塔机起升机构电动机应选用适合频繁起动、转动惯量小、起动转矩大的变频电动机,目前国外首选4极变频电动机。
用变频器驱动异步电动机时,由于变频器的换向以及开关元件瞬间开闭产生的冲击电压(浪涌电压)而引起电动机绝缘恶化,因此对电压型PWM变频器,应尽量缩短变频器与电动机之间的接线距离或者考虑加入阻尼回路(滤波器)。
起升机构平均起动转矩一般为额定转矩值的1. 3~1.6倍,考虑到电源电压波动及需要通过110%额定负载的动载试验要求等因素,其最大转矩应是负载转矩的1.8~2.0倍,以确保安全使用。通常对于普通笼型电动机,等额变频器仅能提供小于150%的负载力矩值,为此可通过提高变频器容量或同时提高变频器和电动机容量来获得200%的负载力矩值。变频器容量PCN按下式计算
(7-1)
式中 K——过载系数,K=1. 8~2.0;
PM——起升额定负载所需功率;
η——电动机效率,η≈0. 85;
cosφ——电动机功率因数,cosφ≈0. 75;
k——电流波形补偿系数,由于变频器的输出波形不是完全的正弦波,而含有高次谐波的成分,其电流应有所增加,对PWM方式变频器,k=1.05~1.1。
选择变频器容量时是依据负载功率来计算,如果在电动机额定功率的基础上提高一档来选择变频器的容量,则可能由于电动机容量过剩而造成变频器的容量过剩,从而造成不必要的浪费。因此在确定变频器功率的基础上还需作电流验证
ICN>IM (7-2)
武中ICN——变频器额定电流;
IM ——电动机额定电流。
塔机起升机构的运转具有大惯性、四象限运行的特点,与其他传动机械相比对变频器对安全和性能上的要求更为苛刻。目前市场上专用变频器的品种很多,如安川VS - 616G5系列、日本富士G9S系列、三菱FR A024IS/A044等。本节介绍安川VS - 616G5变频器在塔机起升机构中的应用,它是多功能全数字式变频器,具有如下特点:
(1)全程磁通矢量控制,在1Hz的低频下,即使无速度反馈环节也能提供150%额定转矩的起动力矩。
(2)可配备制动单元,实现四象限运行,而且动态响应好。
(3)在全速范围内具有恒转矩特性。
塔机起升机构的控制原理如图7 - 16所示,通过PLC无触点控制吊钩的升降及速度挡位,同时系统安装了旋转编码器速度反馈器件以实现闭环运行。
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