龙门吊电控元器件的设计-变频器设计与选型

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　　变频器的设计与选型

　　一、制动模式的选择

　　*先需要选择制动方案。有能耗制动、整流回馈制动和旁路回馈三种模式。

　　理论上，起升机构采用回馈制动可节省大量能源(约70%)，但鉴于大多数起升机构**运行时间很短，平均负载率低，而目前市场上回馈器件的价格较高，从整体经济效益考虑，采用回馈制动的性价比较低，投资回报年限很长甚*无法回收投资;从社会效益考虑，回馈制动降低了使用能耗，却会增加制造能耗，还带来报废器件的回收问题，实际价值也不大。所以，欧式起重机大多采用能耗制动。

　　只有当门式起重机作业时间很长，如装卸桥，并经常满载运行时，使用回馈制动才有实际价值。

　　电网对起重机的谐波治理要求很高时，应采用多传整流回馈模式。

　　限于篇幅，本章仅讨论单传能耗制动。

　　二、变频器的功率选择

　　一般的选型原则按下式计算：

　　Ib≥1.35ID　　(6-1)

　　式中　Ib——变频器的电流(A)。

　　ID——电动机的额定电流(A)。

　　式(6-1)的概念为：通常起升变频器可以在150%的额定输出电流时运行1min，将此电流再放大1.35倍，则允许电动机在2倍左右的额定电流下运行1min。

　　三、制动单元的选择

　　对于室内平移机构，制动单元的选择一般只需要考虑短时间的允许制动能力。

　　Pzmax=0.8×PBmax　　(6-2)

　　式中　Pzmax——制动单元的短时间允许功率(kW)。

　　PBmax——变频器的短时间允许功率(kW)。

　　式(6-2)的概念为：制动单元的短时间制动功率是变频器短时间电动功率的0.8倍。常数0.8是在假设机构机械效率为0.9，根据*大制动功率不大于*大电动能力乘效率的平方得出。

　　对于起升机构，制动单元的选择一般应同时考虑短时间制动能力和连续制动能力。

　　如果起升高度很小，额定起升速度较高，起升机构全程下放的总时间小于制动单元短时间过载能力允许的时间，制动单元仍可按式(6-2)进行，但建议增加15%～25%的裕量(考虑到可能发生的连续两次满载全程下放工况)。

　　如果起升高度较高，额定起升速度较低，起升机构全程下放的总时间大于制动单元短时间过载能力允许的时间，则需要按连续制动能力选择制动单元。

　　Pz=0.8×PD　　(6-3)

　　式中　Pz——制动单元的连续制动功率(kW)。

　　PD——电动机的功率(kW)。

　　根据式(6-3)选择的制动单元，仍需按式(6-2)进行过载能力的校核。

　　四、制动电阻的选择

　　制动电阻的阻值选择，一般选略大于变频器允许的*小制动电阻阻值。

　　平移机构制动电阻所需容量可根据式(6-2)计算，并按制动电阻允许的*大电流进行校核。

　　式中　Izmax——制动电阻的*大允许电流

　　(A);

　　Vbc——变频器制动电压阈值(V);

　　Rsc——实际采用的制动电阻阻值(Ω)。

　　起升机构制动电阻所需容量，可根据式(6-3)计算，用式(6-2)校核。

　　五、变频器控制模式的选择

　　对于整机设计满足EMC规范的起重机电控系统，采用通讯控制是目前的趋势。

　　对于整机设计不能满足EMC规范的起重机电控系统，建议采用端子控制，通讯仅用于数据采集和监控。必须采用通讯控制时，外部急停故障信号必须采用端子输入，机构的运行指令(正向运行和反向运行)推荐采用端子输入。

　　六、变频器输入输出端口的设置

　　对于采用通讯控制模式的欧式起重机，变频器输入只有“外部故障”是必须的。建议使用“正向运行”和“反向运行”两个输入端子。

　　外部故障：急停按钮被按下或变频器外部发生必须立即停止机构运行的故障。变频器接受到外部故障信号后，应立即停止变频器的输出，并给出制动器抱闸信号。

　　有些变频器具备固定的**信号输入端，可接入外部故障信号。没有这个输入端的变频器须通过可编程输入端子设置这个功能。

　　对于采用端子控制模式的欧式起重机，常见的变频器输入有以下设置。

　　(1)预置速度给定：两个速度给定需要1个输入端子，3个或4个速度给定需要2个输入端子，5～8个速度给定需要3个输入端子。

　　(2)故障复位：需要1个输入端子。一般由1个安置在联动台上的按钮给出信号，用于复位允许复位的故障。

　　(3)快速停车：需要1个输入端子。用于不需要制动器紧急抱闸(制动器紧急抱闸会造成机械冲击)，但希望机构快速停止的故障。

　　(4)制动器触点反馈：需要1～2个输入端子。1个为制动器已经抱紧，1个为制动器已经松开。用于监测制动器的动作，更好地实现制动器抱闸控制逻辑。需要变频器功能宏支持。

　　(5)限位开关信号：需要2或4个输入端子。可接入减速限位和/停止限位信号。需要变频器功能宏支持。注意变频器不处理极限限位信号。

　　(6)电动机PTC保护电阻：需要1个输入端子。当电动机过热，内埋PTC保护电阻给出信号时，给出报警信号或停止电动机运行。需要变频器支持。

　　(7)电动机切换：当起重机的各机构不同时运行时，允许使用1个变频器切换驱动多个机构。如主副钩的切换。切换驱动2个机构需要1个输入端子，切换驱动3～4个机构需要2个输入端子。注意不是所有变频器都支持这个功能(需要能够储存和切换多组电动机参数)，同时被驱动的多个电动机的功率不能相差太大。

　　对于采用通讯控制模式的起重机，需要两个逻辑输出端子：制动器控制和紧急故障信号输出。

　　紧急故障输出指示变频器内部或执行起重相关功能时采集到的必须立即停止机构运行的故障，用于控制机构接触甚*总接触器的断电。

　　对于采用端子控制模式的起重机，还需要增加1个或多个警告故障输出端子。这些故障不需要机构接触器断电，但需要提请起重机操作人员了解。

　　起重机用变频器输出端子，一般选用继电器输出端子，选用晶体管逻辑输出时，需要在外部用低功耗继电器过渡。

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