淺談FR-A241E型變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2019-07-12 11:31:11來(lái)源:
隨著人們對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高,對(duì)起重機(jī)性能要求亦不斷提高。近年來(lái),變頻調(diào)速作為一種先進(jìn)的調(diào)速方法應(yīng)用于起重機(jī),能大大提高其性能。它克服了起重機(jī)傳統(tǒng)調(diào)速中大多存在調(diào)速范圍小、速度穩(wěn)定性差、無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間高速下放重物等缺點(diǎn),使控制電路簡(jiǎn)單、觸點(diǎn)減少,從而提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性。但對(duì)于吊鉤作業(yè)的電動(dòng)機(jī),由于載重下放時(shí)的特殊工作性質(zhì),使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)(即第四象限)故普通變頻器應(yīng)用于起重機(jī)吊鉤作業(yè)時(shí),必須擴(kuò)大變頻器的容量和選擇適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)電阻(或制動(dòng)單元)即使如此,對(duì)要求長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)100%制動(dòng)的場(chǎng)合(如塔起重機(jī))普通變頻器也不適合。為此我們?cè)跇蚱鹬貦C(jī)中應(yīng)用了內(nèi)含能量再生功能的、可四象限運(yùn)行的變頻器一FRA241E型變頻器。
1FR?A241E型變頻器的工作原理目前市場(chǎng)上具有全四象限運(yùn)行功能的變頻器,如FR?A241E型變頻器。它是日本三菱公司專為起重機(jī)類負(fù)載設(shè)計(jì)的專用變頻器。其工作原理如所示。與其他變頻器不同,F(xiàn)R?A241E再生逆變型內(nèi)部有兩個(gè)逆變橋。一個(gè)是普通逆變橋,完成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的逆變工作;另一個(gè)則為能量回饋橋,將電機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)所發(fā)出的電能回饋給電網(wǎng)。電機(jī)在不同象限工作時(shí),兩個(gè)逆變橋的工作由變頻器自動(dòng)切換,故FR?A241E型變頻器具有其他變頻器所具備的100%連續(xù)制動(dòng)力矩的功能。除此之處,F(xiàn)R?A241E型變頻器為更適應(yīng)起重機(jī)類負(fù)載的要求,設(shè)計(jì)了以下特有的功能:先進(jìn)磁通矢量控制和自動(dòng)調(diào)整功能通過(guò)設(shè)定先進(jìn)磁通矢量控制,可以提供大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和充足的低速轉(zhuǎn)矩,適用于負(fù)載變化大的場(chǎng)合,使電機(jī)發(fā)揮出比較大限度性能地運(yùn)行。
當(dāng)使用先進(jìn)磁通矢量控制時(shí),可以通過(guò)執(zhí)行自動(dòng)調(diào)整功能,自動(dòng)計(jì)算電機(jī)常數(shù)。自動(dòng)調(diào)整有離線和在線自動(dòng)調(diào)整兩種,離線自動(dòng)調(diào)整有電機(jī)不旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)之分。其旋轉(zhuǎn)速度特性的精度為:在線>離線(旋轉(zhuǎn))>離線(不旋轉(zhuǎn))>不調(diào)整。
工作原理圖為保證提升上限的精確定位,接觸停止控制功能使電磁制動(dòng)器在電機(jī)產(chǎn)生保持力矩的同時(shí)制動(dòng),使上限停止時(shí)無(wú)低速抖動(dòng)情況。此功能雖類似于伺服縮短功能,但時(shí)間很短。
基于負(fù)載的轉(zhuǎn)矩高速頻率控制功能當(dāng)啟動(dòng)此功能后(CS端子控制,并通過(guò)設(shè)定該端子功能)在提升重物時(shí)變頻器會(huì)首先測(cè)定電機(jī)的工作電流以判定負(fù)載的大小,然后自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行頻率。
此功能可依負(fù)載自動(dòng)改變電機(jī)的運(yùn)行頻率,減小空載運(yùn)行時(shí)間,從而大大提高工作效率。
此功能使變頻器輸出電磁制動(dòng)器控制的時(shí)序,確保提升啟動(dòng)時(shí)重物不會(huì)下滑。
淺談FR?A241E型變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用白宏偉王小宇張敏/張永停2(1.河南機(jī)電高等專科學(xué)校,2.新鄉(xiāng)市起重設(shè)備廠,河南新鄉(xiāng)453000)?A241E型變頻器內(nèi)含能量再生功能,并可四象限運(yùn)行,克服了普通變頻器應(yīng)用于起重機(jī)吊鉤作業(yè)時(shí)的不足。
再生逆變電交流電抗器源變頻調(diào)速時(shí)電機(jī)的運(yùn)行特性曲線圖橋式起重機(jī)控制線路原理圖?A241E型變頻器控制吊鉤交器平移電機(jī)由FRA241E型變頻電磁制動(dòng)器分別由兩個(gè)變頻器的RUN端子輸出信號(hào)控制。
起重機(jī)工作時(shí),先由平移電機(jī)移動(dòng)吊鉤至裝載重物的位置,然后放下吊鉤裝載重物后提升。提升時(shí)變頻器先啟動(dòng)并低速運(yùn)行,待變頻器輸出穩(wěn)定后,輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到負(fù)載所需的轉(zhuǎn)矩,電磁制動(dòng)器得RUN信號(hào)后電松閘。電機(jī)低速運(yùn)行一段時(shí)間后,經(jīng)過(guò)設(shè)定的加速時(shí)間以后,進(jìn)行加速運(yùn)行,以達(dá)到預(yù)設(shè)的高速或中速(由變頻器檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行電流的值自動(dòng)切換)。穩(wěn)定運(yùn)行一段距離后開始減速。當(dāng)速度低于設(shè)定的剎車速度時(shí),變頻器RUN輸出信號(hào)使電磁制動(dòng)器失電制動(dòng),然后變頻器停止信號(hào),吊鉤停穩(wěn)并定位。平移電機(jī)再根據(jù)要求平移至卸載位置,放下吊鉤,此時(shí)變頻器工作在第IV象限,工作過(guò)程與上升時(shí)相似。
2電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性及調(diào)速特性三相異步電動(dòng)機(jī)的自然特性曲線如所示。
電機(jī)運(yùn)行分四個(gè)象限:三相異步電機(jī)的自然特性(第I象限)電機(jī)帶動(dòng)重物上升。若轉(zhuǎn)子由于某種外力作用速度高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度,則電機(jī)進(jìn)入第象限運(yùn)行,電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)(即回饋制動(dòng)狀態(tài))吊鉤放下時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn)且產(chǎn)生反向電磁力矩,并在第i象限運(yùn)行。由于重物的重力產(chǎn)生的外力矩與電磁矩同向,電機(jī)作加速運(yùn)行,此時(shí)轉(zhuǎn)子速度超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度(即電機(jī)的同步速度),進(jìn)入第IV象限運(yùn)行,電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),吸收重物下降釋放的勢(shì)能,電機(jī)產(chǎn)生的電磁力矩與重力產(chǎn)生的外力矩相反。當(dāng)二者大小相等時(shí),即達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡(E點(diǎn)),電機(jī)拖動(dòng)重物快速下降。
由此可見,按電機(jī)的自然特性曲線運(yùn)行不能滿足平穩(wěn)減速的要求。
變頻調(diào)速時(shí),對(duì)于較理想的狀態(tài),電機(jī)的運(yùn)行特性曲線為一簇自然特性曲線的平移曲線,如所示。提升重物時(shí),開始的加速過(guò)程為:一b?c一d?e一f一g?h?I一一k一l一m?nop,快到位時(shí)的減速過(guò)程則為加速過(guò)程的逆過(guò)程,電機(jī)工作在第I象限。放下重物時(shí),加速過(guò)程為A?BC?DE一F?G?H?I一一K-L-M-N-O-P,到位時(shí)的減速過(guò)程亦為其加速過(guò)程的逆過(guò)程,電機(jī)工作在第I象限、IV象限。若加減速過(guò)程中頻率變化較小,則中的平移曲線間距很小,即加減速過(guò)程中沖擊很小,比較平穩(wěn)。
3控制線路橋起重機(jī)控制線路原理圖如所示。
?A241E型變頻器控制,變鐸器控制器電機(jī)后,不論吊鉤上升或下降、空載或滿載,其運(yùn)行性能均有提高,優(yōu)點(diǎn)如下:吊鉤電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn),加減速時(shí)沖擊需用振蕩較小,負(fù)載擺動(dòng)減輕,安全可靠。
對(duì)特殊作業(yè),如電鍍槽中零件的放入,調(diào)整吊鉤的升降速度可提高生產(chǎn)效率。
電機(jī)運(yùn)行控制的元件實(shí)現(xiàn)了無(wú)觸點(diǎn)化,減少了電路的故障點(diǎn),大大提高了控制器的使用壽命,降低了電器故障的維修率。
電機(jī)頻繁啟動(dòng)后,由于電機(jī)啟動(dòng)電流較小、,發(fā)熱即減小,故電機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)了。
由于電磁制動(dòng)器在低速時(shí)制動(dòng),因而使沖擊減小,壽命延長(zhǎng),維修時(shí)間及費(fèi)用大大減少。
由于負(fù)載下降時(shí)勢(shì)能和電能的轉(zhuǎn)化,具有節(jié)電的作用,可以降低生產(chǎn)成本。
雖然FR-A241E型變頻器控制吊鉤電機(jī)有以上優(yōu)點(diǎn),但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格高于其他變頻器,如三菱公司的FR-A540型變頻器(不具有能量回饋),使其推廣和應(yīng)用受到一定的局限。
(責(zé)任編輯呂春紅)