起重機變頻器的選用

    1，起升機構(gòu)
　　變頻器的容量必須大于負載所需求的輸出，即：
　　kPM
　　P0[KVA]≥————
　　ηcosφ
　　式中k——過載系數(shù)1.33
　　PM——負載要求的電動機軸輸出功率，kW
　　η——電動機效率
　　cosφ——電動機的功率因數(shù)
　　起升機構(gòu)要求的起動轉(zhuǎn)矩為1.3—1.6倍的額定轉(zhuǎn)矩，考慮到需有125%的超載要求，其最大轉(zhuǎn)矩需有1.6—2倍的額定轉(zhuǎn)矩，以確保其安全使用。對于拖動等額功率電動機的變頻器來說，可提供長達60秒、150%額定轉(zhuǎn)矩的過載能力，因此過載系數(shù)k=2/1.5=1.33。
　　在變頻器容量選定后，還應做電流驗證，即：
　　ICN≥kIM
　　式中k——電流波形修正系數(shù)（PWM調(diào)制方式時取1.05—1.1）
　　ICN——變頻器額定輸出電流，A
　　IM——工頻電源時的電動機額定電流，A
　　一般的大噸位起重機有兩個獨立驅(qū)動的起升機構(gòu)，每個起升機構(gòu)由2臺電動機同步驅(qū)動各自的鋼絲繩卷筒轉(zhuǎn)動，再經(jīng)過動滑輪組多級減速提升吊鉤。起升機構(gòu)的變頻調(diào)速傳動方案采用一臺變頻器帶一臺電動機的“一拖一”方案，為了提高低速傳動時的動態(tài)特性和高轉(zhuǎn)矩輸出能力，每臺電動機采用帶脈沖編碼器的速度閉環(huán)控制。每個起升機構(gòu)的2臺變頻器之間采用CHV190變頻器提供的具有功率平衡和速度同步控制功能的主從控制方案，這些控制方案可以實現(xiàn)2臺電動機精確的轉(zhuǎn)矩平衡分配和2個起升機構(gòu)的速度同步。
　　2，平移機構(gòu)
　　起重機的平移機構(gòu)分大車機構(gòu)和小車機構(gòu)，兩種機構(gòu)一般采用多臺電動機傳動方案。由于起重機平移機構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量較大，為了加速電動機需有較大的起動轉(zhuǎn)矩，因此起重機平移機構(gòu)所需的電動機軸輸出功率PM應由負載功率Pj和加速功率Pa組成，即：
　　PM≥Pj+Pa
　　由于平移機構(gòu)采用一臺變頻器拖動多臺電動機的通用U/f開環(huán)頻率控制方式，因此在變頻器容量選擇時，還要滿足以下公式：
　　ICN≥knIM
　　式中k——電流波形修正系數(shù)（PWM調(diào)制方式時取1.05—1.1）
　　ICN——變頻器額定輸出電流，A
　　IM——工頻電源時單臺電動機的額定電流，A
　　n——一臺變頻器拖動的電動機數(shù)量
　　由于在變頻器“一拖多”通用U/f開環(huán)頻率控制方式中，變頻器提供的電子熱繼電器保護功能無法實現(xiàn)對單臺電動機的過載保護，為此在每臺電動機回路中串入帶有熱過載保護功能的低壓斷路器，以實現(xiàn)對單臺電動機的過載保護，電動機故障信號取自低壓斷路器的輔助觸點。
　　3，再生能量的處理
　　當采用變頻器傳動的起升機構(gòu)拖動位能性負載下放或平移機構(gòu)急減速、順風運行時，異步電動機將處于再生發(fā)電狀態(tài)。逆變器中的六個回饋二極管將傳動機構(gòu)的機械能轉(zhuǎn)換成電能回饋到中間直流回路，并引起儲能電容兩端電壓升高。若不采取必要的措施，當直流回路電容電壓升到保護極限值后變頻器將過電壓跳閘。
　　在高性能的工程型變頻器中，對連續(xù)再生能量的處理有以下兩種方案。①在中間直流回路設置電阻器，讓連續(xù)再生能量通過電阻器以發(fā)熱的形式消耗掉，這種方式稱為動力制動；②采用再生整流器方式，將連續(xù)再生能量送回電網(wǎng)，這種方式稱為回饋制動。英威騰推出的DBU型能耗制動單元和RBU型能量回饋單元的具體參數(shù)可參見說明書。
　　下面對這兩種制動方式做以詳細介紹。
　?。?）動力制動
　　動力制動由制動單元和制動電阻構(gòu)成。變頻器設置了制動單元和制動電阻后，其動力制動能力取決于制動電阻的允許功率。因此，計算再生功率PM時，必須滿足PM<PR（PR為制動電阻的允許功率）。如果再生功率超過制動電阻的允許功率時，要重新考慮減速時間及負載慣量等。下面詳細敘述設置制動電阻后，如何計算制動電阻的再生功率PM和電阻值RB。
　?、儆嬎阍偕芰縀M
　?、谟嬎阍偕β蔖M
　　PM=EM/t0
　　式中PM——制動期間電機產(chǎn)生的有效再生功率，W
　　EM——機構(gòu)急減速及下降時的再生能量，J
　　t0——制動周期時間，S
　　③選擇合適的制動單元/制動電阻組合
　　選擇合適的制動單元/制動電阻組合，必須滿足下列條件：
　　PM<PR＆PM<PDB
　　式中PM——制動期間電機產(chǎn)生的有效再生功率，W
　　PR——制動電阻的允許功率，W
　　PDB——制動單元的允許功率，W
　　當計算的PM>PR時，表明超出了制動電阻的處理能力，需重新核算負載慣量和減速時間。
　　④制動電阻RB0的計算
　　在再生回饋制動中，即使不設置制動電阻，依靠電機內(nèi)部損耗也可獲得約20%的制動轉(zhuǎn)矩，因此可用下式計算所需的電阻值RB0：
　　VC²
　　RB0=——————————
　　1.027（TB-0.2TM）n1
　　式中VC——變頻器中間直流回路的電壓（約為700V），V
　　TB——制動轉(zhuǎn)矩，kg·m
　　TM——電動機額定轉(zhuǎn)矩，kg·m
　　n1——電動機開始減速時的速度，rpm
　　動力制動的放電回路由制動單元和制動電阻構(gòu)成，其最大電流受制動晶體管最大允許電流IC的限制，制動電阻最小允許值RMIN=VC/IC。因此制動電阻選用時其實際值RB應滿足以下條件：
　　RMIN<RB<RB0
　　上述選型是建立在精確的計算基礎上，在實際工程中如果精確的計算數(shù)據(jù)不能取得，也可按下述給出的經(jīng)驗公式選型。
　　①起升機構(gòu)的再生功率PM
　　PM=Pb×ηtotal
　　ηtotal=ηmec×ηmot×0.98
　　上式中，Pb為實際的負載再生發(fā)電功率，ηmec為機械效率，ηmot為電機效率。
　　②制動電阻RB0的近似計算
　　VC²
　　RB0=——
　　PM
　　由于平移機構(gòu)屬于摩擦負載，其制動單元和制動電阻可按變頻器的標準配置。