近年來,變頻調(diào)速技術在傳動系統(tǒng)中的應用得到了飛速發(fā)展。與傳統(tǒng)起重機的調(diào)速系統(tǒng)相比,應用變頻調(diào)速技術和可編程邏輯控制技術(plc控制技術)的起重機不僅改善了機械特性,增大了調(diào)速范圍,提高了拖動效率,而且系統(tǒng)的可靠性、操作簡便性得到很大提高。因此,變頻器在關系重力勢能性質(zhì)負載的橋式、塔式起重機等方面有了較為廣泛的應用。
(1)調(diào)速工作原理
從三相異步電機的轉速公式n=60 f/p(1-s)可以看出,異步電機的調(diào)速有三種方法:改變電源頻率f;改變極對數(shù)p;改變轉差率s。
變頻調(diào)速就是屬于第一種,通過改變異步電動機的供電頻率來改變同步轉速。變頻器就是用來改變供電頻率的設備。變頻器的功能就是把恒定頻率和電壓的電源轉換為頻率和電壓可以改變的電源,從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)異步電動機的轉速。
變頻器的控制方式主要有以下四種:u/f=c正弦脈寬調(diào)制控制(恒定壓頻比),電壓空間矢量控制,磁通空間矢量控制,直接轉矩控制(dtc)。應用在起重機上的變頻調(diào)速系統(tǒng)中,垂直升降系統(tǒng)主要選用磁通空間矢量控制,在水平位移系統(tǒng)中采用u/f=c恒定壓頻比調(diào)速方式以更大程度提升起重機械的性能。
(2)起重系統(tǒng)構成
變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心部件主要是變頻器。輔助器件主要有電源進線開關、接觸器、輔助開關、繼電器等。應用在起重機的變頻調(diào)速系統(tǒng)的給定輸入由主令控制器和電位器來完成,結合使用電氣控制設備、負重測控儀器、限位開關、制動器來控制起重機的垂直升降和水平移動機構中異步電動機的啟動、制動、反轉以及調(diào)速。
(3)主要技術性能特點
現(xiàn)代的門、橋式起重機,通過應用先進的交流變頻調(diào)速和plc控制技術,與傳統(tǒng)的起重機相比,有著很大的優(yōu)點:操作平穩(wěn)可靠、工作效率顯著提高;超負荷作業(yè)的性能大為改善;消除電機啟制動時對系統(tǒng)的沖擊;降低電量損耗、提高功率因數(shù)。同時,起重機交流變頻系統(tǒng)還具有良好的過壓、過流保護,低壓保護、輸入缺相保護功能,變頻器超溫、超載、制動單元過熱保護,以及電動機保護等主要功能。
總結起來,起重機變頻調(diào)速和plc調(diào)速系統(tǒng)的具有如下顯著特點:
a.調(diào)速范圍寬,定位精確;
b.可以實現(xiàn)軟啟動、軟停止,速度變化平滑,運行平穩(wěn),降低了機械傳動沖擊;
c.便于使用經(jīng)濟、節(jié)能的交流異步電機,大幅提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和工作效率,節(jié)省電能損耗;
d.電動機在零速時,能全力矩輸出,即使制動器松動或失靈時,也不會使重物下滑,確保系統(tǒng)安全可靠;
e.具有快速的動態(tài)響應,無需采用機械變速裝置就可以提高空鉤的起升速度;
f.便于采用可靠性高的電氣器件,易于維護,延長了起重機的使用壽命;
g.更為人性化的觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng),方便技術人員和操作人員進行系統(tǒng)故障自檢和處理的維護與現(xiàn)場監(jiān)控,并大幅度減少故障時間和維修費用。