基于臺達B系列變頻器的卷揚機驅(qū)動系統(tǒng)

　　摘 要：本文主要介紹變頻器在卷揚機主驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。實踐表明，臺達B系列變頻器完全能夠滿足客戶需求，起重行業(yè)市場打下了堅實的基礎(chǔ)。
　　1 引言
　　卷揚機又稱絞車，是由動力驅(qū)動的卷筒通過撓性件(鋼絲繩、鏈條)起升、運移重物的起重裝置。它結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，廣泛應(yīng)用于建筑、安裝、運輸?shù)炔块T的拽引和起重作業(yè)。
　　卷揚機按驅(qū)動方式可分為人力驅(qū)動和機電動驅(qū)動兩大類。本文討論電力驅(qū)動型卷揚機的變頻調(diào)速驅(qū)動技術(shù)。
　　電動卷揚機按拽引速度可分快速和慢速兩種。快速卷揚機一般拽引速度為30-50m/min，多用于建筑工地。慢速卷揚機拽引速度為7-15m/min，主要用于設(shè)備安裝作業(yè)。
　　
　　2 電動卷揚機概要
　　卷揚機由安裝在底盤基座上的電動機、減速機、卷筒、鋼絲繩等主體單元以及電力液壓推動器離合器、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)的電磁制動器、電控箱等輔件組成。卷揚機外形如圖1圖片所示。
　　

　　圖1 卷揚機外貌圖片
　　
　　3卷揚機變頻調(diào)速設(shè)計
　　3.1 卷揚機變頻調(diào)速
　　在建筑、安裝、運輸?shù)炔块T的拽引和起重作業(yè)過程中，卷揚機調(diào)速是重要的功能設(shè)計。比較通常的定速卷揚機，調(diào)速卷揚機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)效率和運行的安全穩(wěn)定性。比較過去的繞線異步電動機等調(diào)速卷揚機，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)計要求
　　（1）額定負(fù)載：12噸；超重負(fù)載：13噸。
　　（2）啟動力矩大，松閘向上提升，不能有溜鉤情況。
　　（3）重載下降時，變頻器提供足夠的制動轉(zhuǎn)矩，克服重物加速下滑。
　　（4）在運行過程中，有高低速度切換，并且2段加速時間。
　　（5）重物行程速度14米/min。
　　（6）由于機械制動器的存在，要求變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與機械制動器的制動轉(zhuǎn)矩平滑切換，不產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象。
　　
　　4 臺達B系列變頻器應(yīng)用設(shè)計
　　4.1機電系統(tǒng)配置
　　（1）臺達B系列變頻器型號：VFD045B43A；制動單元：VFDB4045；制動電阻: 10000W/13.33歐姆。
　　（2）電機參數(shù)：型號：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：ZQ650-31.5-4，傳動比：31.5，中心距：650mm。
　　4.2 電原理設(shè)計
　　基于臺達B系列變頻器的卷揚機調(diào)速系統(tǒng)電原理設(shè)計參見圖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（信號輸出），能耗制動由B系列變頻器配套制動單元實現(xiàn)。
　　

　　圖2 電原理設(shè)計
　　多功能繼電器輸出RA,RC外接機械抱閘線包，從而達到控制機械抱閘的開啟。一般變頻器都設(shè)置為運轉(zhuǎn)中指示，但變頻器在啟動和停止時的外部負(fù)載不一致，造成溜鉤發(fā)生。所以臺達針對此應(yīng)用開發(fā)了機械抱閘控制，把啟動和停止的動作頻率分開，大大簡化了調(diào)試時間，很好的達到理想效果。
　　如果應(yīng)用在快速卷揚機，因電機的減速比小，所以在松閘瞬間，變頻器要輸出180%額定扭力來確保重物不溜鉤；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。
　　卷揚機的行程速度越快，電機的減速比越小，變頻器受到的瞬間電流會更大。電機的過載能力達到6倍額定電流，但變頻器這能達到2倍的額定電流，所以必須增大變頻器的功率，避免變頻器過載損壞，參見表1。
　　

　　表1 運行時的電流輸出值
　　在下降過程中，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轉(zhuǎn)矩也是一致。
　　在快速卷揚機，要加大制動轉(zhuǎn)矩，可能需要選用2個4030制動單元，10歐姆的制動電阻。這樣在下降停止時，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 電機額定頻率設(shè)定
　　01-02=380 電機額定電壓設(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 第一加速時間設(shè)定
　　01-10=10 第一減速時間設(shè)定
　　01-11=5 第二加速時間設(shè)定
　　02-01=1 由外端子操作鍵盤STOP鍵有效
　　03-00=29 機械抱閘控制
　　03-13=3 機械抱閘釋放頻率
　　03-14=5 機械抱閘動作頻率
　　04-04=01 多段速一
　　04-05=07 第一、二家加速時間切換
　　05-00=50 第一段速頻率設(shè)定
　　06-00=0 過電壓失速防止功能無效
　　07-04=6 電機級數(shù)
　　08-16=1 無自動穩(wěn)壓功能
　　08-17=740 軟體制動準(zhǔn)位
　　F=20.00HZ
　　
　　5結(jié)束語
　　臺達B系列變頻器具有無速度傳感器矢量控制技術(shù)，當(dāng)變頻器有0.5Hz輸出時即有150%以上的高起動轉(zhuǎn)矩，保證懸空起動及低速運轉(zhuǎn)時的電機力矩，并可在1：10的速度范圍內(nèi)（6-60Hz/5-50Hz）以100%轉(zhuǎn)矩連續(xù)運行。速度調(diào)速偏差小于±1%。并利用一個高速微處理器和裝備DSP來提高響應(yīng)速度，在提升設(shè)備中對防止“滑落”很有效果，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間約0.1秒便可達到100%的轉(zhuǎn)矩。下落時，變頻器將受到較高電勢的能量釋放過程，為保證變頻器不過壓跳閘不被擊壞，增設(shè)能耗制動單元來保證變頻器的正常工作。進行制動時放電電阻與電機內(nèi)部的有功損耗部分結(jié)合成制動轉(zhuǎn)矩。