探究變頻調速對起重機的影響及對策

何娟*

（銀川科安特起重機制造有限公司，寧夏銀川，750001）

引言

在交流調速技術中，變頻調速技術是一種效率很高的技術，其具有外圍控制線路簡單、運行可靠性高、保護監測功能完備、維護工作量小等特點，在很多方面都優于傳統的交流調速系統。

1 變頻調速對起重機的影響

1.1 變頻調速的優點

1.1.1 調速范圍大，性能好

起動機中的變頻器內部有專門的模塊化設計，因此其環境適應性較強、集成度高，伺服響應優良。起重機的調速系統實現了閉環控制，增強了調速的可靠性和防失速能力，提高了限速能力。

1.1.2 明顯改善結構受力狀態

變頻器是一種軟啟動和軟停止技術。應用于吊車速度控制系統時，起動機的起動和制動都是穩定的，對鋼結構和傳動結構的影響減小。數據表明，變頻技術在起重機調速系統中的應用明顯改善了起重機的結構受力狀態。

1.1.3 結構簡單，易維護

起重機變頻調速系統的設計是合理的。具有過電流保護和接地保護功能，采用獨立控制柜。具有簡單的外觀結構和自診斷功能。它保證了控制和保護動作的可靠性和準確性，并且易于修復。

1.2 變頻調速對機上其它電氣設備的影響

1.2.1 對電源的影響

電壓源變頻器通常用于起重機上。整流器電路的直流電壓是在濾波被平滑電容器過濾后輸出到后續電路的。電源的電流實際上是平滑電容器的充電電流。由于內部阻抗，逆變器的電源容量越大，輸入電流的波形越陡，輸入電壓波形畸變越小;電源供應越小，電流波形越慢，電壓波形畸變越大。電源電流和電壓波形畸變會產生過熱、噪聲和振動的主要電機、制動推桿電機、接觸器、繼電器、直流電源等，影響其使用壽命和運行精度。

1.2.2 對變壓器的影響

在高次諧波電壓作用下，變壓器將產生集膚效應和近距離效應。增加的銅消耗是在繞組中引起的，同時增加了鐵的消耗。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間電容的共振，導致磁心通量飽和或傾斜，產生噪聲。

1.2.3 對電機的影響

變頻器產生的諧波會引起電機的額外加熱，導致電機的額外溫升，電機也經常被降級。由于輸出波形失真，電機的重復峰值電壓增加，電機的絕緣受到影響，諧波也會引起電機的轉矩脈動和噪聲的增加。

1.2.4 對保護電器的影響

諧波可以改變保護繼電器的工作特性，這與繼電器的設計特點和原理有關。當諧波失真發生時，基于采樣數據或零交叉工作的數字繼電器容易產生誤差。高次諧波會導致過流、電壓、距離、周波等繼電器，造成誤操作和誤操作的影響，使保護裝置失靈，動作不穩定。電弧抑制線圈通常不能將電弧引入電弧抑制室，從而使開關設備不能正常地斷開電路。因此，當諧波過大時，往往會導致一些非保險絲開關跳脫，并在某些開關中容易地將一些電熔絲(保險絲)熔斷。

1.3 外界干擾對變頻調速系統的影響

起重機的變頻調速系統通常由PLC控制。外部變頻器系統的影響主要在于變頻器和PLC控制系統的干擾。變頻器的干擾主要是由電網諧波干擾引起的。電網中有許多諧波源，如各種整流設備、交流和直流開關設備、電子電壓調整設備、非線性負載和照明設備等。這些負載導致電網電壓和電流波形畸變，對電網中的其他設備造成有害干擾。逆變器的電源被受污染的交流電網干擾。如果沒有處理，電網的噪聲會通過電網的電源電路干擾變頻器。電源對逆變器的干擾主要包括過電壓、欠壓、瞬時斷電、喘振、跌落、峰值電壓脈沖和射頻干擾。第二，共模干擾可以通過變頻器的控制信號線干擾變頻器的正常工作。變頻控制系統周圍的強電磁噪聲也會干擾變頻控制系統的微弱信號，如6kV以上的高壓和無線通信設備的信號源。

2 變頻調速系統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，使其不產生電力。隔離通過傳導而造成的干擾具有良好的影響：

（1）變頻系統的電源是獨立于其他設備的電源供應，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）將電源線的接地與控制線的接地分開，切斷通過普通接地線傳播干擾的方式。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，每個接地端子都有獨立的接地裝置。

2.2 濾波設置

濾波器的功能是通過電源線抑制傳感器對電源和電機的干擾信號。為了減少電磁噪聲和損耗，可以在逆變器的輸出端設置輸出濾波器。為了減少對電源的干擾，可以在逆變器的輸入端連接合適的反應器或諧波濾波器。濾波器的組成必須是LC型，吸收諧波，增加電源和負載的阻抗，達到抑制諧波的目的。如果線路中有敏感的電子設備，可以在電源線上設置電源噪聲濾波器，以避免傳導干擾。

2.3 接地

接地是避免噪聲與防比干擾的關鍵手段，需要留意下列兩點:

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

（2）變頻器的接地方式有幾種接地方式，單點接地和母線接地。應根據具體情況采用，不應因接地不良而干擾設備。單點接地是指電路或設備中的一個單點，只有一個物理點被定義為連接位置，且性能較好。多點接地意味著設備中的每個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頻率和接地線長度，系統采用單點連接。與多點接地共享地面的方法。

3 結束語

總而言之，相關技術人員一定要在起重機速度控制系統中加強變頻調速技術的應用，提高自動化水平，不斷改進電子元器件的制造工藝，不斷優化參數，提高速度調節的性能。我相信，隨著我們不懈的努力，變頻調速技術將朝著智能化方向發展，起重機的調速系統將會越來越完善。

[1] 殷翔.起重機調速系統變頻調速技術分析[J].中國設備工程,2017(10):119-120.

[2] 楊猛,張宏亮.變頻調速起重機起升動載特性研究[J].科技與創新,2017(12):37-38.

[3] 李財清，探究變頻調速對起重機的影響及對策[J].建材與裝飾，2013（16）：139-140

[4] 龔黎斌，基于變頻調速對起重機的影響及對策[J].電源技術應用，2014（1）

[5] 秦海山.變頻調速起重機起升動載特性的研究[J].科技創新導報,2016,13(12):28+30.