桥式起重机应用变频调速技术的电气设计简介

1 问题的提出 　　随着国内低水头水电站的开发，灯泡贯流机组的应用越来越多，为安全可靠和精确地进行机组安装，一般要求安装或检修用的桥式起重机的主钩和小车的运行速度可调，且有一档为慢速，变速比为1∶10。由于变速比较大，过去在应用变频技术之前，主钩通常采用 转速不同的双电机传动系统，高、低速的转换由电磁离合器控制，该传动系统不仅机构复杂，可靠性较低，而且速度一经选定便无法更改。 　　随着变频技术的发展和软件、硬件技术的成熟，变频调速技术在桥式起重机上的应用，将使主钩、小车和大车的运行实现无级调速，从而大大提高灯泡贯流机组在安装过程中的安全性和精确性。 2 系统设计说明 　　根据桥式起重机的机构设置情况，桥式起重机的电气传动系统由主起升机构、副起升机构、 小车运行机构传动系统、大车运行机构传动系统、操作控制系统、信号检测装置、供电、照明等部分组成。 2.1供电 　　电源：三相交流380V，50Hz 　　控制电源：220V 　　照明电源：220V 　　安全照明：36V 　　大车供电：采用安全滑线型式 　　小车供电：采用移动式软缆 2.2配电保护 　　桥式起重机的电源保护柜内设有总刀开关、总低压断路器、总接触器。在司机室和电源保护 柜内均可控制起重机总电源的通断。在司机室联动台上设总电源（控制、照明、信号电源除 外）控制按钮（启动或停止）来控制。总低压断路器上附有分励脱扣线圈，由联动台上的 紧急停止按钮控制。只有在总接触器因某种原因无法正常切断电源的紧急情况下，才偶然 使用分励脱扣装置，实现紧急停车。 2.3起升机构传动系统 　　起升机构由主起升机构和副起升机构组成，电机采用变频电机，由于主起升机构和副起升机 构不是同时工作，因此两套机构共用一套变频器，在联动台上设有主/副起升 机构转换开关，主/副起升机构接触器互为联锁。系统的控制指令，由司机室联动台主令控 制器给出，经PLC运算后给出控制变频指令：上升、下降、加速、减速。 　　起升机构制动打开由变频器输出继电器经PLC逻辑运算后驱动制动器控制接触器，使制动器动作。 　　控制变频器内部保护功能有：短路、过压、缺相、失压、过流、超速、接地等各种保护功能 和故障自诊断及显示报警功能。当变频器出现短路、过流等故障时，变频器给出故障信号输入PLC，并停止输出，PLC接到故障信号后，切断变频器电源，控制制动器抱闸，并发出报警信号。 　　起升机构除了变频器内部有保护功能外，线路还设置了下列保护： 　　（1）零位保护：由主令控制器零位触点实现； 　　（2）限位保护：由高度限制器实现； 　　（3）超载保护：设有超载限制器； 　　（4）过电流保护：主起升电机回路串入电机保护开关，由于起升机构的主、副起升电机型号不同，变频器是根据功率大的副起升电机参数设定的，因此在主起升电机前增加了一个开关 ； 　　（5）主、副起升电机内部装有风机，只有在风机工作后电机才能运转，保证了电机在低速 长期运行时不发生过热现象； 　　（6）线路设有低压断路器作为短路保护。 2.4小车运行机构电气传动 　　小车运行机构由一台变频电机驱动，采用变频器控制，变频器内部具有短路、过流、缺相、失压、接地等各种保护，并有故障自诊断及显示报警功能。 　　系统控制方法与起升机构相同。 2.5大车运行机构电气传动 　　大车运行机构由两台变频电机驱动，采用一台变频器控制，系统控制方法与小车运行机构电气传动相同。 3 主要技术特点 　　(1)变频调速方式调速范围大，调速比可达1∶100，平滑性高，低速特性较硬，调速过程可实现恒转矩或恒功率调速，以适应不同负载的要求，并保持过载能力不变。 　　(2)变频调速方式应用在起重机上实现了无级调速并大大改善了起重机性能；变频器由微处理器控制，并通过绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件，具有很高的运行可靠性和 功 能的多样性，其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因此降低了电机运行的噪声；全面而完 善 的保护功能为电机提供了良好的保护；具有参数设置和调试方便、牢固的EMC设计及可由IT 电源供电等主要特性。 　　(3)电机参数自检测自适应的功能，以及整个起动和制动过程能够预先设置，并有电制动，使整个过渡过程相当平稳。 　　(4)具有各种故障自诊断及显示报警功能。 　　(5)电气设备由可编程的控制器PLC控制，接线简化，电源功率损耗减少；设置回路故障诊 断和有效的电气保护功能使电气系统具有高品质、一定的智能性和更高的可靠性。