基于臺達B系列變頻器的卷揚機驅動系統

關鍵字：提升，制動，抱閘

 

1 引言

 

卷揚機又稱絞車，是由動力驅動的卷筒通過撓性件(鋼絲繩、鏈條)起升、運移重物的起重裝置。它結構簡單，使用方便，廣泛應用于建筑、安裝、運輸等部門的拽引和起重作業(yè)。

 

卷揚機按驅動方式可分為人力驅動和機電動驅動兩大類。本文討論電力驅動型卷揚機的變頻調速驅動技術。

 

電動卷揚機按拽引速度可分快速和慢速兩種。快速卷揚機一般拽引速度為30-50m/min，多用于建筑工地。慢速卷揚機拽引速度為7-15m/min，主要用于設備安裝作業(yè)。

 

2 電動卷揚機概要

 

卷揚機由安裝在底盤基座上的電動機、減速機、卷筒、鋼絲繩等主體單元以及電力液壓推動器離合器、引導鋼絲繩有序卷繞的排繩器、防止卷筒自行逆轉的停止器、減速停轉的電磁制動器、電控箱等輔件組成。卷揚機外形如圖1圖片所示。

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圖1 卷揚機外貌圖片

 

3卷揚機變頻調速設計

 

3.1 卷揚機變頻調速

 

在建筑、安裝、運輸等部門的拽引和起重作業(yè)過程中，卷揚機調速是重要的功能設計。比較通常的定速卷揚機，調速卷揚機具有的更加廣泛的作業(yè)適應性和更加優(yōu)秀的作業(yè)效率和運行的安全穩(wěn)定性。比較過去的繞線異步電動機等調速卷揚機，如今的變頻器調速的技術優(yōu)越性不言而喻。

 

3.2變頻調速設計要求

 

（1）額定負載：12噸；超重負載：13噸。

（2）啟動力矩大，松閘向上提升，不能有溜鉤情況。

（3）重載下降時，變頻器提供足夠的制動轉矩，克服重物加速下滑。

（4）在運行過程中，有高低速度切換，并且2段加速時間。

（5）重物行程速度14米/min。

（6）由于機械制動器的存在，要求變頻器輸出轉矩與機械制動器的制動轉矩平滑切換，不產生溜鉤現象。

 

4 臺達B系列變頻器應用設計

 

4.1機電系統配置

 

（1）臺達B系列變頻器型號：VFD045B43A；制動單元：VFDB4045；制動電阻: 10000W/13.33歐姆。

（2）電機參數：型號：YZB250M1-6M；功率：37KW；額定轉速：982r/min；電壓：380V 電流：72.6A；5-50HZ恒轉矩；50-100恒功率。

（3）圓柱齒輪減速器：型號：ZQ650-31.5-4，傳動比：31.5，中心距：650mm。

 

4.2 電原理設計

 

基于臺達B系列變頻器的卷揚機調速系統電原理設計參見圖2。系統控制使用變頻器端子控制方式，包括正反轉控制、多功能選擇控制（MI端子）、多功能指示選擇接點（信號輸出），能耗制動由B系列變頻器配套制動單元實現。

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圖2 電原理設計

 

多功能繼電器輸出RA,RC外接機械抱閘線包，從而達到控制機械抱閘的開啟。一般變頻器都設置為運轉中指示，但變頻器在啟動和停止時的外部負載不一致，造成溜鉤發(fā)生。所以臺達針對此應用開發(fā)了機械抱閘控制，把啟動和停止的動作頻率分開，大大簡化了調試時間，很好的達到理想效果。

 

如果應用在快速卷揚機，因電機的減速比小，所以在松閘瞬間，變頻器要輸出180%額定扭力來確保重物不溜鉤；因此根據需要適當調整01-05，01-06的值，使變頻器能夠承受電流沖擊。

 

卷揚機的行程速度越快，電機的減速比越小，變頻器受到的瞬間電流會更大。電機的過載能力達到6倍額定電流，但變頻器這能達到2倍的額定電流，所以必須增大變頻器的功率，避免變頻器過載損壞，參見表1。

表1 運行時的電流輸出值

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在下降過程中，不管重物變化，但變頻器顯示的電流基本保持不變（60A），這可能導致變頻器輸出的制動轉矩也是一致。

 

在快速卷揚機，要加大制動轉矩，可能需要選用2個4030制動單元，10歐姆的制動電阻。這樣在下降停止時，溜鉤行程能夠減小。

 

4.3 調試參數

 

01-00=50 最高操作頻率

01-01=50 電機額定頻率設定

01-02=380 電機額定電壓設定

01-03=3中間頻率設定

01-04=30 中間電壓設定

01-05=0.1 最低輸出頻率設定

01-06=10 最低輸出電壓設定

01-09=10 第一加速時間設定

01-10=10 第一減速時間設定

01-11=5第二加速時間設定

02-01=1由外端子操作鍵盤STOP鍵有效

03-00=29 機械抱閘控制

03-13=3機械抱閘釋放頻率

03-14=5機械抱閘動作頻率

04-04=01 多段速一

04-05=07 第一、二家加速時間切換

05-00=50 第一段速頻率設定

06-00=0過電壓失速防止功能無效

07-04=6電機級數

08-16=1無自動穩(wěn)壓功能

08-17=740 軟體制動準位

F=20.00HZ

 

5結束語

 

臺達B系列變頻器具有無速度傳感器矢量控制技術，當變頻器有0.5Hz輸出時即有150%以上的高起動轉矩，保證懸空起動及低速運轉時的電機力矩，并可在1：10的速度范圍內（6-60Hz/5-50Hz）以100%轉矩連續(xù)運行。速度調速偏差小于±1%。并利用一個高速微處理器和裝備DSP來提高響應速度，在提升設備中對防止“滑落”很有效果，轉矩響應時間約0.1秒便可達到100%的轉矩。下落時，變頻器將受到較高電勢的能量釋放過程，為保證變頻器不過壓跳閘不被擊壞，增設能耗制動單元來保證變頻器的正常工作。進行制動時放電電阻與電機內部的有功損耗部分結合成制動轉矩。

 

參考文獻

［1］VFD-B變頻器說明書.中達電通股份有限公司

 

作者簡介

張 碩（1979—） 變頻器應用工程師

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