探究變頻調(diào)速對(duì)起重機(jī)的影響及對(duì)策

何娟*

（銀川科安特起重機(jī)制造有限公司，寧夏銀川，750001）

引言

在交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速技術(shù)是一種效率很高的技術(shù)，其具有外圍控制線(xiàn)路簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠性高、保護(hù)監(jiān)測(cè)功能完備、維護(hù)工作量小等特點(diǎn)，在很多方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的交流調(diào)速系統(tǒng)。

1 變頻調(diào)速對(duì)起重機(jī)的影響

1.1 變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)

1.1.1 調(diào)速范圍大，性能好

起動(dòng)機(jī)中的變頻器內(nèi)部有專(zhuān)門(mén)的模塊化設(shè)計(jì)，因此其環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)、集成度高，伺服響應(yīng)優(yōu)良。起重機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，增強(qiáng)了調(diào)速的可靠性和防失速能力，提高了限速能力。

1.1.2 明顯改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)

變頻器是一種軟啟動(dòng)和軟停止技術(shù)。應(yīng)用于吊車(chē)速度控制系統(tǒng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)都是穩(wěn)定的，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響減小。數(shù)據(jù)表明，變頻技術(shù)在起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用明顯改善了起重機(jī)的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。

1.1.3 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易維護(hù)

起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理的。具有過(guò)電流保護(hù)和接地保護(hù)功能，采用獨(dú)立控制柜。具有簡(jiǎn)單的外觀結(jié)構(gòu)和自診斷功能。它保證了控制和保護(hù)動(dòng)作的可靠性和準(zhǔn)確性，并且易于修復(fù)。

1.2 變頻調(diào)速對(duì)機(jī)上其它電氣設(shè)備的影響

1.2.1 對(duì)電源的影響

電壓源變頻器通常用于起重機(jī)上。整流器電路的直流電壓是在濾波被平滑電容器過(guò)濾后輸出到后續(xù)電路的。電源的電流實(shí)際上是平滑電容器的充電電流。由于內(nèi)部阻抗，逆變器的電源容量越大，輸入電流的波形越陡，輸入電壓波形畸變?cè)叫?電源供應(yīng)越小，電流波形越慢，電壓波形畸變?cè)酱蟆ｋ娫措娏骱碗妷翰ㄐ位儠?huì)產(chǎn)生過(guò)熱、噪聲和振動(dòng)的主要電機(jī)、制動(dòng)推桿電機(jī)、接觸器、繼電器、直流電源等，影響其使用壽命和運(yùn)行精度。

1.2.2 對(duì)變壓器的影響

在高次諧波電壓作用下，變壓器將產(chǎn)生集膚效應(yīng)和近距離效應(yīng)。增加的銅消耗是在繞組中引起的，同時(shí)增加了鐵的消耗。綜合效果是使變壓器溫度升高，影響絕緣能力，降低容量裕度。諧波也可能引起變壓器繞組和線(xiàn)間電容的共振，導(dǎo)致磁心通量飽和或傾斜，產(chǎn)生噪聲。

1.2.3 對(duì)電機(jī)的影響

變頻器產(chǎn)生的諧波會(huì)引起電機(jī)的額外加熱，導(dǎo)致電機(jī)的額外溫升，電機(jī)也經(jīng)常被降級(jí)。由于輸出波形失真，電機(jī)的重復(fù)峰值電壓增加，電機(jī)的絕緣受到影響，諧波也會(huì)引起電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲的增加。

1.2.4 對(duì)保護(hù)電器的影響

諧波可以改變保護(hù)繼電器的工作特性，這與繼電器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和原理有關(guān)。當(dāng)諧波失真發(fā)生時(shí)，基于采樣數(shù)據(jù)或零交叉工作的數(shù)字繼電器容易產(chǎn)生誤差。高次諧波會(huì)導(dǎo)致過(guò)流、電壓、距離、周波等繼電器，造成誤操作和誤操作的影響，使保護(hù)裝置失靈，動(dòng)作不穩(wěn)定。電弧抑制線(xiàn)圈通常不能將電弧引入電弧抑制室，從而使開(kāi)關(guān)設(shè)備不能正常地?cái)嚅_(kāi)電路。因此，當(dāng)諧波過(guò)大時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致一些非保險(xiǎn)絲開(kāi)關(guān)跳脫，并在某些開(kāi)關(guān)中容易地將一些電熔絲(保險(xiǎn)絲)熔斷。

1.3 外界干擾對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的影響

起重機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)通常由PLC控制。外部變頻器系統(tǒng)的影響主要在于變頻器和PLC控制系統(tǒng)的干擾。變頻器的干擾主要是由電網(wǎng)諧波干擾引起的。電網(wǎng)中有許多諧波源，如各種整流設(shè)備、交流和直流開(kāi)關(guān)設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、非線(xiàn)性負(fù)載和照明設(shè)備等。這些負(fù)載導(dǎo)致電網(wǎng)電壓和電流波形畸變，對(duì)電網(wǎng)中的其他設(shè)備造成有害干擾。逆變器的電源被受污染的交流電網(wǎng)干擾。如果沒(méi)有處理，電網(wǎng)的噪聲會(huì)通過(guò)電網(wǎng)的電源電路干擾變頻器。電源對(duì)逆變器的干擾主要包括過(guò)電壓、欠壓、瞬時(shí)斷電、喘振、跌落、峰值電壓脈沖和射頻干擾。第二，共模干擾可以通過(guò)變頻器的控制信號(hào)線(xiàn)干擾變頻器的正常工作。變頻控制系統(tǒng)周?chē)膹?qiáng)電磁噪聲也會(huì)干擾變頻控制系統(tǒng)的微弱信號(hào)，如6kV以上的高壓和無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的信號(hào)源。

2 變頻調(diào)速系統(tǒng)抑制干擾及抗干擾的措施

2.1 隔離

隔離是指干擾源與電路中易受攻擊的部分之間的連接，使其不產(chǎn)生電力。隔離通過(guò)傳導(dǎo)而造成的干擾具有良好的影響：

（1）變頻系統(tǒng)的電源是獨(dú)立于其他設(shè)備的電源供應(yīng)，或隔離變壓器安裝在變頻器和其他電器的輸入端，諧波電流被切斷。

（2）將電源線(xiàn)的接地與控制線(xiàn)的接地分開(kāi)，切斷通過(guò)普通接地線(xiàn)傳播干擾的方式。電廠的接地端子和控制裝置的接地端子分別連接到不同的接地極，每個(gè)接地端子都有獨(dú)立的接地裝置。

2.2 濾波設(shè)置

濾波器的功能是通過(guò)電源線(xiàn)抑制傳感器對(duì)電源和電機(jī)的干擾信號(hào)。為了減少電磁噪聲和損耗，可以在逆變器的輸出端設(shè)置輸出濾波器。為了減少對(duì)電源的干擾，可以在逆變器的輸入端連接合適的反應(yīng)器或諧波濾波器。濾波器的組成必須是LC型，吸收諧波，增加電源和負(fù)載的阻抗，達(dá)到抑制諧波的目的。如果線(xiàn)路中有敏感的電子設(shè)備，可以在電源線(xiàn)上設(shè)置電源噪聲濾波器，以避免傳導(dǎo)干擾。

2.3 接地

接地是避免噪聲與防比干擾的關(guān)鍵手段，需要留意下列兩點(diǎn):

（1）變頻器使用一種特殊的接地線(xiàn)，接地線(xiàn)用粗短的線(xiàn)接地。與其他電氣設(shè)備相鄰的地線(xiàn)必須與逆變器分開(kāi)。電源部分的接地和控制部分的接地必須分開(kāi)。

（2）變頻器的接地方式有幾種接地方式，單點(diǎn)接地和母線(xiàn)接地。應(yīng)根據(jù)具體情況采用，不應(yīng)因接地不良而干擾設(shè)備。單點(diǎn)接地是指電路或設(shè)備中的一個(gè)單點(diǎn)，只有一個(gè)物理點(diǎn)被定義為連接位置，且性能較好。多點(diǎn)接地意味著設(shè)備中的每個(gè)連接位置直接連接到最近的連接位置，并且性能良好。混合接地是基于信號(hào)頻率和接地線(xiàn)長(zhǎng)度，系統(tǒng)采用單點(diǎn)連接。與多點(diǎn)接地共享地面的方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，相關(guān)技術(shù)人員一定要在起重機(jī)速度控制系統(tǒng)中加強(qiáng)變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，提高自動(dòng)化水平，不斷改進(jìn)電子元器件的制造工藝，不斷優(yōu)化參數(shù)，提高速度調(diào)節(jié)的性能。我相信，隨著我們不懈的努力，變頻調(diào)速技術(shù)將朝著智能化方向發(fā)展，起重機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)將會(huì)越來(lái)越完善。

[1] 殷翔.起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)分析[J].中國(guó)設(shè)備工程,2017(10):119-120.

[2] 楊猛,張宏亮.變頻調(diào)速起重機(jī)起升動(dòng)載特性研究[J].科技與創(chuàng)新,2017(12):37-38.

[3] 李財(cái)清，探究變頻調(diào)速對(duì)起重機(jī)的影響及對(duì)策[J].建材與裝飾，2013（16）：139-140

[4] 龔黎斌，基于變頻調(diào)速對(duì)起重機(jī)的影響及對(duì)策[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2014（1）

[5] 秦海山.變頻調(diào)速起重機(jī)起升動(dòng)載特性的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2016,13(12):28+30.