變頻技術(shù)在起重設(shè)備上的應(yīng)用探討

吳銘勛（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣西水電工程局有限公司，廣西 南寧 530001）

變頻技術(shù)在起重設(shè)備上的應(yīng)用探討

吳銘勛
（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣西水電工程局有限公司，廣西 南寧 530001）

摘 要：本文說(shuō)明了變頻技術(shù)原理，介紹了在起重設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)以及變頻技術(shù)在起重設(shè)備上的主要應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；起重設(shè)備；優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用

在水利水電建筑工程的施工中，都不可避免的會(huì)使用到大型的起重設(shè)備。現(xiàn)今我國(guó)起重設(shè)備的工作方式通常都是應(yīng)用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的方式來(lái)完成各種啟動(dòng)和調(diào)速工作，并借助繼電器和接觸器完成控制工作。但是這種轉(zhuǎn)子串電阻有著下列顯著特征，即：?jiǎn)?dòng)電流過(guò)大、機(jī)械設(shè)備的特性軟、電阻經(jīng)常被燒毀并且容易產(chǎn)生各種故障，這使得它并不能取得預(yù)期的調(diào)速效果。不過(guò)，起重設(shè)備中變頻技術(shù)的加入，使起重設(shè)備的自動(dòng)化程度有了顯著的提高。

1 變頻技術(shù)原理

1.1 變頻器原理。變頻調(diào)速工作的重點(diǎn)是對(duì)電子的供電頻率開(kāi)展一系列的調(diào)整，輸入電源的頻率將會(huì)影響異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，所以，我們只需要對(duì)輸入電源的頻率進(jìn)行一定的調(diào)整便可達(dá)到調(diào)整同步轉(zhuǎn)速的目的，還可以更好的保證交流電機(jī)的調(diào)速。但是在許多實(shí)際工作中，為了使電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩能夠在調(diào)速期間保持穩(wěn)定，就需要保持電機(jī)的磁通量恒定，并且要對(duì)定子的供電電壓進(jìn)行適應(yīng)性的調(diào)整。一般的變頻電路的工作原理如下：變頻器的主要電路體現(xiàn)了交——直——交的變壓變頻方式，而FRH對(duì)控制電路的頻率也有著明確的規(guī)定，在ACC/DEC的作用下轉(zhuǎn)換成偉頻率以及電壓基準(zhǔn)信號(hào)，它們各自從A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換以及U/f壓頻變換達(dá)到了CPU，變?yōu)榱薖WM脈沖由基極驅(qū)動(dòng)電路BD驅(qū)動(dòng)GTR大功率晶體管為電動(dòng)機(jī)送入變頻電源。

1.2 變頻器特征。首先，轉(zhuǎn)矩的特征。在變頻器的內(nèi)部含有許多類(lèi)別的U-F特性模式，這一模式能夠確保各個(gè)規(guī)定的轉(zhuǎn)矩特征都能獲得提升曲線的支撐。其次，頻率的特征。變頻器可以給很多種類(lèi)的頻率變化和它們所相對(duì)的輸出電壓來(lái)進(jìn)行調(diào)整使其可以滿足調(diào)速的要求。再次，加減速的特征，它能夠以各種有差異的負(fù)載性質(zhì)作為出發(fā)點(diǎn)，來(lái)確定加減速所需要的具體時(shí)間，電機(jī)也可以因此而實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)。

2 在起重設(shè)備中應(yīng)用變頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)控制。將變頻器和可編程序控制器等各種先進(jìn)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，這樣可以完成無(wú)觸點(diǎn)的控制。此外，將各種先進(jìn)的控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，也可以使起重設(shè)備的無(wú)人控制及遠(yuǎn)程操作工作質(zhì)量更高，特別是在工作現(xiàn)場(chǎng)，若能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)的總線技術(shù)加入到變頻器中，便可以直接利用控制器或計(jì)算機(jī)來(lái)完成變頻器的控制工作，這樣能使起重設(shè)備依照計(jì)算機(jī)所設(shè)定的步驟來(lái)開(kāi)展工作。

2.2 能夠提高工作可靠性。第一，起重設(shè)備中控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率也大大降低。因?yàn)槠鹬卦O(shè)備中的傳動(dòng)控制系統(tǒng)需要接觸器、繼電器進(jìn)行控制，發(fā)生故障的可能性是很大的，不過(guò)若應(yīng)用了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，便能大大簡(jiǎn)化起重設(shè)備的控制系統(tǒng)，進(jìn)而增強(qiáng)它的可靠性。第二，提高了起重設(shè)備中控制系統(tǒng)的保護(hù)功能。傳統(tǒng)的其中設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)缺相、欠壓、過(guò)壓或者過(guò)流等情況，不過(guò)，在使用了變頻技術(shù)后，就可以第一時(shí)間準(zhǔn)確的檢查出設(shè)備中的問(wèn)題，進(jìn)而保護(hù)起重設(shè)備的電機(jī)。第三，可以增強(qiáng)起重設(shè)備的節(jié)能性。當(dāng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)裝置處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子的回路聯(lián)系的外接電阻就會(huì)耗費(fèi)大量的電能。不過(guò)在使用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，除了會(huì)使變頻調(diào)速系統(tǒng)外接電阻的耗電量減少，還可以在起重設(shè)備完成重物后，加大電源的位能。第四，使起重設(shè)備的調(diào)速質(zhì)量有了很大的提高。起重設(shè)備在使用了變頻調(diào)速系統(tǒng)后，它調(diào)速范圍內(nèi)的傳感器矢量就會(huì)有所減小，還可以更好的保證調(diào)速的穩(wěn)定性，使起重設(shè)備處于長(zhǎng)時(shí)間的低速工作狀態(tài)，從而增強(qiáng)設(shè)備的定位準(zhǔn)確度和工作的效率。

3 變頻技術(shù)在起重設(shè)備上的主要應(yīng)用

3.1 起重設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成與性能。起重設(shè)備的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，它是借助增量式脈沖編碼器來(lái)完成速度反饋工作的，這樣可以高效的控制變頻器的輸出頻率，并且將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在合理范圍內(nèi)。不過(guò)，起重設(shè)備的起升機(jī)結(jié)構(gòu)是有著位能負(fù)載的特征的，此時(shí)若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于變頻器所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，就會(huì)使動(dòng)能釋放出來(lái)，如此才可以保證充足的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。例如：在某起重設(shè)備變頻技術(shù)的應(yīng)用，變頻器主要參數(shù)的設(shè)置，首先將所用電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)輸入P80、P85，對(duì)于大車(chē)變頻器應(yīng)輸入幾個(gè)電動(dòng)機(jī)的總電流及總功率，并且大車(chē)變頻器帶有幾個(gè)電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)運(yùn)行于線性頻率/電壓特性曲線上。1~4擋速度變化采用固定頻率設(shè)定，1擋為5Hz，2擋為10Hz，3擋為25Hz，4擋為50Hz。根據(jù)擋位的不同輸出頻率是各個(gè)固定頻率的疊加，同時(shí)利用變頻器的制動(dòng)器接通、斷開(kāi)功能。

3.2 變頻技術(shù)與PLC的有效配合。起重設(shè)備的控制裝置通常使用PLC，它可以接受多種信號(hào)和狀態(tài)，進(jìn)而完成對(duì)整個(gè)車(chē)的時(shí)序邏輯控制工作。起重設(shè)備之中一般要將PLC和變頻器結(jié)合起來(lái)，這種方式能夠更高效的處理好設(shè)備起升期間的啟動(dòng)與配合問(wèn)題，進(jìn)而減少抱閘閉合后的振動(dòng)和毀壞，這樣可以使起重設(shè)備更穩(wěn)定的停止工作。例如：將起重機(jī)電控設(shè)備輸入、輸出信號(hào)接入PLC 的I/O 模塊，同時(shí)根據(jù)實(shí)際工況對(duì)PLC 進(jìn)行合理編程。

4 在起重設(shè)備上應(yīng)用變頻技術(shù)需要注意的問(wèn)題

第一，為了保證起重設(shè)備在低速工作狀態(tài)下也有較好的電壓補(bǔ)償，開(kāi)展變頻器配置工作時(shí)，必須要選擇超出一個(gè)檔次的變頻容量。

第二，起重設(shè)備工作期間電動(dòng)機(jī)可能會(huì)發(fā)生低速轉(zhuǎn)矩減小或溫升等現(xiàn)象，所以我們?cè)诠ぷ髦幸M可能的應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的變頻電動(dòng)機(jī)。

第三，有些起重設(shè)備可能經(jīng)常要在加大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)下工作，這就需要對(duì)起升系統(tǒng)的變頻器添加新的制動(dòng)單元。

第四，起重設(shè)備在工作時(shí)，必須采取高效的措施來(lái)盡可能降低諧波的不利影響。

結(jié)語(yǔ)

綜合本文論述，在變頻設(shè)備上必須要使用變頻技術(shù)，這樣才能解決傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的諸多缺陷和不足，使起重設(shè)備的整體工作性能有較大的提升。此外，變頻技術(shù)還有很強(qiáng)的可靠性及節(jié)能性，所以一旦發(fā)展起來(lái)將會(huì)使起重工作的成本也有所降低?，F(xiàn)今的變頻技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展進(jìn)步，這勢(shì)必會(huì)使起重設(shè)備的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，所以我們必須全力促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]周芝峰，周理.直接轉(zhuǎn)矩變頻技術(shù)在起重機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電機(jī)與控制應(yīng)用，2011，38（08）：45-47.

[2]栗建彬，盧崇波，李巖.變頻技術(shù)在某起重設(shè)備的應(yīng)用[J].金屬世界，2012 （06）：67-69.

中圖分類(lèi)號(hào)：TN773

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A