基于臺(tái)達(dá)B系列變頻器的卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　摘 要：本文主要介紹變頻器在卷?yè)P(yáng)機(jī)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。實(shí)踐表明，臺(tái)達(dá)B系列變頻器完全能夠滿(mǎn)足客戶(hù)需求，起重行業(yè)市場(chǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　1 引言
　　卷?yè)P(yáng)機(jī)又稱(chēng)絞車(chē)，是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的卷筒通過(guò)撓性件(鋼絲繩、鏈條)起升、運(yùn)移重物的起重裝置。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，廣泛應(yīng)用于建筑、安裝、運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)的拽引和起重作業(yè)。
　　卷?yè)P(yáng)機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式可分為人力驅(qū)動(dòng)和機(jī)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)兩大類(lèi)。本文討論電力驅(qū)動(dòng)型卷?yè)P(yáng)機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
　　電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)按拽引速度可分快速和慢速兩種。快速卷?yè)P(yáng)機(jī)一般拽引速度為30-50m/min，多用于建筑工地。慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)拽引速度為7-15m/min，主要用于設(shè)備安裝作業(yè)。
　　
　　2 電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)概要
　　卷?yè)P(yáng)機(jī)由安裝在底盤(pán)基座上的電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、卷筒、鋼絲繩等主體單元以及電力液壓推動(dòng)器離合器、引導(dǎo)鋼絲繩有序卷繞的排繩器、防止卷筒自行逆轉(zhuǎn)的停止器、減速停轉(zhuǎn)的電磁制動(dòng)器、電控箱等輔件組成。卷?yè)P(yáng)機(jī)外形如圖1圖片所示。
　　

　　圖1 卷?yè)P(yáng)機(jī)外貌圖片
　　
　　3卷?yè)P(yáng)機(jī)變頻調(diào)速設(shè)計(jì)
　　3.1 卷?yè)P(yáng)機(jī)變頻調(diào)速
　　在建筑、安裝、運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)的拽引和起重作業(yè)過(guò)程中，卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)速是重要的功能設(shè)計(jì)。比較通常的定速卷?yè)P(yáng)機(jī)，調(diào)速卷?yè)P(yáng)機(jī)具有的更加廣泛的作業(yè)適應(yīng)性和更加優(yōu)秀的作業(yè)效率和運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。比較過(guò)去的繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)等調(diào)速卷?yè)P(yáng)機(jī)，如今的變頻器調(diào)速的技術(shù)優(yōu)越性不言而喻。
　　3.2變頻調(diào)速設(shè)計(jì)要求
　　（1）額定負(fù)載：12噸；超重負(fù)載：13噸。
　　（2）啟動(dòng)力矩大，松閘向上提升，不能有溜鉤情況。
　　（3）重載下降時(shí)，變頻器提供足夠的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，克服重物加速下滑。
　　（4）在運(yùn)行過(guò)程中，有高低速度切換，并且2段加速時(shí)間。
　　（5）重物行程速度14米/min。
　　（6）由于機(jī)械制動(dòng)器的存在，要求變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與機(jī)械制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩平滑切換，不產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象。
　　
　　4 臺(tái)達(dá)B系列變頻器應(yīng)用設(shè)計(jì)
　　4.1機(jī)電系統(tǒng)配置
　　（1）臺(tái)達(dá)B系列變頻器型號(hào)：VFD045B43A；制動(dòng)單元：VFDB4045；制動(dòng)電阻: 10000W/13.33歐姆。
　　（2）電機(jī)參數(shù)：型號(hào)：YZB250M1-6M；功率：37KW；額定轉(zhuǎn)速：982r/min；電壓：380V 電流：72.6A；5-50HZ恒轉(zhuǎn)矩；50-100恒功率。
　　（3）圓柱齒輪減速器：型號(hào)：ZQ650-31.5-4，傳動(dòng)比：31.5，中心距：650mm。
　　4.2 電原理設(shè)計(jì)
　　基于臺(tái)達(dá)B系列變頻器的卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電原理設(shè)計(jì)參見(jiàn)圖2。系統(tǒng)控制使用變頻器端子控制方式，包括正反轉(zhuǎn)控制、多功能選擇控制（MI端子）、多功能指示選擇接點(diǎn)（信號(hào)輸出），能耗制動(dòng)由B系列變頻器配套制動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)。
　　

　　圖2 電原理設(shè)計(jì)
　　多功能繼電器輸出RA,RC外接機(jī)械抱閘線(xiàn)包，從而達(dá)到控制機(jī)械抱閘的開(kāi)啟。一般變頻器都設(shè)置為運(yùn)轉(zhuǎn)中指示，但變頻器在啟動(dòng)和停止時(shí)的外部負(fù)載不一致，造成溜鉤發(fā)生。所以臺(tái)達(dá)針對(duì)此應(yīng)用開(kāi)發(fā)了機(jī)械抱閘控制，把啟動(dòng)和停止的動(dòng)作頻率分開(kāi)，大大簡(jiǎn)化了調(diào)試時(shí)間，很好的達(dá)到理想效果。
　　如果應(yīng)用在快速卷?yè)P(yáng)機(jī)，因電機(jī)的減速比小，所以在松閘瞬間，變頻器要輸出180%額定扭力來(lái)確保重物不溜鉤；因此根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整01-05，01-06的值，使變頻器能夠承受電流沖擊。
　　卷?yè)P(yáng)機(jī)的行程速度越快，電機(jī)的減速比越小，變頻器受到的瞬間電流會(huì)更大。電機(jī)的過(guò)載能力達(dá)到6倍額定電流，但變頻器這能達(dá)到2倍的額定電流，所以必須增大變頻器的功率，避免變頻器過(guò)載損壞，參見(jiàn)表1。
　　

　　表1 運(yùn)行時(shí)的電流輸出值
　　在下降過(guò)程中，不管重物變化，但變頻器顯示的電流基本保持不變（60A），這可能導(dǎo)致變頻器輸出的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是一致。
　　在快速卷?yè)P(yáng)機(jī)，要加大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可能需要選用2個(gè)4030制動(dòng)單元，10歐姆的制動(dòng)電阻。這樣在下降停止時(shí)，溜鉤行程能夠減小。
　　4.3 調(diào)試參數(shù)
　　01-00=50 最高操作頻率
　　01-01=50 電機(jī)額定頻率設(shè)定
　　01-02=380 電機(jī)額定電壓設(shè)定
　　01-03=3 中間頻率設(shè)定
　　01-04=30 中間電壓設(shè)定
　　01-05=0.1 最低輸出頻率設(shè)定
　　01-06=10 最低輸出電壓設(shè)定
　　01-09=10 第一加速時(shí)間設(shè)定
　　01-10=10 第一減速時(shí)間設(shè)定
　　01-11=5 第二加速時(shí)間設(shè)定
　　02-01=1 由外端子操作鍵盤(pán)STOP鍵有效
　　03-00=29 機(jī)械抱閘控制
　　03-13=3 機(jī)械抱閘釋放頻率
　　03-14=5 機(jī)械抱閘動(dòng)作頻率
　　04-04=01 多段速一
　　04-05=07 第一、二家加速時(shí)間切換
　　05-00=50 第一段速頻率設(shè)定
　　06-00=0 過(guò)電壓失速防止功能無(wú)效
　　07-04=6 電機(jī)級(jí)數(shù)
　　08-16=1 無(wú)自動(dòng)穩(wěn)壓功能
　　08-17=740 軟體制動(dòng)準(zhǔn)位
　　F=20.00HZ
　　
　　5結(jié)束語(yǔ)
　　臺(tái)達(dá)B系列變頻器具有無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)，當(dāng)變頻器有0.5Hz輸出時(shí)即有150%以上的高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，保證懸空起動(dòng)及低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電機(jī)力矩，并可在1：10的速度范圍內(nèi)（6-60Hz/5-50Hz）以100%轉(zhuǎn)矩連續(xù)運(yùn)行。速度調(diào)速偏差小于±1%。并利用一個(gè)高速微處理器和裝備DSP來(lái)提高響應(yīng)速度，在提升設(shè)備中對(duì)防止“滑落”很有效果，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間約0.1秒便可達(dá)到100%的轉(zhuǎn)矩。下落時(shí)，變頻器將受到較高電勢(shì)的能量釋放過(guò)程，為保證變頻器不過(guò)壓跳閘不被擊壞，增設(shè)能耗制動(dòng)單元來(lái)保證變頻器的正常工作。進(jìn)行制動(dòng)時(shí)放電電阻與電機(jī)內(nèi)部的有功損耗部分結(jié)合成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。