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1、交流变频调速技术在天车改造1/22(一）前言1 1、交流电动机传统调速控制技术介绍、交流电动机传统调速控制技术介绍随着我国工业生产的快速发展,对起重机调速性能要求在不断提高，由于起重机使用的电动机都是三相异步绕线式电动机，调速的方法比较单一，对起重机使用的绕线式电动机传统的调速方法有以下几种：定子调压调速-控制加于电动机定子绕组的电压：当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线,从而获得不同转速。由于电动机的转矩及电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值较大的绕线式电动机,或者在绕线式电动机上串联频
2、敏电阻。在电子的调压调速技术诞生之前，这两种方法是在定子调压中主要使用的方法。绕线式异步电动机转子串入附加电阻调速:绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行.串入的电阻越大,电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。这种方法是使用最为广泛的一种调速方法，目前还有很多起重机在使用这种方法.绕线转子异步电动机转子串电阻调速，缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷,要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统
3、的综合技术指标较差，对机械的冲击很大，已不能满足工业生产的特殊要求，特别是象我厂这样的冶金企业。2 2、交流变频调速技术的发展及优势、交流变频调速技术的发展及优势随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，电力半导体器件和微处理器的性能不断的提高，交流变频驱动技术也得到了飞速的发展，应用越来越广泛，作为交流调速系统中重要部分的变频器技术也取得了显著的发展,并逐渐进入了实用阶段。目前,变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用，而且几乎扩展到了工业生产的所有领域,并且在许多的家电产品中也得到了广泛的应用,例如像变频空调、变频微波炉、变频电冰箱等。通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技
4、术就叫变频技术。而变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交直-交方式（VVVF 变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供交流变频调速技术在天车改造2/22给电动机.利用变频器控制对交流电动机进行控制相对传统控制有许多的优点：如节能;容易实现对现有电动机的调速控制；可以实现大范围内的高效连续调速控制；容易实现电动机的正反转切换;可以高频度的起停运转；可以进行电气制动；可以对电动机进行高速驱动；可以适应比较恶劣的工作环境；用一台变频器对多台电动机进行调速控
5、制；变频器的电源功率因数大，所需电源容量小，可以组成高性能的控制系统等.在采用了变频器的交流拖动系统中，异步电动机的调速控制是通过改变变频器的输出频率实现的。因此，在进行调速控制时，可以通过控制变频器的输出频率使电动机工作在转差率较小的范围内，使电动机获得较宽的调速范围，并可达到提高运行效率的目的。变频器驱动系统是通过改变变频器的输出频率来达到调速目的的,当变频器把输出频率将至电动机的实际工作频率以下时，负载的机械能将被转换成电能，并回馈到变频器，而变频器则可以利用自己的制动回路将这部分能量以热能消耗或回馈给电网，并形成电气制动。及传统的机械制动相比,电气制动可靠性好、维护简单、对机械系统有较
6、好的保护。但是应该注意到一点，由于在静止状态下，电气制动并不能使电动机产生保持转矩，所以在某些场合还必须及机械制动器配合同时使用。在使用电网电源对异步电动机进行起动是,电动机的起动电流会很大，通常为额定电流的 35 倍，而采用变频器对异步电动机进行起动时，由于可以将输出频率将至一个很低的值起动，电动机的起动电流很小，对电机会起到较好的保护。可以看出随着交流变频调速技术在工业界的广泛应用，为交流异步电动机驱动的桥式起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能
7、完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。所以,采用交流变频调速是桥式起重机交流调速技术发展的主流。（二)起重机的简介1 1、80/20T80/20T 起重机的结构及特点起重机的结构及特点80/20T 桥式起重机是炼钢厂经常使用的一种适用于液体金属的起重机,起升高度可达 24m，主起升最大起吊重量为 80T，副起升的最大起吊重量为 20T.该车采用“四主梁结构”，一般由起升机构、小车走行机构、大车走行机构组成.小车部分分为主小车部分和副小车部分。主小车部分包括：主起升运行系统和主小车运行系统;副小车部分包交流变频调速技术在天车改造3/22括：副起升运行系统和副小车运行系统。起重机大车运
8、行机构的驱动方式采用四机构驱动,即大车两侧各有两台电动机和减速机，分布在大车的四个角，每个主动车轮各用一台电动机驱动,使用变频器控制时就要采用一拖二的控制方式,整车共需两台变频器，桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一驱动方式。本车的电动运行机构由五个基本独立的拖动系统组成.大车拖动系统:拖动整台起重机顺着车间做“横向运动（以操作者的坐向为准）。主小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动。副小车拖动系统：拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动.主吊钩拖动系统:拖动重物作吊起或放下的上下运动。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
9、重物重力，磨擦阻力等）做功,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.副吊钩拖动系统：同主起升部分是一样的，只是吊运的重量不同.相对于提升机构控制，桥式起重机在大车拖动以及小车拖动方面对于变频器的控制要求比较低，所以本文重点介绍安川系列变频器在提升（主起升系统)机构控制上的应用并且对平移（大车系统）机构的设计进行了介绍。提升机构的运转具有大惯性，四象限运行的特点，及其他传动机械相比,对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。2 2、80/20T 运行特征运行特征(1)桥式起重
10、机应具有大的启动转矩，通常超过 150%的额定转矩，若考虑超载实验等因素，至少应在起动加速过程中提供 200%的额定转矩；(2)由于机械制动器的存在，为使变频器输出转矩及机械制动器的制动转矩平滑切换，不产生溜钩现象，必须充分研讨变频器启动信号及机械制动器动作信号的控制时序;（3)当起升机构向下运行或平移机构急减速时,电动机将处于再生发电状态，其能量要向直流电源侧回馈，必须根据不同的现场情况研讨如何处理这部分再生能量；(4）起升机构在抓吊重物离开或接触地面瞬间负载变化剧烈，变频器应能对这种冲击性负载进行平滑控制。（三）起升机构组成1 1、起升机构电动机、起升机构电动机电动机型号：YTSP 355
11、M10110KW转速:600r/min;定子电流：215A调速频率范围：050HZ交流变频调速技术在天车改造4/22为了满足 80T 变频调速桥式起重机的安全稳定的运行，选择电动机应满足的要求:具有高启动转矩、低速满转矩、高绝缘等级、宽调速范围、高效率和高可靠性等。起升、大车和小车运行机构的驱动电动机均选用变频调速三相异步电动机，经过载荷换算和机械效率计算各运行机构驱动电动机的数据如下：电机容量的选择PGV/6120该起重机的起升速度是每分钟 10 米，机械效率是 0。7电机容量（8000KG10m)/（61200.7）186KW考虑到电机的自身损耗和其他损耗，以及对变频器选择方面的考虑，我们
12、选取两台功率为 110KW 的电动机作为主起升机构的驱动电机。2 2、起升机构变频器、起升机构变频器为了能满足行车式起重机运行特点，即具有高启动转矩、低速满转矩、快速的转矩上升时间和抱闸顺序控制等功能的高性能工程型变频器,变频调速系统由主令控制器或电位器作为输入给定,通过变频调频电控设备、限位开关、制动器等配合使用，来控制起重机的起升机构等交流变频异步电动机起、制动、可逆运转及调速。我们选用的是安川 CIMRG7 电流矢量控制变频器。下面就变频器容量的选择做以下介绍:变频器的容量必须大于负载所需求的输出,即:P0=KPM/cos式中:K-过载系数 1.33；PM负载要求的电动机轴输出功率，kW
13、；电动机效率0。85;cos电动机的功率因数0。9。起升机构要求的起动转矩为 1。31.6 倍的额定转矩，考虑到需有 125%的超载要求，其最大转矩需有 1.62 倍的额定转矩，以确保其安全使用。对于拖动等额功率电动机的变频器来说，可提供长达 60s、150%额定转矩的过载能力,因此过载系数 k=2/1。5=1。33。经过计算,我们得出每台变频器的容量为 175KW，故，选择的变频器为安川 CIMRG7180KW 变频器,共用两台。在变频器容量选定后,还应做电流验证,即：ICNkIM式中：k电流波形修正系数（PWM 调制方式时取 1。051。1)；交流变频调速技术在天车改造5/22ICN-变频
14、器额定输出电流，A;IM工频电源时的电动机额定电流，A;80T 变频调速行车式起重机是双驱动的起升机构,起升机构由两台电动机驱动一台减速机，带动两个钢丝绳卷筒进行转动，再经过动滑轮组多级减速提升吊钩。该车的减速机为行星式差速减速机，在一台电机出现故障时,可以单独使用另一台电机进行正常的吊运工作.图2 为安川变频器外部接线图;图3为起升机构变频器控制回路运行原理图;图 4 为主回路运行原理图。图 2 安川变频器外部接线图交流变频调速技术在天车改造6/22图 3起升机构控制回路运行原理图图 4起升机构主回路运行原理图3 3、工作原理、工作原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一
15、频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交直-交方式(VVVF 变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可交流变频调速技术在天车改造7/22控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部分组成，图 5 和图 6所示为典型的变频器主回路和控制回路原理图.整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为 IGBT 三相桥式逆变器,且输出为 PWM 波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。图 5 变频器主回路原理图图 6 变频器控制回路原理图变频器选择从控制回路端子输入运转频率指令，运转指令
16、由主令控制器提供。通过主令控制器的触点闭合顺序，将控制信号输入到变频器的多段速端子 1、2、5、6、7、8，其中 1、2 端子是正反向控制信号，5、6、7、8 端子是调速信号,为了和主令控制器闭合表相对应，选择使用：频率指令 1、频率指令 2、频率指令 4、频率指令 8 和点动频率。之后，要进行参数设置，对起升机构的参数设置，和平移机构是有很大不同的,主要涉及到重物在吊运过程中的零速度力矩的问题.所以，在进行一些必要参数设置的同时,对电动机零速度和低速度下,重力负载曲线的设置是必不可少的。起升机构变频器参数的设置主要有以下几方面：驱动方式设置、制动停车方式设置、多段速运行频率设定、电动机的电压
17、和频率选择的设定、重力负载曲线的设置、电动机保护的设置、低速度高转矩的频率设置等。交流变频调速技术在天车改造8/22在对参数设置完成后，由控制器给入输入信号后,变频器便根据设定好的频率和参数进行工作,起升机构采用一拖一的开环V/f控制方式控制方式,可以满足生产实践的需要。在图纸可以看到这样一个继电器，它称为:固态继电器。加装它的原因是因为变频器的多功能输出点(M1、M2)功率不够大，直接驱动抱闸接触器（ZDC）容易造成输出点的损坏。通过它来控制制动器接触器,延长了变频器内部接点的使用寿命。在变频器电源输入端子（R、S、T）和电源之间，配有断路器 Q1和 AC 电抗器。其中断路器 Q1的容量为变
18、频器额定电流的1。8倍,感应电流在30mA 以上，可以检出对人体有危险的高频漏电流，防止事故的发生；而其 AC 电抗器和变频器内的电抗器以及输出侧的滤波器可有效改善电源侧的功率因数,降低对外界的干扰。另外，在制动器接触器侧为了安全考虑，也安装了断路器 Q2，来给制动器接触器供电。4 4、起升机构一些主要参数的设置、起升机构一些主要参数的设置A 参数：A1-02 速度控制模式B 参数：B1-01 选择频率指令；B1-02 选择运行指令；B103 选择停车方式；C 参数：C101 加速时间设定；C1-02 减速时间设定D 参数：D101D1-17 频率指令设定E 参数:E101 设定输入电压；E1
19、-03 设定 V/F 曲线H 参数：H1-01H1-10 多功能接点输入设定H2-01H205 多功能接点输出设定H301H3-12 模拟量输入设定H401H4-08 模拟量输出设定L 参数：L2-02 瞬时停电补偿时间；L2-03 最小基极封锁时间;L4-01 频率检出值；L402 频率检出幅；L403 频率检出幅度（+/)5 5、制动电阻、制动电阻当采用变频器传动的起升机构拖动位能性负载下放或平移机构急减速、顺风运行时,异步电动机将处于再生发电状态。逆变器中的六个回馈二极管将传动机构的机械能转换成电能回馈到中间直流回路，并引起储能电容两端电压升高。若不采取必要的措施，当中间直流回路电容电压
20、升到保护极限值后变频器将过电压跳闸。在高性能的工程型变频器中，对连续再生能量的处理有以下两种方案：(1)在中间直流回路设置电阻器，让连续再生能量通过电阻器以发热的形式消耗掉，这种方式称为动力制动；交流变频调速技术在天车改造9/22(2）采用再生整流器方式，将连续再生能量送回电网，这种方式称为回馈制动.动力制动方式控制简单、成本低,但节能效果不如回馈制动.回馈制动方式虽然节能效果好，能连续长时制动，但控制复杂、成本较高。应该注意的是，只有在不易发生故障的稳定电网电压下（电网压降不大于 10），才可以采用回馈制动方式。在再生发电制动运行时，电网电压的故障时间大于 2ms,则变频器控制板用“低电压”
21、故障切断并断开网侧接触器，退出回馈制动运行，从而造成制动不能连续进行的故障。这样就需要进行电气制动，也就是配置制动单元和制动电阻,制动单元的容量是根据变频器的容量进行选择的，而制动电阻的阻值就需要进行计算了。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：RBU2/PM式中：RB制动电阻阻值（)U变频器直流回路电压(V），选取 700VPM电机容量(KW）带入各种数据，制动电阻阻值700 x700/1100004。45.（四）平移机构的简介1 1、平移机构的简介、平移机构的简介80/20T 变频调速行车式起重机的平移机构分大车机构、主小车平移机构及副小车平移机构，除
22、了大车机构采用一拖二的传动方案外，其他两种机构均采用一拖一的传动方案。由于起重机平移机构的转动惯量较大，为了加速电动机需有较大的起动转矩，因此行车式起重机平移机构所需的电动机轴输出功率 Pm 应由负载功率 Pj 和加速功率 Pa 组成，即:PmPj+Pa由于大车平移机构采用一台变频器拖动两台电动机的通用 V/F 开环频率控制方式，因此在变频器容量选择时,还要满足以下公式：IcnknIm式中:k-电流波形修正系数(PWM 调制方式时取 1。051.1)Icn变频器额定输出电流，A交流变频调速技术在天车改造10/22Im工频电源时单台电动机的额定电流，An一一台变频器拖动的电动机数量按照上述选型、
23、计算公式进行换算,大车变频器选定为 安川 CIMR-G755KW,由于大车走行机构是四台电动机，所以大车变频器为两台；一台主小车变频器选定为安川CIMR-G722KW;一台副小车变频器选定为安川 CIMR-G715KW。平移机构的工作原理同起升机构的原理基本相同，只是部分参数的设置及主起升变频器的设置不相同，主要是重力负载曲线的设置、电动机保护的设置、低速度高转矩的频率设置等。由于起升机构和平移机构在运行过程中的负载情况不同，所以起升机构的参数更为复杂一些，因此，在设置平移机构参数时，这些参数的设置没有起升机构那么严格的要求。首先,重力负载的曲线设置，可以选择任意的曲线，基本上就可以满足使用的
24、要求；其次，电动机保护的设置，保护值的调整只需要将一些必要的保护设置好就可以，不像起升机构设置的全面；第三，由于平移机构的工作时的转矩不需要像起升机构运行时那么大的转矩，因此，这部分的参数设置基本上可以忽略不计。2 2、平移机构一些主要参数的设置、平移机构一些主要参数的设置A 参数：A1-02 速度控制模式B 参数：B101 选择频率指令；B1-02 选择运行指令；B1-03 选择停车方式；C 参数:C1-01 加速时间设定;C102 减速时间设定D 参数：D1-01D117 频率指令设定E 参数：E1-01 设定输入电压；E1-03 设定 V/F 曲线H 参数：H1-01H110 多功能接点
25、输入设定H2-01H205 多功能接点输出设定H301H312 模拟量输入设定H4-01H408 模拟量输出设定交流变频调速技术在天车改造11/22图 5平移机构变频器运行原理图。（五）变频器的安装调试1 1、变频器的安装、变频器的安装(1）安装使用环境变频器应避开油腻，风棉，尘埃等有浮游物的环境，安装在干燥清洁的场所，或安装在浮游物无法侵入的全封闭型柜内。安装在柜内时,变频器周围环境温度要在允许温度范围之内，变频器正常使用的环境温度容许值为 040，但 80/20T 变频调速起重机主要用于吊装液体金属（钢水或者铁水)，环境温度比较高，尤其是在夏季，环境温度能够达到 5060 度，对于变频器来
26、说不能满足变频器使用环境温度的要求。由于不能把变频器的环境温度限制在其允许值以下，因此只能在环境温度上进行解决,通常采用下述方法来保证它们的正常运行:第一，降低电控柜内的温升，在其顶部安装冷却风扇，下方设有带金属丝网的进气孔，并让大发热量器件尽量靠近冷空气进风口，提高散热效率，使空气对流畅通；第二,将设备安装在电气室内，并在电气室内加装空调器，进行温度调节，以保证变频器在适合的环境温度下工作.(2）电磁兼容性现在市场上出售的变频器大多采用不可控整流电源及 PWM 脉宽调制技术，致使变频器输出电流富含各种高次谐波，属于强电磁干扰源。因此，消除或减弱干扰的方法针对干扰形成的三项因素，即干扰源、干扰
27、途径和敏感电路，我们采取了以下两方面的措施.交流变频调速技术在天车改造12/22一、是消除或降低干扰源的强度.变频器属于强电磁干扰源，为了减少谐波污染造成的干扰,尽量降低变频器的载波频率。本例中,所有变频器的载波频率设为 2kHz。二、是破坏干扰途径，防止干扰侵入敏感电路。长线传输引入的干扰是主要因素。为了在强电磁干扰环境中减小过程通道中的干扰，80/20T 变频调速行车式起重机采用了以下技术措施。变频器的输入信号线及动力线在电控柜内和主梁内分开走线,且沿各自的线槽进行配线，并使二者之间保持尽可能大的距离。2 2、变频器的接线及注意事项、变频器的接线及注意事项（1).主回路接线要求变频调速起重
28、机起升机构变频器采用直接转矩控制(DTC)方式，它们要使用电动机的一些电机常数，而数据的获得是由变频器的参数自检程序来完成的，如果按常规的导线发热校验选择电机的配线,必然把长距离线路阻抗加入到参数自检测出的电机数据中，引起变频器的控制精度下降,达不到控制要求。变频器及电动机之间的电缆敷设距离过长会引起线路压降大，有时产生电机转矩不足等问题,特别是变频器输出频率较低时其输出电压也低,线路压降所占的比例增大.变频器及电机间的线路压降以不超过额定电压的 2为允许值，布线时电机电缆的截面积可据此来选择。由于在变频器的输出布线中存在寄生电容，其容量及电机电缆的长度成正比，电机电缆的寄生电容容量越大，变频
29、器输出电缆中的漏电流也越大,从而造成变频器的出力不够,所以在主回路布线过程中要力求减小变频器到电动机的电缆长度。（2).控制回路接线要求变频器的控制信号为微弱的电压，电流信号，所以及主回路不同,变频器的输出回路是强电磁干扰源，因此,变频器控制回路的布线不能及主回路配线在同一根铁管或同一配线槽内，信号线及动力线必须分开走线,使用模拟量信号进行远程控制变频器时，为了减少模拟量受来自变频器和其他设备的干扰，必须将控制变频器的信号线及强电回路（主回路及顺控回路)分开走线，距离应在 30cm 以上。即使在控制柜内,同样要保持这样的接线规定，该信号及变频器之间的控制回路线最长不得超过 50m。信号线及动力
30、线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内部,连接 PLC 和变频器的信号线如果不放置在金属管道内，极易受到变频器和外部设备的干扰，同时由于变频器无内置的电抗器，所以变频器的输入和输出级动力线对外部会产生极强的干扰，因此，放置信号线的金属管或金属软管一直要延伸到变频器的控制端子处,以保证信号线及动力线的彻底分开。模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线,电线规格为 0.75mm2mm。在接线时一定要注意，电缆剥线要尽可能的短（约 57mm)，同时对剥线以后的屏蔽层要用绝缘胶布交流变频调速技术在天车改造13/22包起来，以防止屏蔽线及其他设备接触引入干扰。为了提高接线的简易性和可靠性，最好在信号线
31、上使用压线棒端子。3 3、运行前的测试、运行前的测试1、静态测试（1）测试整流电路找到变频器内部直流电源的 P 端和 N 端,将万用表调到电阻 X10 档,红表棒接到 P，黑表棒分别依到 R、S、T,应该有大约几十欧的阻值，且基本平衡.相反将黑表棒接到 P 端，红表棒依次接到 R、S、T,有一个接近于无穷大的阻值.将红表棒接到 N 端，重复以上步骤，都应得到相同结果。如果有以下结果，可以判定电路已出现异常,A.阻值三相不平衡,可以说明整流桥故障。B。红表棒接 P 端时，电阻无穷大，可以断定整流桥故障或起动电阻出现故障。(2）、测试逆变电路将红表棒接到 P 端,黑表棒分别接 U、V、W 上,应该
32、有几十欧的阻值,且各相阻值基本相同，反相应该为无穷大。将黑表棒接到 N 端，重复以上步骤应得到相同结果，否则可确定逆变模块故障。2、动态测试在静态测试结果正常以后,才可进行动态测试，即上电试机。在上电前后必须注意以下几点：（1）上电之前，须确认输入电压是否有误，将 380V 电源接入 220V 级变频器之中会出现炸机（炸电容、压敏电阻、模块等）。(2）检查变频器各接播口是否已正确连接，连接是否有松动，连接异常有时可能导致变频器出现故障，严重时会出现炸机等情况。(3）上电后检测故障显示内容，并初步断定故障及原因。（4）如未显示故障，首先检查参数是否有异常，并将参数复归后,进行空载(不接电机)情况
33、下启动变频器，并测试 U、V、W 三相输出电压值.如出现缺相、三相不平衡等情况，则模块或驱动板等有故障.(5）在输出电压正常（无缺相、三相平衡)的情况下，带载测试。测试时,最好是满负载测试。（1）变频器主回路80/20T 变频调速起重机起升机构的变频器采用直接转矩控制（DTC）方式，它们要使用电动机的一些电机常数，而数据的获得是由变频器的参数自检测程序（变频器的自学习功能）来完成的.如果按常规的导线发热校验选择电机的配线,必然把长距离线路交流变频调速技术在天车改造14/22阻抗加入到了参数自检测出的电机数据中，引起变频器的控制精度下降，达不到控制要求。另外，变频器及电动机之间的电缆敷设距离长，
34、则线路压降大，有时产生电机转矩不足。特别是变频器输出频率较低时，其输出电压也低，线路压降所占的比例增大。变频器及电机间的线路压降以不超过额定电压的 2%为容许值，电机电缆的截面可据此来选择。由于在变频器的输出布线中存在寄生电容,其容量及电机电缆的长度成正比，电机电缆的寄生电容容量越大，采用 PWM 控制方式的变频器输出电缆中的漏电流也越大,从而造成变频器的出力不够。所以在行车式起重机的布线设计中,应力求减小变频器到电动机的电缆的长度总和。(2)控制回路变频器的控制信号为微弱的电压、电流信号，所以及主回路不同，变频器的输出回路是强电磁干扰源，因此,变频器控制回路的配线不能及变频器主回路配线在同一
35、根铁管或同一配线槽内敷设.为了进一步提高抗干扰效果，本例采用 1.0mm2绝缘屏蔽导线传输变频器及主令控制器之间的控制信号。绝缘屏蔽导线的接地在变频器侧进行单点接地,使用专用的接地端子。4 4、调试、调试(1）、变频器带电机空载调试1）设置电机的功率、极数，要综合考虑变频器的工作电流。2）设定变频器的最大输出频率、基频、设置转矩特性。最高频率是变频器/电动机系统可以运行的最高频率，由于变频器自身的最高频率可能较高,当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设定。基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电压进行设定。转矩类型指的
36、负载是恒转矩负载还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的V/F 类型图和负载特点，选择其中的一种类型。通用变频器均备有多条 V/F 曲线供用户选择，用户在使用时应根据负载的性质选择合适的 V/F 曲线。如果是风机和泵类负载,要将变频器的转矩运行代码设置成变转矩和降转矩运行特性。为了改善变频器启动时的低速性能,使电机输出的转矩能满足生产负载启动的要求,要调整启动转矩。在异步电机变频调速系统中,转矩的控制较复杂，在低频段，由于电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持 VPF 为常数，则磁通将减小，进而减小了电机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩，一般变频器均由用户进行人工设定
37、补偿.3）将变频器设置为自带的键盘操作模式，按运行键、停止键,观察电机是否能正常地启动、停止。交流变频调速技术在天车改造15/224）熟悉变频器运行发生故障时的保护代码，观察热保护继电器的出厂值,观察过载保护的设定值，需要时可以修改。变频器的使用人员可以按变频器的使用说明书，对变频器的电子热继电器功能进行设定，电子热继电器的门限值定义为电动机和变频器两者的额定电流的比值，通常用百分数表示。当变频器的输出电流超过其容许电流时，变频器的过电流保护将切断变频器的输出。因此，变频器电子热继电器的门限最大值不超过变频器的最大容许输出电流。（2）变频器带负载调试1）手动操作变频器面板的运行停止键，观察电机
38、运行停止过程及变频器的显示窗，看是否有异常现象.2）如果启动、停止电机过程中变频器出现过流保护动作，应重新设定加速、减速时间。电机在加、减速时的加速度取决于加速转矩，而变频器在启、制动过程中的频率变化率是用户设定的。若电机转动惯量或电机负载变化，按预先设定的频率变化率升速或减速时,有可能出现加速转矩不够，从而造成电机失速,即电机转速及变频器输出频率不协调,从而造成过电流或过电压.因此，需要根据电机转动惯量和负载合理设定加、减速时间，使变频器的频率变化率能及电机转速变化率相协调。检查此项设定是否合理的方法是先按经验选定加、减速时间进行设定，若在启动过程中出现过流，则可适当延长加速时间;若在制动过
39、程中出现过流，则适当延长减速时间。另一方面，加、减速时间不宜设定太长,时间太长将影响生产效率,特别是频繁启动、制动时。3）如果变频器在限定的时间内仍然是过流保护，应改变启动、停止的运行曲线,从直线改为 S 形、U 形线或反 S 形、反 U 形线。电机负载惯性较大时，应该采用更长的启动停止时间,并且根据其负载特性设置运行曲线类型。4）如果变频器仍然存在运行故障，应尝试增加最大电流的保护值，但是不能取消保护，应留有至少 1020%的保护余量。5）如果变频器运行故障还是发生，应更换更大一级功率的变频器。(六）常见故障分析1 1、变频器整流模块损坏、变频器整流模块损坏变频器整流模块的损坏是变频器的常见
40、故障之一，早期生产的变频器整流模块均采用二极管，目前，大部分整流模块则采用晶闸管。中大功率普通变频器整流模块一般为三相全波整流，整流器件易过热，也易被击穿，当其损坏后伴随着快速熔断器熔断，整机停机。在更换整流模块时,要求其在及散热片接触的面上均匀地涂上一层传热性能良交流变频调速技术在天车改造16/22好的硅脂,再紧固安装螺丝。如果没有同型号整流模块时，可用同容量的其他类型的整流模块代替。2 2、变频器充电电路故障、变频器充电电路故障通用变频器一般为电压型变频器，采用交直交工作方式，由于直流侧的平波电容容量较大，在变频器接入电源的一瞬间充电电流很大，可能导致电源开关跳闸，为此在充电回路中设置一个
41、起动电阻来限制充电电流，而在充电完成后，控制电路通过接触器的触点或晶闸管将电阻短路,充电电路故障一般表现为起动电阻被烧坏，变频器报警显示为直流母线电压故障.当变频器的交流输入电源频繁通断时，或者短路接触器的触点接触不良或晶闸管的导通阻值变大时，都会导致起动电阻被烧坏，如遇这种情况，可购买同规格的电阻更换。同时必须找出烧坏电阻的原因，如果故障是由输入电源频繁通断引起的,必须消除这种现象，如果故障是由短路接触器触点或短路晶闸管引起，则必须更换这些元器件，才能再将变频器投入使用.3 3、变频器显示过流、变频器显示过流过流故障可分为加速、减速、恒速过电流。其原因是变频器的加减速时间太短、负载发生突变、
42、负荷分配不均，输出短路等因素引起的。这时一般可通过延长加减速时间、减少负荷的突变、外加能耗制动元件、进行负荷分配设计、对线路进行检查。如果断开负载，变频器还是过流故障，说明变频器逆变电路已损坏，需要更换变频器.系统在工作过程中出现过电流，具体有以下几方面:（1）电动机遇到冲击负载或传动机构出现“卡住”现象时,引起电动机电流的突然增加。(2)变频器的输出侧短路，如输出端到电动机之间的连接线发生相互短路，或电动机内部发生短路等。(3）变频器自身工作不正常，如逆变桥中同一个桥臂的上、下两个器件发生“直通，使直流电压的正、负极间处于短路状态。（4）负载的惯性较大,而升速时间设定得太短时，电动机转子的转
43、速因负载惯性较大而跟不上去，结果使升速电流太大。(5)负载的惯性较大,而降速时间设定得太短时，电动机转子因负载的惯性大,仍维持较高的转速，结果使转子绕组切割磁力线的速度太大而产生过电流.针对上述故障现象主要检查以下几个方面：(1）工作机械有没有被卡住。（2）用兆欧表检查负载侧短路点。（3)变频器功率模块有没有损坏。交流变频调速技术在天车改造17/22（4）电动机的起动转矩是否过小,使拖动系统转不起来。（5）升速时间设定是否太短。（6)减速时间设定是否太短。（7）转矩补偿（V/F 比）设定是否太大，引起低频时空载电流过大。（8）电子热继电器整定是否不当，动作电流设定得太小，引起变频器误动作.4
44、4、变频器过压欠压保护动作、变频器过压欠压保护动作变频器出现过压欠压保护动作，大多是由电网电压的波动引起的。在变频器供电回路中，若存在大负荷电机的直接启动或停车,会引起电网电压瞬间大范围波动,导致变频器过压欠压保护动作，而不能正常工作.这种情况一般不会持续太久，电网电压波动过后即可正常运行，而这种情况只有增大供电变压器容量，改善电网质量才能避免。另外，变频器出现过压故障还可能是由于变频器驱动大惯性负载，因为在这种情况下，变频器的减速停止属于再生制动，在停止过程中，变频器的输出频率按线性下降，而负载电机的频率高于变频器的输出频率，负载电机处于发电状态，机械能转化为电能，并被变频器直流侧的平波电容
45、吸收，当这种能量足够大时，变频器直流侧的电压就会超过直流母线的过电压保护整定值而跳闸。对于这种故障,一是将减速时间参数设置长一些，或增大制动电阻，或增加制动单元；二是将变频器的停止方式设置为自由停车。另一种情况是变频器整流部分损坏或检测电路损坏而引起故障报警，电压检测一般都是通过对直流母线电压采样，然后及过电压保护整定值进行比较，再将比较差值传送到微控制器。如果整流桥、滤波电容、采样电路或比较电路中任一器件出现问题，都会出现这种报警。5 5、驱动电路故障、驱动电路故障变频器的逆变驱动电路也容易发生故障。一般有明显的损害痕迹，诸如元器件（电容、电阻、二极管及印刷版)爆裂、变色、断线等异常现象，但
46、不会出现驱动电路全部损害的情况.处理方法一般是按照原理图，每组驱动电路逐级寻找故障点。处理时首先对整块电路板清灰除污,如发现电路断线，则进行补线处理，查出损坏的元器件进行更换，根据经验分析，对怀疑的元器件，进行测量、对比、替代等方法判断,有的元器件需要离线测定.驱动电路修复后，应用示波器观察各组驱动电路信号的输出波形，如果三相脉冲大小、相位不相等,则驱动电路仍然有异常（更换的元器件参数不匹配,也会引起这类现象），应重复检查处理。大功率晶体管驱动电路的损坏也是导致过流保护动作的原因之一，驱动电路损坏表现出来最常见的现象是缺相,三相输出电压不相等,三相电流不平衡等特征。6 6、电机发热变频器显示过
47、载、电机发热变频器显示过载交流变频调速技术在天车改造18/22过载故障包括变频过载和电机过载，其可能是加速时间太短，电网电压太低、负载过重等原因引起的。一般可通过延长加速时间、延长制动时间、检查电网电压等，负载过重,所选的电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好引起。如前者则必须更换大功率的电机和变频器;如后者则要对生产机械进行检修。对于已经投入运行的变频器如果出现这种故障,就必须检查负载的状况.对于新安装的变频器如果出现这种故障，很有可能是 V/F 曲线设置不当或电机参数设置有问题。如一台新装变频器，驱动的变频电机，额定参数为 220V/50Hz,而变频器出厂时设置参数为 380
48、 V/50 HZ。由于安装人员没有正确设定变频器的 V/F 参数，导致电机运行一段时间后转子出现磁饱和,致使电机转速降低,过载而发热。所以，在新变频器使用之前，必须设置好相应参数。另外,使用变频器的无速度传感器矢量控制方式时,若没有正确设置负载电机的额定电压、电流、容量等参数，也会导致电机过载发热。还有一种情形是设置的变频器载波频率过高时，也会导致电机发生过载发热。最后一种情况是变频器经常处于低频段工作,使电机长时间在低频段工作，电机散热效果又不好,致使电机工作一段时间后过载发热，对于这种情况，需加装散热装置。（七）日常维护（七）日常维护1 1、变频器的日常维护及注意事项、变频器的日常维护及注
49、意事项变频器在运行过程中经常会出现一些故障，而这些故障并不是变频器本身的原因造成的，多是由于设备操作管理人员维护不当或维护不及时引起的，有些变频器长期缺乏正常日常维护,造成变频器内灰尘多、元器件老化加速，故障频发。因此设备维护人员必须熟悉变频器的基本工作原理、功能特点，具有电工操作基本知识。在对变频器检查及保养之前，必须在设备总电源全部切断；并且等变频器 Chang灯完全熄灭的情况下进行.日常的维护有以下几个方面：1）、日常检查事项变频器上电之前应先检测周围环境的温度及湿度，温度过高会导致变频器过热报警，严重时会直接导致变频器功率器件损坏、电路短路；空气过于潮湿会导致变频器内部直接短路。在变频
50、器运行时要注意其冷却系统是否正产，如：风道排风是否流畅，风机是否有异常声音.一般防护等级比较高的变频器如:IP20 以上的变频器可直接敞开安装，IP20 以下的变频器一般应是柜式安装，所以变频柜散热效果如何将直接影响变频器的正常运行，变频器的排风系统如风扇旋转是否流畅，进风口是否有灰尘及阻塞物都是我们日常检查不可忽略的地方。电动机电抗器、变压器等是否过热,有异味；变频器及交流变频调速技术在天车改造19/22马达是否有异常响声；变频器面板电流显示是否偏大或电流变化幅度太大，输出 UVW 三相电压及电流是否平衡等。a、加强变频器的规范化使用管理，建立变频器的日常保养维护制度设立专人负责保养，具体内