接觸甚*總接觸器的斷電。

  對于采用端子控制模式的起重機(jī),還需要增加1個或多個警告故障輸出端子。這些故障不需要機(jī)構(gòu)接觸器斷電,但需要提請起重機(jī)操作人員了解。

  起重機(jī)用變頻器輸出端子,一般選用繼電器輸出端子,選用晶體管邏輯輸出時,需要在外部用低功耗繼電器過渡。

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