起重机械的变频调速的相关问题

一、起重机械的负载特点
　　1、机构类别
　　（1）起升机构　即重物上升或下降的机构；
　　（2）运行机构　即起重机平等移动的机构；
　　（3）变幅机构　即臂架伸长或缩短的机构；
　　（4）旋转机构　即起重机械旋转移动的机构。
　　2、起重机械的负载特点
　　起重机械的种类负载都属于恒转矩负载。
　　（1）起升机构　重物在空中具有位能，是位能负载。其特点是：重物上升，电机克服各种阻力（包括重物重力，磨擦阻力等）作功，属于阻力负载；重物下降时，当重物重力大于阻力时，电机是能量的接受者，此时负载属于动力负载，但当重物重力小于阻力时，重物下降还要靠电机的拖动，此时负载仍是阻力负载。
　　（2）运行机构　室内起重机是阻力负载，室外起重机在风力较大的情况下是动力负载。
　　（3）变幅机构　负载特点与变幅在幅度大小有关：变幅较小时，是阻力负载；变幅较大时，　具有动力负载的特点。
　　（4）旋转机构　旋转机构主要用于室外起重机，其负载特点和运行机构一样，视风力的大小而定。
二、起重机的变频调速要点
　　1、必须注意的问题　
　　（1）重物上升时起动转矩比较大，通常在额定转矩的150%以上。考虑到电压下降和短时过载等因素的影响，一般起动转矩应按额定转矩的150%～180%来选。
　　（2）因各部分拖动都有机械式制动器，必须考虑电机在起动和制动时与制动器的配合问题。这在起升机构中尤其重要。
　　（3）在重物上升刚离开地面或下降刚接触地面时，负载转矩的变化非常激烈，这一点儿要尤注意。
　　（4）起重机在高速缆绳松紧度和进行定位时，都需要点动运行，要充分注意点动运行时的工作特性。
　　2、变频器容量的选择
　　（1）电机容量的选择
　　

　　P－电机容量（KW）；
　　G－额定重量（kg），应考虑125%的过载能力；
　　v－额定线速度（m/min）；
　　η－机械效率。
　　（2）变频器容量
　　

　　k1－所需最大转矩÷电机额定转矩；
　　k2－1.5（变频器过载能力）；
　　k3－1.1（裕量）。
三、电机工作状态
　　1、上升阶段　重物上升完全是靠电机的正向转矩，电机旋转方向和转矩方向相同，此时，电机是电动状态，其工作特性在第一象限。当降低频率减速时，电机处于发电制动状态，其转矩变为反方向的制动转矩，工作特性进入第二象限，转速下降后重又进入第一象限。
　　2、空钩（轻载）下降　当空钩或轻载下降时，不能依靠重物的重量下降，此时必须靠电机的反向旋转来实现。因此，电机的旋转速度和转矩都是负的，电机工作在第三象限。当降低频率减速时，电机的转矩变正向的，处于发电制动状态，从而阻止重物下降。当频率降下来后，电机重又回第三象限。
　　3、重载下降　重物靠自身的重量下降时，电机的转速将超过同步转速，此时电机处于再生制动状态。电机旋转方向是反向的，但其转矩的方向却是正向的，此时电机工作在第四象限。此时电机的作用是防止重物由于重力加速度的原因不断加速，以使重物匀速下降。因下降时有磨擦阻力，因此重物下降时的负载转矩要比上升时要小（上升时还要克服摩擦阻力）。
四、再生电能的处理
　　1、处理方法
　　起重机在降速和重物下降过程中，电机处于再生制动状态，从而产生电能。产生的电能一般有下面两种处理方法：
　　（1）通过制动电阻消耗掉　电阻容量需按长期运行来考虑；
　　（2）通过反馈单元反馈回电网。
　　2、制动电阻容量的计算
　　（1）制动电阻的容量＝电机的容量
　　（2）制动电阻的阻值计算
　　　　　

　　RB－制动电阻阻值（Ω）
　　UD－变频器直流回路电压（V）
　　PM－电机容量（KW）
五、溜钩的防止方法
　　1、溜钩的原因
　　由于重物自身有重力，在起升或下降重物时，必须有制动器来和电机相配合。如果电机和制动器配合不好，如电机已经通电，而制动器却没打开就会造成电机过载，或电机已经断电而制动器却没制动的情况，就会产生重物不受控制自由下落的情况，这就是我们所说的“溜钩”。这样，就会给工作造成极大的危险性。
　　2、溜钩的防止措施
　　（1）重物停住时的控制过程如下图所示：

　　说明：发出变频器停车命令，当其输出频率下降到fbs，发出制动抱闸命令，开始抱闸，且维持抱闸一定的时间（tBB，应略大于从释放状态到完全抱闸的时间，此段时间内变频器输出频率保持fbs不变），抱闸时间到，制动器松开，变频器输出频率继续下降到0。
　　（2）重物升降的控制过程如下图所示：