臺達變頻器制動單元與制動電阻在起重機的應用 臺達變頻器制動單元與制動電阻在起重機的應用
一、引言
包鋼氧氣廠現(xiàn)有一臺橋式起重機，其電動運行機構(gòu)由三個獨立的拖動系統(tǒng)組成，分別是大車拖動系統(tǒng)、小車拖動系統(tǒng)、吊鉤拖動系統(tǒng)。大車拖動系統(tǒng)和小車拖動系統(tǒng)采用制動器、減速器和電動機組合的“三合一”驅(qū)動方式。
吊鉤拖動系統(tǒng)采用繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和制動方式，由于使用的繼電器和接觸器較多，線路復雜，年久失修，導致故障率較高，所以決定對吊鉤拖動系統(tǒng)進行改造。考慮到吊鉤拖動系統(tǒng)的提升機構(gòu)運轉(zhuǎn)具有大慣性，四象限運行的特點，所以采用專為起重機類負載而設(shè)計的臺達VE系列變頻器。臺達VE系列變頻器具有如下特點：
（1）具有全程矢量控制。在1HZ的低頻下，即使無速度反饋環(huán)節(jié)，也能提供150%額定轉(zhuǎn)矩的啟動力矩。
（2）四象限運行。可配置常州博邦電氣BURBUND品牌BBU系列制動單元，實現(xiàn)四象限運行，而且動態(tài)響應好。
（3）恒轉(zhuǎn)矩特性。在全速范圍內(nèi)，具有恒轉(zhuǎn)矩特性。在全速范圍內(nèi)，具有恒轉(zhuǎn)矩特性。
二、VE變頻器在提升機構(gòu)上的應用設(shè)計
該橋式起重機的提升電機型號為YZR200L-8（繞線電機），功率15Kw，額定輸入電壓380V，額定輸入電流34.6A，電機極數(shù)8極，額定頻率為50HZ，額定轉(zhuǎn)速為712rpm，無編碼器。抱閘采取電磁閥方式，使用3相380V電源控制。考慮到以后超負荷運行的可能，以及長期運行的穩(wěn)定性，選用臺達VFD220V43A-2變頻器。
1.主電路設(shè)計
由于臺達變頻器功率大于11KW型號等級無內(nèi)置制動單元，所以選配外置推薦常州博邦電氣BURBUND品牌制動單元BBU-4030一臺，標配的常州博邦電氣BURBUND品牌制動電阻型號為BWR-4800W-27RJ。VE系列變頻器電氣接線圖如下。
2.變頻器控制方式
變頻器控制方式采用無速度傳感器矢量控制（也稱為SVC控制方式），可以獲得接近閉環(huán)控制的性能，同時省去了速度傳感器，具有較低的維護成本。與傳統(tǒng)V/Hz控制比較，無速度傳感器矢量控制可以獲得改進的低速運行特性，變負載下的速度調(diào)節(jié)能力亦得到改善，同時還可獲得高的起動轉(zhuǎn)矩，能夠很好的滿足起重設(shè)備上啟動時需要滿負載（甚至是過負載，通常運行時間很短）運行，能夠獲得優(yōu)異的動靜態(tài)特性。
3．報閘時序控制
在起重設(shè)備的應用上，一般都會存在機械抱閘機構(gòu)，這主要是考慮到安全方面的因素。提升機構(gòu)在機械抱閘機構(gòu)抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止狀態(tài)下滑的現(xiàn)象（稱為溜鉤），防止溜鉤是橋式起重機控制系統(tǒng)設(shè)計中的安全控制環(huán)節(jié)。當?shù)蹉^起吊重物停止在半空中時，如果要作上升或者下降動作，變頻器的運行和對機械抱閘機構(gòu)的控制，這兩者之間的配合就顯得非常重要；配合不好，有可能出現(xiàn)變頻器報警（過載或者過流），也有可能出現(xiàn)重物溜鉤的現(xiàn)象。
針對這種現(xiàn)象，臺達VE變頻器專門開發(fā)參數(shù)來方便調(diào)整。使用臺達VE變頻器多功能輸出指令第42號功能就能夠很好的解決這個問題，多功能輸出指令42主要用來控制機械抱閘機構(gòu)的動作，其條件為：實際輸出頻率，實際輸出電流，延遲時間。如果當實際輸出頻率大于02-33設(shè)置值，并且當實際輸出電流大于2-32設(shè)置值，變頻器開始計時，時間超過2-31設(shè)置延遲時間，多功能輸出指令42就動作，打開機械抱閘機構(gòu)；反之，如果實際輸出頻率小于02-33設(shè)置值，或者實際輸出電流小于2-32設(shè)置值，多功能輸出指令42就不動作，機械抱閘機構(gòu)關(guān)閉。這樣做能夠有效檢測主吊電機是否勵磁完成，保證起吊貨物的安全性。除了使用到多功能輸出指令42，還配合使用齒隙功能（7-15齒隙加速中斷時間/7-16齒隙加速中斷頻率/7-17齒隙減速中斷時間/7-18齒隙減速中斷頻率），有效地消除機械抱閘松開時的抖動現(xiàn)象，使啟動/停止的速度更加平滑。
4．變頻器參數(shù)設(shè)計
（1）設(shè)置電機參數(shù)：
01-00=50 Hz（變頻器輸出最大頻率） 01-01=50 Hz（電動機額定頻率）
01-02=380V （電動機額定電壓） 05-01=34.60A（電動機額定電流）
05-02=15.00Kw（電動機額定功率） 05-03=712rpm（電動機額定轉(zhuǎn)速）
05-04=8 （電動機極數(shù)） 05-05=17.99A（電動機空載電流）
（2）電機參數(shù)測量：
設(shè)05-00=2讓變頻器作靜態(tài)測量，變頻器會自動完成電機參數(shù)測量并得到定子電阻和電感等電機參數(shù)。
（3）調(diào)整控制方式為SVC（矢量控制）方式：00-10=2 （采用矢量控制）
（4）調(diào)整加減速時間以及點動頻率：
01-12=1.0s （加速時間） 01-13=0.5s （減速時間）
01-20=1.0s （點動加速時間） 01-21=0.5s （點動減速時間）
01-22=20.0Hz （點動頻率）
（5）調(diào)整機械抱閘控制點：
02-11=42 （多功能輸出）02-31=0.2S延遲時間
02-32=30 (電流監(jiān)測) 02-33=1.0（速度設(shè)置）
07-15=0.3（）07-16=1.5 05-25=3.0
由于機械抱閘使用接觸器控制，接觸器電源為220V，所以采用繼電器控制，選用RA/RC常開觸點。
5．負載運行
使用以上參數(shù)，進行負載運行。0-50HZ帶6噸載運行時母線電壓的狀態(tài)：
（1）不運行狀態(tài)。500VDC；上升啟動時電壓480VDC；下降過程中最大電壓730VDC；
（2）帶8噸載運行時輸出電流的狀態(tài)。上升啟動時最大電流70A 下降過程中最大電流56A 穩(wěn)定運行時電流29A。
三、結(jié)束語
帶載情況下啟動電流保持在3倍額定電流范圍（VE變頻器過載電流范圍為額定3倍）以內(nèi)，能夠提供足夠啟動轉(zhuǎn)矩；帶載下降過程中最大母線電壓維持在730VDC設(shè)定值，保證了變頻器不出現(xiàn)OU報警；2-11=42功能判斷條件采取頻率和電流綜合判斷，保證在帶載情況下不出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。 |
