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的設定,力求使設計簡單、經濟、節能、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,有些企業因為工藝的需要,需要調節被吊物品的上升、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,并且不能實現遠程調速;轉子串聯電阻調速存在啟動轉矩小,效率低,由于工作環境差,粉塵和有害氣體對電機的集電環、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、能實現無級調速及遠程調速,而且還起到節能的作用。

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。為了實現速度連續可調,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快速升降和慢速升降兩個固定的速度,現增加一檔變頻控制的中速檔。合共三檔速度。控制橫梁前后移動的電機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,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,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,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,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。考慮升降機構要根據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.