在起重機控制系統的設計中,變頻器、制動單元、制動電阻的選型的重要性

2019年11月29日

  

  在起重機控制系統的設計中,變頻器、制動單元、制動電阻的選型是一個比較重要的課題。選小了不夠用,選大了不但增加成本,還可能降低性能。

  起重變頻器的簡單估算:

  簡單的變頻器選擇方法,也是目前流行的選擇方法是根據電動機的功率估算。我們經常會聽到這樣的問題:在這個應用中我變頻器功率應該比電動機放大1檔還是2檔?

  實際上,變頻器是根據額定電流,而不是根據額定功率來標定的。變頻器樣本上的功率只是常規應用時的參考值。同功率起重電機的電流一般會大于標準電機,起重機常用的8-10極電機的電流一般也大于常規的4極電機。因此,根據功率選擇變頻器往往會偏小。

  我們應該根據電動機的額定電流,而不是額定功率,來估算變頻器容量。

  簡單的起重變頻器選型估算原則是:變頻器的容量應保證電動機能夠在2倍額定電流下運行1分鐘

  即:變頻器額定電流〉電動機額定電流*1.33

  這個估算是非常粗略的。因為我們沒有考慮電動機的選擇依據。不同的起重機廠或設計院的起重電機選擇標準大不一樣。同一家起重機廠或設計院在不同的起重機項目中的起重電機選擇標準也可能不一樣。偶爾還會出現計算錯誤的情況。

  電動機的過載能力很大,電動機選小后果往往由變頻器承擔(過流跳閘)。

  電動機的價格較低,電動機選大的后果也往往由變頻器承擔(控制系統成本過高)。

  盡管如此,以上估算在70%的應用場合還是基本正確的。

  在另外30%應用場合,典型的實例是我們曾經選用過比電動機功率小1檔的變頻器和比電動機功率大1倍的變頻器。

  起重制動單元和制動電阻的簡單估算:

  電動運行時,機械功率=電動功率*機械效率

  制動運行時,制動功率=機械功率*機械效率

  所以:制動功率=電動功率*機械效率*機械效率

  這也就是估算制動單元和制動電阻功率的簡單的方法。在實際選用時注意留有10-15%的安全系數。

  需要特別指出的是,制動單元和制動電阻的允許功率與電流持續時間、電流持續率有非常大的關系。所以需要同時根據制動所需功率、制動所需時間和大的電流持續率3個參數來選擇。

  在起升應用中,制動的持續時間是重物下放所需時間,惡劣情況下的電流持續率是50%(不停的上升下放)。

  在大小車應用中,制動的持續時間是減速時間,要考慮到可能出現的連續點動操作。電流持續率與工作行程和操作習慣有關。

  對野外工作的起重機的大車變頻,需要考慮到順風行走時可能會長期處于制動狀態。

  考慮到同功率的制動電阻阻值越大價格越高,所以電阻值的選擇比變頻器(制動單元)允許的最小阻值略大即可。

  與變頻器選擇同理,這樣估算制動電阻和制動單元也是很粗糙的。但由于制動單元和制動電阻的價格相對較低,實際選擇時通常留有較大裕量,問題并不很突出。

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