變頻器配套設(shè)備供應(yīng)商提醒您：港口機(jī)械設(shè)備具有較長的發(fā)展歷史，拖動系統(tǒng)采用過各種各樣的方法。從早期的直流調(diào)速繼電接觸器控制系統(tǒng)，到近代的AC定子調(diào)壓、DC晶閘管調(diào)速裝置。電動機(jī)主要以繞線式異步機(jī)和直流電機(jī)為主，其最大的缺點是滑差、整流子、碳刷的存在致使維修不便。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著變頻器的迅速發(fā)展，變頻器進(jìn)入港機(jī)設(shè)備的驅(qū)動領(lǐng)域，引起人們極大的重視。它克服了以往驅(qū)動系統(tǒng)的缺點，明顯提高了可靠性的同時，還具有顯著的節(jié)能效果。由于異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、適合在有粉塵和振動大的環(huán)境中使用，故異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)非常適合在港口機(jī)械上推廣應(yīng)用。
一、港機(jī)設(shè)備的特點
1.1 使用環(huán)境
運(yùn)行中的港機(jī)設(shè)備振動沖擊大，空氣中煤粉、炭粉、化學(xué)物質(zhì)粉塵嚴(yán)重，海邊特有的濕度、鹽堿等腐蝕性成分高。在電源質(zhì)量方面普遍存在變壓器容量小、動力電纜線路長、截面小，在大型設(shè)備啟動工作時，經(jīng)常造成瞬時欠電壓。電壓波動范圍為320～400V。
1.2 運(yùn)行特點
港機(jī)設(shè)備具有以下運(yùn)行特點：
?、賳愚D(zhuǎn)矩大，通常超過150%以上，若考慮提升時電壓降低及超載試驗的要求，至少應(yīng)在啟動加速過程中提供200%轉(zhuǎn)矩。
?、谟捎诟蹤C(jī)一般設(shè)有機(jī)械制動裝置，為使電機(jī)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械制動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行平滑切換，必須充分考慮電機(jī)切入與制動器的動作時序。
?、郛?dāng)提升或下降時，重物產(chǎn)生的位勢負(fù)載使電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，能量要向電源側(cè)回饋。由于大多數(shù)通用變頻器沒有電能回饋能力，此時必須通過制動單元，將這部分能量經(jīng)制動電阻以熱能形式釋放掉。
?、芴嵘龣C(jī)構(gòu)在抓吊重物離開或接觸地面的瞬間負(fù)載變化激烈，變頻器必須能適應(yīng)這種沖擊負(fù)載并對其進(jìn)行平滑控制。
1.3 采用變頻器的必要性
①就門式起重機(jī)而言，目前大多采用繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的有級調(diào)速方案，但啟動電流大，設(shè)備受沖擊嚴(yán)重，經(jīng)常造成機(jī)械構(gòu)件的損傷，嚴(yán)重影響設(shè)備使用壽命和正常生產(chǎn)。
?、诟蹤C(jī)也有選用直流調(diào)壓調(diào)速方案，雖然可以平滑無級調(diào)速及軟啟動;但由于直流電機(jī)存在維護(hù)工作量大、電機(jī)成本高、體積大等缺點，不如經(jīng)久耐用的交流電機(jī)。
?、圩冾l器具有顯著的節(jié)能效果。
?、茏冾l器具有完善的保護(hù)及自診斷功能，和PLC控制結(jié)合可提高系統(tǒng)的可靠性。
二、港機(jī)設(shè)備中變頻器的選型
對不同設(shè)備選用適宜的變頻器，對提高系統(tǒng)可靠性十分重要。目前，變頻器有以下兩種控制方式：
(1) U/f控制
U/f控制方式是根據(jù)負(fù)載特性選擇合適的U-F曲線進(jìn)行控制。為了在低頻區(qū)增大電機(jī)轉(zhuǎn)矩、變頻器設(shè)有轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償功能。變頻器在線實時計算轉(zhuǎn)矩，能在整個輸出頻率范圍內(nèi)根據(jù)負(fù)載大小自動調(diào)整U/f的比例，以滿足負(fù)載特性要求。
此外，在電機(jī)加速過程中，如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩過大，超過電機(jī)峰值所決定的轉(zhuǎn)矩值，則電機(jī)將無法跟蹤變頻器的輸出頻率，形成失速狀態(tài)，這在港機(jī)作業(yè)中是不允許的。為防止失速，當(dāng)加速時電流峰值超過預(yù)先設(shè)置的保護(hù)值，可通過自動減緩加速特性斜率，以保證電機(jī)轉(zhuǎn)速始終能跟蹤變頻器輸出頻率的變化，這就是變頻器的失速防止功能。
(2)矢量控制
矢量控制根據(jù)直流電機(jī)的基本控制原理，使異步電機(jī)和磁通矢量和電流矢量相互垂直，可以產(chǎn)生與直流電機(jī)相同的轉(zhuǎn)矩及控制精度、響應(yīng)速度：由于矢量控制方式能實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制，因此對于港口裝卸設(shè)備這類恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載最為合適。
三、變頻器及其周邊設(shè)備的容量設(shè)計
3.1 計算容量前應(yīng)考慮的因素
(1)負(fù)載特性
?、儇?fù)載類型重力、摩擦、慣性、流體。
?、谪?fù)載性質(zhì)恒轉(zhuǎn)矩、恒功率。
?、圬?fù)載變化恒定、沖擊、高啟動。
(2)運(yùn)行方式
?、龠B續(xù)運(yùn)行。
?、谥小⒌退匍L時間運(yùn)行。
?、鄱虝r間運(yùn)行。
(3)電源質(zhì)量
?、匐娫醋儔浩魅萘看笮?。
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?、垲l率、相數(shù)。
(4)負(fù)載的最高輸出功率和轉(zhuǎn)速
3.2 電機(jī)功率計算
對于提升及變幅機(jī)構(gòu)所需電機(jī)功率為
式中，W為負(fù)荷重量，kg;v為額定速度，m/min;η為機(jī)械效率。
行走及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計算公式與上相同，但需考慮風(fēng)力造成的阻力，故
式中，μ為風(fēng)阻系數(shù)。
啟動加速轉(zhuǎn)矩T為
式中，GD2為轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2;n為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min;tmin為加速的最短時間，s。
3.3 變頻器容量的計算
計算變頻器容量P0(單位kVA)時，應(yīng)考慮如下三個原則：
(1)變頻器容量必須滿足負(fù)載功率的要求，即
(2)變頻器容量應(yīng)大于電機(jī)容量，即
(3)變頻器電流Ii應(yīng)大于電機(jī)額定電流，即
? ?Ii≥K·IN
3.4 制動電阻的計算
當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于變頻器頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速時，處于發(fā)電狀態(tài)的電動機(jī)將把負(fù)載慣性產(chǎn)生的動能反饋到變頻器中。必須將這部分能量通過制動單元，由外接的制動電阻釋放掉。
(1)制動轉(zhuǎn)矩TB的計算
式中，GDM2為電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2;GDL2為負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2;n1為減速初始速度，r)min;n2為減速結(jié)束速度，r/min;TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，kg·m。
(2)制動電阻RB的計算
制動電流峰值由制動單元中的晶體管允許電流Ic決定，即制動電阻的最小值
制動電阻所需功率PB計算如下：
式中，TB為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，kg·m;0.2TN表示不加制動轉(zhuǎn)矩，依靠電機(jī)內(nèi)部消耗亦可獲得大約20%的制動轉(zhuǎn)矩，故在計算公式中要扣除0.2TN。