臺(tái)達(dá)變頻器制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻在起重機(jī)的應(yīng)用 臺(tái)達(dá)變頻器制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻在起重機(jī)的應(yīng)用
一、引言
包鋼氧氣廠現(xiàn)有一臺(tái)橋式起重機(jī)，其電動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由三個(gè)獨(dú)立的拖動(dòng)系統(tǒng)組成，分別是大車拖動(dòng)系統(tǒng)、小車拖動(dòng)系統(tǒng)、吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)。大車拖動(dòng)系統(tǒng)和小車拖動(dòng)系統(tǒng)采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式。
吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)采用繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和制動(dòng)方式，由于使用的繼電器和接觸器較多，線路復(fù)雜，年久失修，導(dǎo)致故障率較高，所以決定對(duì)吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造。考慮到吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)的提升機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)具有大慣性，四象限運(yùn)行的特點(diǎn)，所以采用專為起重機(jī)類負(fù)載而設(shè)計(jì)的臺(tái)達(dá)VE系列變頻器。臺(tái)達(dá)VE系列變頻器具有如下特點(diǎn)：
（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(dòng)力矩。
（2）四象限運(yùn)行。可配置常州博邦電氣BURBUND品牌BBU系列制動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)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(jī)構(gòu)上的應(yīng)用設(shè)計(jì)
該橋式起重機(jī)的提升電機(jī)型號(hào)為YZR200L-8（繞線電機(jī)），功率15Kw，額定輸入電壓380V，額定輸入電流34.6A，電機(jī)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(fù)荷運(yùn)行的可能，以及長期運(yùn)行的穩(wěn)定性，選用臺(tái)達(dá)VFD220V43A-2變頻器。
1.主電路設(shè)計(jì)
由于臺(tái)達(dá)變頻器功率大于11KW型號(hào)等級(jí)無內(nèi)置制動(dòng)單元，所以選配外置推薦常州博邦電氣BURBUND品牌制動(dòng)單元BBU-4030一臺(tái)，標(biāo)配的常州博邦電氣BURBUND品牌制動(dòng)電阻型號(hào)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(shí)省去了速度傳感器，具有較低的維護(hù)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(jìn)的低速運(yùn)行特性，變負(fù)載下的速度調(diào)節(jié)能力亦得到改善，同時(shí)還可獲得高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能夠很好的滿足起重設(shè)備上啟動(dòng)時(shí)需要滿負(fù)載（甚至是過負(fù)載，通常運(yùn)行時(shí)間很短）運(yùn)行，能夠獲得優(yōu)異的動(dòng)靜態(tài)特性。
3．報(bào)閘時(shí)序控制
在起重設(shè)備的應(yīng)用上，一般都會(huì)存在機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)，這主要是考慮到安全方面的因素。提升機(jī)構(gòu)在機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑的現(xiàn)象（稱為溜鉤），防止溜鉤是橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的安全控制環(huán)節(jié)。當(dāng)?shù)蹉^起吊重物停止在半空中時(shí)，如果要作上升或者下降動(dòng)作，變頻器的運(yùn)行和對(duì)機(jī)械抱閘機(jī)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(bào)警（過載或者過流），也有可能出現(xiàn)重物溜鉤的現(xiàn)象。
針對(duì)這種現(xiàn)象，臺(tái)達(dá)VE變頻器專門開發(fā)參數(shù)來方便調(diào)整。使用臺(tái)達(dá)VE變頻器多功能輸出指令第42號(hào)功能就能夠很好的解決這個(gè)問題，多功能輸出指令42主要用來控制機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，其條件為：實(shí)際輸出頻率，實(shí)際輸出電流，延遲時(shí)間。如果當(dāng)實(shí)際輸出頻率大于02-33設(shè)置值，并且當(dāng)實(shí)際輸出電流大于2-32設(shè)置值，變頻器開始計(jì)時(shí)，時(shí)間超過2-31設(shè)置延遲時(shí)間，多功能輸出指令42就動(dòng)作，打開機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)；反之，如果實(shí)際輸出頻率小于02-33設(shè)置值，或者實(shí)際輸出電流小于2-32設(shè)置值，多功能輸出指令42就不動(dòng)作，機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)關(guān)閉。這樣做能夠有效檢測主吊電機(jī)是否勵(lì)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(shí)間/7-16齒隙加速中斷頻率/7-17齒隙減速中斷時(shí)間/7-18齒隙減速中斷頻率），有效地消除機(jī)械抱閘松開時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象，使啟動(dòng)/停止的速度更加平滑。
4．變頻器參數(shù)設(shè)計(jì)
（1）設(shè)置電機(jī)參數(shù)：
01-00=50 Hz（變頻器輸出最大頻率） 01-01=50 Hz（電動(dòng)機(jī)額定頻率）
01-02=380V （電動(dòng)機(jī)額定電壓） 05-01=34.60A（電動(dòng)機(jī)額定電流）
05-02=15.00Kw（電動(dòng)機(jī)額定功率） 05-03=712rpm（電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速）
05-04=8 （電動(dòng)機(jī)極數(shù)） 05-05=17.99A（電動(dòng)機(jī)空載電流）
（2）電機(jī)參數(shù)測量：
設(shè)05-00=2讓變頻器作靜態(tài)測量，變頻器會(huì)自動(dòng)完成電機(jī)參數(shù)測量并得到定子電阻和電感等電機(jī)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(shí)間以及點(diǎn)動(dòng)頻率：
01-12=1.0s （加速時(shí)間） 01-13=0.5s （減速時(shí)間）
01-20=1.0s （點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間） 01-21=0.5s （點(diǎn)動(dòng)減速時(shí)間）
01-22=20.0Hz （點(diǎn)動(dòng)頻率）
（5）調(diào)整機(jī)械抱閘控制點(diǎn)：
02-11=42 （多功能輸出）02-31=0.2S延遲時(shí)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(jī)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(diǎn)。
5．負(fù)載運(yùn)行
使用以上參數(shù)，進(jìn)行負(fù)載運(yùn)行。0-50HZ帶6噸載運(yùn)行時(shí)母線電壓的狀態(tài)：
（1）不運(yùn)行狀態(tài)。500VDC；上升啟動(dòng)時(shí)電壓480VDC；下降過程中最大電壓730VDC；
（2）帶8噸載運(yùn)行時(shí)輸出電流的狀態(tài)。上升啟動(dòng)時(shí)最大電流70A 下降過程中最大電流56A 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流29A。
三、結(jié)束語
帶載情況下啟動(dòng)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(dòng)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(bào)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。 |
