橋式起動機變頻調速改造

黃宏龍

摘要:文章介紹變頻器在橋式起動機改造中的應用,重點講述橋式起動機改造中如何根據(jù)負載性質選擇變頻器,線路設計中應注意的問題以及變頻器中一些相關參數(shù)的設定,力求使設計簡單、經濟、節(jié)能、操作方便。

關鍵詞:橋式起動機;變頻器;改造

中圖分類號:U260.6文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)10-0153-01

隨著國民經濟的發(fā)展,工廠、倉庫、料場等不同場合廣泛采用橋式起重機吊運貨物,有些企業(yè)因為工藝的需要,需要調節(jié)被吊物品的上升、下降、前后移動的速度。往往采用變速箱,繞線式電機轉子串聯(lián)電阻或者采用變極電機進行調速,但這些調速機構各存在自身的缺點。變速箱調速機構龐大,并且不能實現(xiàn)遠程調速;轉子串聯(lián)電阻調速存在啟動轉矩小,效率低,由于工作環(huán)境差,粉塵和有害氣體對電機的集電環(huán)、電刷和接觸器腐蝕性大,電刷容易磨損,加上頻繁運行,實際過載率高,由于沖擊電流偏大,容易造成電動機觸頭燒損、電刷冒火、電動機及轉子所串電阻燒損和斷裂等故障;電機變極調速不能實現(xiàn)無極調速,調速范圍受到限制。而變頻技術近幾年來得到迅速的發(fā)展,功能越來越多、性能越來越先進、價格越來越低。變頻器不單體積小、改造簡單、能實現(xiàn)無級調速及遠程調速,而且還起到節(jié)能的作用。

1橋式起動機變頻調速改造

熱鍍鋅廠為了控制熱鍍件鍍層的厚度以及熱鍍層的質量,控制生產成本,通常在鍍件放入和吊出高溫熔化的鋅池需要控制其速度。速度太快或者太慢都會影響熱度件的成品率及鍍層的厚度,同時因加工工件較重、慣性大;為了確保人員及生產的安全,起動機吊有重物時前后移動的速度也不能太快,速度應該可控。為了實現(xiàn)速度連續(xù)可調,橋式起動機采用變頻技術改造收到了良好的效果。

該橋式起動機左右移動電機功率為1.5kW;升降電機有兩臺,其中快升快降電機功率為5.5kW,慢升慢降電機功率為2.2kW,最大起吊重量5T;前后移動電機共兩臺,功率都為2.2kW,所有電機都帶有機械變速機構。改造中保留原有的機械變速機構,增加升降和前后移動電機變頻調速控制。考慮變頻器發(fā)生故障時橋式起動機仍能運行,保留原來工頻運行控制線路,即起動機既能工頻運行又能變頻運行。

變頻器選型:由于升降電機起吊貨物帶有沖擊性,升降操作頻繁,沖擊電流較大,并且啟動力矩要求足夠大。所以控制升降電機的變頻器采用帶有矢量控制的愛默生EV3000系列變頻器,輸出功率比電機輸入功率大一級,規(guī)格為380V/7.5kW。前后移動電機因為其驅動裝置只做前后平移,啟動力矩及沖擊力矩不大,可以采用愛默生通用變頻EV2000系列,規(guī)格為380V/5.5kW,功率與電機大小一致就可以。

變頻器安裝,接線,參數(shù)設定注意事項:

①變頻器應垂直安裝,留有通風空間,側面間隔要大于100mm,上下間隔要大于150mm。變頻器功率越大,通風散熱空間應越大。并控制環(huán)境溫度不超過40℃,需要時應加裝排氣扇。

②用變頻器控制普通三相交流異步電機轉速時,電機的溫升及噪聲會比直接用市電(工頻50Hz)時高;長期在低速(運行頻率<30Hz)重載運轉時,因電機風葉轉速低,應注意通風冷卻,適當減低負載或者使用變頻電機,以免電機溫升超過允許值而燒毀電機。

③嚴禁將電源輸入線直接接到變頻器的輸出端子(UVW),否則可能會引起輸出模塊及控制模塊的損壞。

④變頻器裝置應可靠接地,接地線應采用直徑3.5mm2以上的銅芯線,且接地電阻要小于10Ω。以抑制射頻對周圍設備的干擾,防止變頻器因漏電而引起電擊,危及人身的安全。

⑤連接控制端子的電纜應采用多芯屏蔽電纜或絞合線。電纜屏蔽層應連接到變頻器的接地端子PE,且只能單端接地,布線時控制電纜應遠離主電路和強電電路,并且不能與之平行放置,避免電磁感應造成變頻器誤動作。

電氣改造:原來控制橫梁前后移動的電機只有工頻運行,現(xiàn)在改為變頻和工頻兩個速度運行,升降電機原來由工頻運行的兩臺電機來實現(xiàn)快速升降和慢速升降兩個固定的速度,現(xiàn)增加一檔變頻控制的中速檔。合共三檔速度?？刂茩M梁前后移動的電機1YD和2YD其二次控制部分工頻和變頻運行接觸器線圈11KM和12KM在電氣線路方面要采取觸點互鎖并帶機械互鎖,控制貨物快升快降的電機SKYD其二次控制部分工頻和變頻運行接觸器9KM和10KM在電氣線路方面也要采取觸點互鎖并帶機械互鎖。而控制電機正反轉的接觸器只在電氣方面實現(xiàn)互鎖就可以,下面講述控制電路的工作原理。

①分別壓下SB3,SB4按鈕可使電機3YD正傳和反轉,從而使被吊貨物左右移動,松開按鈕則左右移動停止。控制電機正反轉的接觸器線圈3KM,4KM在注意要在電氣線路上進行觸點互鎖。

②分別按下按鈕SB1,SB2可實現(xiàn)橋式起動機快速前進和后退。分別按下按鈕SB11,SB12可通過變頻調速實現(xiàn)橋式起動機慢速前進和后退,松開按鈕電機停止運轉。按下SB11,時間繼電器KT1得電,其失電延時常開觸點KT1接通12KM接觸器,另一常開觸點KT1接通變頻器的正轉運行信號FWD,使電機正轉慢速運行,這時橫梁在電機驅動下按變頻器設定速度慢速前進,松開SB11停止前進。同理按下SB12,時間繼電器KT2得電,其失電延時常開觸點KT2接通12KM接觸器,另一常開觸點KT2接通變頻器的正轉運行信號REV,使電機反轉慢速運行,這時橫梁在電機驅動下按變頻器設定速度慢速后退,松開SB12停止后退。KT1,KT2線圈采用觸點互鎖。因控制橫梁前后移動的電機其傳動機構沒有帶剎車裝置,所以該變頻器增加一套能耗制動裝置,以減少剎車時間。控制前進后退的變頻器其輸出接觸器接通后要延時斷開,使電機停止時的反電勢能量通過變頻器的剎車電阻釋放。

③按下SB5,接觸器5KM得電,快速升降電機SKD運行于工頻狀態(tài),被吊貨物快速上升,松開SB5停止上升;同樣按下SB6,接觸器6KM得電,快速升降電機SKD運行于工頻狀態(tài),被吊貨物快速下降,松開SB6停止下降。而按下SB7,接觸器7KM得電,慢速升降電機SMD運行于工頻狀態(tài),被吊貨物慢速上升,松開SB7停止上升;同樣按下SB8,接觸器8KM得電,慢速升降電機SMD運行于工頻狀態(tài),被吊貨物慢速下降,松開SB8停止下降。同樣按下SB9,微型繼電器KA1得電,其一對常開觸點接通5KM接觸器,另一對常開觸KA1接通10KM接觸器使其得電吸合,同時10KM常閉觸點斷開9KM,10KM的常開觸點閉合使變頻器運行輸出,這時快速升降電機轉為變頻調速運行,電機按設定速度上升,松開按鈕電機停止上升。同樣按下SB10,微型繼電器KA2得電,其一對常開觸點接通6KM接觸器,另一對常開觸點接通10KM接觸器使其得電吸合,同時10KM常閉觸點斷開9KM,10KM的常開觸點閉合使變頻器運行輸出,這時快速升降電機轉為變頻調速運行,電機按設定速度下降,松開按鈕電機停止下降?？紤]升降機構要根據(jù)生產工藝經常調整其上升和下降速度,故增加變頻調速電位器R2,調節(jié)U2變頻器的外接電位器R1可改變電機的運行速度。因升降電機內部帶有剎車機構,所以變頻器不再外加能耗制動裝置。

參考文獻:

[1] 愛默生網絡能源有限公司.EV2000系列通變頻器用戶用手冊[DB/OL]. www.emersonnetworkpower.com.cn,2008-6-12.

[2] 愛默生網絡能源有限公司. EV3000系列通用變頻器用戶手冊[DB/OL].www.emersonnetworkpower.com.cn,2008-6-12.