ACS800在抓斗桥式起重机的应用_0
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1.1起重机械拖动系统要点
起重机械包括轻小型起重设备、起重机和升降机等。其工作目的是将工件或物体进行上下、左右及前后的移动,特点是在运行过程中,能量的变化十分激烈。
在桥式起重机或其他具有横行和平移功能的装置中,由于既有装御机械本身的移动,也有起吊装置的移动,需要考虑的问题较多。如:负载的GD2及移动阻力、移动路径的倾斜度。室外机械因风力而增加的移动阻力以及因下雨引起的导轨打滑等等。在平移装置中,加减速所需功率的大小具有较大影响。必须充分探讨如何缩短加减速时间和提高装御能力,此外,在决定加减速时间时,还必须考虑负载的振动问题。
起吊装置中,最重要的是防止溜钩的问题。例如,在制动器松开时,电动机应迅速建起足够的转矩。如果配合不好,将导致制动器闸皮的磨损、重物下滑、以及因重物下坠而毁物体等等。
1.上升时起动转矩大,通常要求在额定转矩的150%以上。如考虑到电源电压可能下降以及过负荷等因素,起动转矩应定为额定转矩的150%~180%。
2.因为配置了机械式抱闸,对于与抱闸配合的工作程序必须充分考虑。
3.下降时,可将能量反馈给予电源或消耗掉。一般的电压型变频器是不能将再生电能反馈给电源的,须附加反馈选件。
4.由于起动过程中可能振动,必须考虑薄弱部分的振动问题。
5.升降装置中,上升时在重物刚离开“床面”(地面)的瞬间以及下降时在重物刚到达“床面”(地面)的瞬间,负载转矩的变化十分激烈。在发生这些变化时,应能稳定地运行。
6.升降装置在调整缆绳松弛度时,以及移动装置在定位控制时,都需要进行点动,应充分考虑点动时间的工作特性。
1.2 电机传动装置
起重机械具有十分悠久的历史,拖动系统的方式也多种多样。拖动电动机多采用绕线转子异步电动机和直流电动机,其最大缺点便是具有电刷和滑环或换向器等易损部件。采用了变频调速以后,消除了上述缺点,极大地改善了维护性能,十分引人注目。除此以外,还有下列优点:
(1)效率高,功率因数好,节能效果显著;
(2)外部配线简单,配线费用下降;
(3)可无级调速,升降速平稳;
(4)电动机构造简单,可靠性高,能使用在恶劣环境下;
(5)有可能向电源反馈电能,大幅度提高节能效果。


从上表可以看出,变频器控制有很大的优势。在桥式起重机中,对变频调速要求较为迫切的是用于搬运多尘货物的抓斗起重机。主要考虑是从恶劣环境下的维修工作中解放出来。
抓斗起重机中,升降、横行及移动等动作全部采用无转速反馈的变频调速系统。在上面提到过的专用变频器中,对于电动机的转矩控制。以及与磁抱闸之间的朕锁等要求都是在没有外部电路的情况下实现的。
实践证明,抓斗起重机在采用了变频调速后,具有以下效果:
1.基本不用维修:由于没有了电刷和滑环,也不用接触器来切换转速,故维修项目大幅下降。
2.定位准确:移动速度可以降至额走转速的1/10以下,使准确定位成为可能。
3.减少了配线电缆的根数。
4.升降速平稳:因为升降速时间可以任意预置,减少了抓斗的振动。
目前变频器类型有三种:V/f控制、矢量控制和最新的DTC(直接转矩控制)三种,各有优点,下面是两种方式的比较。


V/f控制方式是根据预置的V/f线来决定输出电压和频率的比值的,可用于较简单的调速运行中。但低频时,电动机的有效转矩将下降。为此,有必要应用自动转矩补偿功能,以提高低频时的V/f比。但补偿太多,会使电动机的磁路饱和,导致因励磁电流过大而不能起动,反使调整变得困难。此外,导致电流无穷大,甚至跳闸的原因还有:由于起动时磁抱闸松开过慢、加速过程中因负荷太重,使电动机转速跟随不上频率的变化等。因此,必须充分注意松开磁场抱闸所需的时间。
矢量控制方式通用化之后,V/f控制方式的应用仅限于由一台变频器械控制多台电动机及其他特殊用的场合。
矢量控制方式是使磁通电流矢量和转矩电流矢量互相垂直,且可独立地进行控制,从而实现了与直流电动机类似的调速性能。其主要优点是起动转矩大,容易实现转矩的控制和限制升降过程能行到最佳控制。但从原理上说,因为变频器必须和电动机的转差及一次阻抗等匹配,所以,一台变频器只能配用一台电动机,而不能同时控制多台电动机。
最近的变频器,内部还设有自动调整功率,能够自协地测定电动机的参数,比较容易适应新的电动机,此外,在一台变频器中,V/f控制方式与矢量控制方式还可通过改变功能码而进行切换,从加强了适用性。
直接转矩控制(简称DTC)是交流传动的一种革命性的先进电机控制方式。其逆变器的通断直接控制电机的关键的变量:磁通和转矩,每一次开关都是单独地由磁通和转矩的值决定的,而不是象传统PWM磁通矢量传动中预先确定的矩阵来开关的,因此具有更高的控制精度和起动转矩,在零速下可使电机获得100%的额定转矩,而不需要光码盘或测速电机的反馈。这个特性在电机,升降机,提升机等应用中非常重要。下面是DTC控制和磁通矢量控制的特性区别:


由上,我们推荐采用ABB公司的ACC800起重机专用变频器(即为ACS800变频器+起重机专用软件)。
原电机采用转子侧短接的方法继续使用
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