变频器在起重机的应用-电子发烧友网

引言

起重机是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多作用起重设备。桥式起重机的类型包括桥式起重机、特种起重机、门式起重机、装卸桥等。动臂起重机包括汽车起重机、轮胎起重机、履带式起重机、塔式起重机、门座起重机、浮式起重机和铁路起重机，起重机是现代高层施工中必不可少的施工设备。特别是在建筑施工，装卸货物中担任了极其重要的任务，对于保证施工工期和安全，降低施工成本，提高效率，减轻劳动强度起着不可代替的作用。

国产建筑机械制造工艺水平不断提高，随着变频器在起重机上的广泛应用，舒适性和安全性也越来越成熟，为国产建筑机械走向国际化奠定了基础。

变频调速原理

变频调速的基本原理是根据交流电动机转速关系得出的，交流电动机转速关系为:

n=60f1(1-s)/p

式中 n--电动机转速;

f1--供电频率;

p-电动机的极对数;

s--滑差率，s=(n1-n)/n1

n--电动机同步转速。

由上式可知，若均匀地改变定子供电频率f，就可以平滑地改变电动机的同步转速，实现调速运行。

在起重机的变频调速系统中，一台变频器带动电动机，所以采用开环形式的U/f、矢量控制及闭环控制。即根据所生电动机的转速，适当地按照工频电源的频率，而频率的变化必然会引起电动机磁通的变化。为了充分利用电动机的铁心，保持磁通恒定，就要使电压和频率的比值保持恒定(U1/f1=CΦm=常数)。采用U/f控制的变频器控制电路结构简单，成本低，多用于对精度要求不高的通用变频器。

起重机的PLC变频调速控制系统

起重机的变频调速控制系统原理如图4-1所示。PLC根据提升机的位置和速度信号向变频器发出控制指令，变频器根据指令控制起重机的动力系统。

同时当变频器检测出故障时，变频器向 PLC发出信号，PLC根据控制指令使起保护作用的继电器运作，切断电源，从而保护起重机的动力刹车系统，达到可靠的安全系统。

图4-1

变频器特性

FR500/FR510 系列矢量控制变频器主要定位为中高端市场的 OEM 客户及特定要求的重载型负载应用场合，其设计灵活，内嵌 FVC（FR510）、SVC、VF 控制于一身。

1.设计理念：

灵活相对市场应用空间有一定的提升，减小变频器的安装空间，提高电箱整体的扇热空间。

2.适应电压：

自适应额定输入电压三相 380 V（-15%～+30%）

3.控制模式：

多种控制方式，可广泛应用于对速度控制精度、转矩响应速度、低频输出特性有较高要求的应用场合。

性能特点

FR510S变频器是一款针对高速主轴研发的工程伺服驱动器，具有丰富的I/O接口，具有调速范围广、响应速度快、控制精度高等特点，特别是具有响应速度快（25000转加减速只需要0.8S），和控制精度高特点（闭环矢量控制下误差为0.025%最高速度、电机振动速度在0.2mm/s以下）保证了高速电主轴能平稳运行。

调速范围宽，可实现有准确控制定位要求的作业

软启动、软停止的功能降低了机械传动冲击，可明显改善钢结构的承载性能，延长了起重机的使用寿命

高集成度组件及高可靠性低压电器，有效解决原电气系统接线复杂问题，不仅降低了系统故障机率，而且易维护

电动机在零速时，能全力矩输出，即使制动器松动或失灵时，也不会出现重物下滑，确保系统安全可靠

具有快速的动态响应，不会出现溜钩，真正实现“零速交叉”功能。

FR500系列变频器介绍

01FR500接线原理图

图4-2

02FR500系列制动电阻的选型

当变频器带大惯性负载减速或者是需要急减速时，电机会处于发电状态，将负载能量通过逆变桥传递到变频器直流环节，引起变频器母线电压抬升，当超过一定值时，变频器就会报过电压故障，甚者会导致变频器内部功率模块过压损坏，为防止该现象的发生，必须配置制动组件。

以下为推荐使用的制动电阻功率以及阻值。根据负载情况，用户可以适当改变取值，但必须在推荐的范围内。

图4-3

起重机变频调速系统调试

01FR500变频器的调试

在确保主电路及控制电路接线正确的情况，系统开始上电调试。通过变频器上的操作面板设置电机的参数，并选择静态自学习方式辨识电机，辨识完成后，设置控制模式，输出频率，加减速时间，继电器 DO输出方式，抱闸松开和锁紧的检测频率及其它相应参数(其具体设置参数详见各变频器使用说明书)，参数设置完成后，按照起重机的国际实验规则，将进行空载调试、额定负载调试及125%额定负载调试几个阶段。在调试时，若出现溜钩现象，可适当调高抱闸频率，但不宜设置过高，否则变频器易报故障，一般设置在0.3~2Hz内。

02参数表