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传统桥式起重机通过变频技术改善原有缺点迈向新时代

一、引言


为解决传统桥式起重机电力拖动系统的能耗过高、运行效率低下、低速启动力矩较小等几个问题,可采用变频调速技术来进行改善。随着计算机与电子元件的技术的日益成熟,也极大地推进了电气传动和自动化领域相关技术的发展。这里面,作为变频技术最具有代表性的产品 变频器(以下简称VFD)与可编程控制器在获得了众多用户的肯定作用下也得到了广泛的应用,这也为PLC控制的变频调速技术在桥式起重机拖动系统中的应用提供了坚实的基础。

“传统桥式起重机通过变频技术改善原有缺点迈向新时代”

二、传统桥式起重机的缺点


传统桥式起重机的电力拖动控制系统存在以下几个缺点:


1、桥式起重机的运行环境恶劣,并且需要频繁的运行,因此电机以及所串电阻烧损和断裂故障频繁出现。


2、继电器与接触器组成控制系统稳定性较差,操作繁复,导致故障率较高。


3、由于转子串电阻在调速时的机械特性较软,而且会在负载变化影响转速,调速效果不理想。同时所串电阻长期发热,电能浪费大,效率低。要从根本上解决这些问题,只有彻底改变传统的控制方式。


三、系统硬件构成


桥式起重机大车、小车、主钩,副钩电机都需独立运行,大车为两台电机同时拖动,所以整个系统有5台电机,4台VFD传动,并由4台PLC分别加以控制。

“传统桥式起重机通过变频技术改善原有缺点迈向新时代”

桥式起重机大车、小车、副钩、主钩电机运行通过各自的PLC控制,大车、小车、副钩、主钩电机都运行在电动状态,控制过程基本相似,VFD与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现基本相同,而主钩电机运行状态处于电动、倒拉反接或再生制动状态,VFD与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现稍有区别。


控制小车电机的VFD与PLC控制原理图

“传统桥式起重机通过变频技术改善原有缺点迈向新时代”

PLC控制的桥式起重机变频调速系统框图

“传统桥式起重机通过变频技术改善原有缺点迈向新时代”

1、PLC:


完成系统逻辑控制部分控制电机的正、反转、调速等控制信号进入PLC,PLC经处理后,向变频器发出起停、调速等信号,使电机工作,是系统的核心。


2、VFD:


为电机提供可变频率的电源,实现电机的调速。


3、制动电阻:


起重机放下重物时,由于重力加速度的原因电机将处于再生制动状态,拖动系统的动能要反馈到VFD直流电路中,使直流电压不断上升,甚至达到危险的地步。因此,必须将再生到直流电路里的能量消耗掉,使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。


通过利用PLC控制变频调速,桥式起重机拖动系统的各档速度、加速时间和制动减速时间都可根据现场情况通过变频器快捷设置,调试便捷。负载变化时,各档速度基本不变,调速性能好。若是改造原有系统,大小车电机仍可采用原有的绕线转子异步电机,将转子绕组引出线短接,去掉电刷和集电环,节省更换电机的费用。

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