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变频器在地铁铁路信号设备中的应用及作用地铁铁路信号设备中的变频器应用及作用随着城市轨道交通的不断完善和发展，地铁铁路信号系统也得到了越来越广泛的应用。
在这些系统中，变频器是一种关键设备，具有很重要的作用。
一、变频器在信号设备中的应用铁路信号设备一直是十分重要的，其作用是为列车行车提供保障，避免列车发生事故。
随着科技的发展，现代化的地铁铁路信号系统越来越依赖电子设备。
在信号设备中，变频器是一种重要的电子设备，其主要功能是将电能从某一固定频率的交流电源转化为可变频率的输出电能。
变频器是一种高科技产品，由于其性能可靠、精度高、操作简便等优势，因而在地铁铁路信号设备中得到了广泛的应用。
举个例子，地铁铁路的牵引力控制系统主要使用变频器技术。
牵引力控制系统通过控制变频器电机的转速，实现对列车的牵引力控制。
同时，变频器技术还能够在列车行驶过程中，将列车的牵引力降至最小，从而达到节能、环保的效果。
除了牵引力控制系统以外，信号系统中还有其他应用变频器的设备。
比如，在地铁车站的出入口处，常常需要设置高低数据通信设备。
而这些设备中，变频器也是一种重要的技术。
通过变频器的应用，可以将原本固定频率的交流电源转化为可变频率的交流电源，实现高低数据传输。
二、变频器在信号设备中的作用作为电子设备，在地铁铁路信号设备中，变频器的应用无疑是十分重要的。
通过变频器的技术，使得信号设备的性能能够更加完善和可靠，从而为地铁铁路的安全运营提供了重要的保障。
具体来说，变频器在地铁铁路信号设备中的作用有以下几个方面：1. 提高设备的精度和可靠性。
作为重要的电子设备，信号设备的精度和可靠性往往关系到列车行车的安全性。
而在变频器的调节下，设备的输出频率能够达到更高的精度和稳定性，使得列车的运行更加安全可靠。
2. 实现设备的节能效果。
在信号设备中，变频器技术可以实现对列车的牵引力控制，从而实现节能效果。
在列车牵引力降至最小的情况下，节能效果可以达到30%左右，这也是变频器在信号设备中得到广泛应用的重要原因之一。
1、设计思路和方案选择1.1设计思路起重机的电机驱动主要有起升机构，大车，小车行走机构电机主要采用线绕式异步电动机及鼠笼式异步电机。
尤其是行走机构一般采用鼠笼式异步电机，起动时冲击电流大，设备冲击严重，影响设备使用寿命及定位精度。
近年来随着变频器技术的发展，其可靠性大大提高，生产成本降低，以及优越的启动制动控制特性，在各种行业得到了广泛的应用。
在起重机的升起机构中采用变频器驱动后，就可以用鼠笼式异步电动机取代绕线式异步电动机。
鼠笼式异步电动机结构简单，防护等级高，维护动作量小，可控性高适合在较恶劣环境下工作。
由于变频器在驱动时，频率和电压都是按一定比例一定频率逐步上升或下降，因此使电机起动冲击电流小，速度变化非常平稳，操作人员操作非常舒适。
起升，行走定位也较准确，提高了生产效率。
1.2方案选择1根据起重机驱动的特性和技术要求，采用带测速反馈接口的MM440系列变频器作为起升机构的电机驱动，MM440系列变频器作为大，小车行走机构的电机驱动，MM440系列是一种通用性矢量控制变频器，功能强，价格低，完全满足行走机构的要求，因此强烈推荐用户选用该系列变频器。
起重机大车运行方向有前后，小车方向有左右要求，根据运行速度要求又分为1~4挡，加减速时间为3~6秒，小车采用一台电机，而大车行走机构采用2~4台电机，大小车本身惯性也比较大，为防止电机被倒拖处于发电状态产生过电压，因此大小车变频器都配备了制动单元和制动电阻来释放能量。
起重机整个电气系统由S7—200系列PLC 进行控制，变频器通过开关量端子接受PLC控制信号。
2、硬件电路设计2.1系统连接图2大车行走驱动电路连接图3小车行走驱动电路连接图42.2系统原理图53、参数设置及I/O地址分配3.1变频器主要参数及设置首先将所有电机铭牌数据输入P0304—P0311，大车变频器应输入6几个电机的总电流及总功率，并且大车变频器带有几个电机时应运行于线性频率/电压特性，档速度变化采用固定频率设定，1挡==15Hz,2档==30Hz，3档==40Hz,4档==50Hz,根据档位的不同输出频率是各个固定频率的迭加，同时利用变频器的制动器接通，断开功能由RL2输出继电器触点控制机械制动器，使行走机构在停止时不会由于外力而随意移动。
变频行车的技巧
变频行车是在汽车行驶中根据路况和车速的需要调整油门踏板的力度，以提高行车的平缓性和经济性。
下面是一些变频行车的技巧：
1. 平稳起步：在起步时，轻踩油门踏板，避免猛踩油门引起发动机的急剧转速上升，保持车辆平稳起步。
2. 适时换挡：根据路况和车速的需要，选择适当的档位换挡，减少发动机负荷，确保行车效率。
3. 提前预判：提前观察前方路况和交通信号灯，合理控制速度，防止频繁刹车和加速，减少燃油消耗。
4. 慢速行驶时避免低挡高转速：在城市拥堵或慢速行驶时，避免将发动机转速调得太高，以免浪费燃油。
5. 下坡利用惯性行驶：在下坡时可以利用汽车的惯性行驶，减少油门踏板的踩放，提高经济性。
6. 行驶中保持稳定速度：在高速行驶中，保持稳定的速度，避免频繁加速和减速。
7. 减少空挡滑行：减少将汽车拨入空挡滑行的时间，以免影响发动机系统的正常运行。
8. 高转速加速时注意警示灯：在高速行驶并需要加速时，注意变速箱的警示灯，一旦变速箱警示灯亮起，应迅速减速进行维修。
9. 定期保养车辆：定期保养车辆，加注优质燃油，检查和更换变速箱油等，以保证汽车的正常运行和提高变频行车的效果。
通过采取以上变频行车的技巧，可以提高行车的平稳性和经济性，减少燃油消耗，并延长汽车的使用寿命。
起重机的变频控制原理
起重机的变频控制原理：
起重机的变频控制是指通过变频器控制电动机的频率和转速来实现对起重机运行速度的精确调节。
其主要原理如下：
1. 变频器工作原理：变频器通过电子器件将电源提供的固定频率交流电转换为可调频率的交流电，供给电动机使用。
变频器可以根据负载的情况，实时调整输出频率和电压，以使电动机转速和运行状态恰好满足需求。
2. 变频器控制电动机频率：起重机的起升、行走和变幅等动作，需要根据实际需求进行调节。
变频器可以通过接收来自操作台或自动控制系统的信号，调整输出频率，从而控制电动机的转速，实现起重机各个动作的精确控制。
3. 矢量控制技术：变频器通常采用矢量控制技术来实现对电动机的控制，这种技术可以准确地测量电动机的电流、电压和转速等参数，并通过内置的数学模型和算法进行计算和调整。
矢量控制技术可提供更加精确的转速控制和力矩输出，使起重机运行更加平稳、高效。
4. 速度闭环控制：为了进一步提高起重机的运行精度和稳定性，变频器通常还配备了速度闭环控制功能。
即通过安装编码器等反馈装置，实时监测电动机的转速，并与预设的速度进行比较，从而进行误差修正和调整。
这种闭环控制能够精确地保证起重机运行的稳定性和准确性。
总之，起重机的变频控制通过变频器实现对电动机的频率和转速进行精确调节，采用矢量控制技术和速度闭环控制等方法，可以实现对起重机各个动作的精确控制，提高运行稳定性和效率。
16吨行车卷扬变频技术改造摘要:通过介绍ACS800变频器与西门子S7－200PLC在轧钢厂成品跨行车卷扬上改造上的成功应用案例，对变频控制柜设计及变频器关键参数设置、主要电气元件选择、制动参数计算和PLC部分程序进行了充分说明。
关键词:卷扬变频器PLC 制动1 变频控制柜设计变频柜组成:变频柜由电源进线空开、接触器、变频器、输出电抗器、制动电阻、可编程控制器PLC、中间继电器和仪表等通过电气连接组成。
变频器容量计算:P>=K1KPm/ηcosφ式中:cosφ为电动机功率因数，约0.75;η为电动机的效率，约0.85;K为电流波形的修正系数，PWM方式取1.05～1.10;Pm为负载所需要的电机轴输出功率，kW;K1为容量补偿系数，取1.1～1.2;P为所需变频器的容量，kV·A;卷扬电机型号为YZR225M1—6，37 kW，根据公式计算可得变频器容量为70 kV·A。
变频器选型。
选用ABB公司的ACS800系列变频器，变频器型号:ACS800-04-0070-3+D150+P901，带直接转矩控制DTC。
输入:上升、下降、速度编码1档、速度编码2档、速度编码3档、复位。
输出:抱闸、故障、输出电压、输出电流。
PLC选型。
输入点11点:上升、下降、速度1档、速度2档、速度3档、速度4档、凸轮控制器零位、故障复位、上升限位、变频器故障、主电源接通。
输出点7点:上升、下降、速度编码1档、速度编码2档、速度编码3档、主接触器吸合、故障复位。
出于性价比的考虑，选用S7-200系列CPU224可编程控制器，14点输入，10点输出，已能满足要求。
电源进线空开选择:为了避免断路器的非正常跳闸，断路器的容量选用变频器额定电流的1.3倍，电磁脱扣整定值为断路器额定值的5倍，以便在过电流或短路事故时自动切断电源。
进线接触器选择:容量按变频器额定电流选用，选170 A。
输出电抗器选择:选用与电机额定电流相等(72 A)，电感量为0.059 mH的输出电抗器。
行车变频技术运用
作者：李晋
来源：《科学与财富》2018年第13期
摘要：本文主要是研讨天车电动机利用变频技术更新改造后减少故障减少维修任务的可行性。
关键词：行车；电动机；变频应用；减少故障率
前言：行车，也叫天车、天车起重吊，行吊，在我们工厂车间里面经常能够看到它们在隆隆隆地来回工作着。
它是一种有固定轨道的在车间厂房高处作业的起重机械，它的主要动力来自于三相电动机，行走和起吊重物都是如此。
生产过程中，科学控制电动机的技术应用十分广泛，在机械设备的控制中，电气控制也比其它的控制方法使用的更为普遍。
我们太原化学工业厂是1958年建造的老单位，设备陈旧落后，生产运营逐年攀升，竞争力日益减弱。
为了能够节能降耗，我提出了对各个生产车间的行吊进行PLC变频系统改造，厂领导研究同意在机修车间进行试点，机修车间是有大小两部单梁天车式的起重机。
PLC变频系统简介：PLC系统的控制是采用梯形语言，梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，编程容易，读写性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，采用数字式，模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。
进入20世纪80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地推动了PLC的发展，使得PLC的功能日益增强，通过输入输出的接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系它可以很容易的完成逻辑方面的处理，各种非顺序操作，定时操作，计数记点，数字运算等，从而实现生产过程的自动化控制。
特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息，网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛的运用于众多行业。
结合当前低碳经济的重点推广，运用电动机成熟的节能技术是各企业降低成本的一个手段。
现场分析：
1.行吊通过转子串联电阻这种方式实现调速，会改变起重电动机原本的特性曲线，在利用转子串电阻进行调速时，会影响电机固有的机械头特性，电机的转速会随着负载变化而变化，无法达到理想的调速效果，并且转子串联电阻，在起重电动机长时间运行过程中，能源利用率低，会浪费大量的电能。
2.通常情况下，行车的运行环境都比较恶劣，工作任务繁重，而接触器和继电器的稳定性和可靠性相对较差，经常发生电机烧损、外串电阻烧坏、碳刷冒火、触头烧损等问题，故障率较高，运行维护周期较短，会耽误正常的生产运行。
而且驾驶室操作人员长期在高处收到灰
尘、气体等物的污染，吊运物体时经常需要下方人员配合指挥十分不便，具有很大的安全隐患，因此需要给设备升级.经过比对和研究，PLC的变频技术跃然纸上。
改造方案实施：
1. 选用变频器
一般情况下，行车主要包括起升机构和平移机构，起升机构电动机可按照起重电动机的运行要求进行倒拉反接、再生制动或者电动，平移机构电动机主要处于电动状态，行车要求电动机必须具有较大的起动转矩，特别是起重电动机运行时，起重电动机拖动过程中需要较大的转矩，低速运行时也必须输出力矩大。
结合行车的运行负载特点，可以选择具有矢量控制和PWM 控制的变频器，比如火车东站货运站台 500/50/10T起重电动机驱动系统改造准备采用ABB 公司的 ACS800 系列变频器，可实现无级调速，它在起重行业应用广泛，性能可靠，这种变频器在低速运行时可以输出较大的额定转矩，具有较强的过流抑制能力和较快的动态响应速度，调速范围比较宽，尤其是利用变频器控制电动机可以实现四象限运行，转矩控制能力非常强，还可稳定控制精致转矩，确保电动机低速运转和悬空起升过程中，电动机满足输出高力矩的应用要求。
{引自产品说明书}利用变频器完善的保护性能和优越的调速和软启动性能，可以代替转子外串电阻的交流电动机实现变频调速，极大地提高了起重电动机的调速性能。
同时行车应用变频调速技术，电机主电路不需要设置触点，有效避免了频繁操作接触器触头而造成烧损和拉弧现象，将绕线式交流电动机替换为可靠性高、结构简单的鼠龙型电机，可完全消除电阻箱、碳刷和滑环等故障隐患，提高天车的安全运行水平。
2. PLC变频调速控制系统
行车的副钩、主钩、小车和大车都要实现调速，为了保障起重机的安全、稳定运行，应设计各种独立调速系统，实现电动机的同步运行，一台变频器可以同时驱动起重机的两台电机，为了提高行车操作控制的可靠性和灵活性，保留行车上驾驶室操作控制功能，对行车上驾驶室和地面遥控操作涉及两个并行、独立的操作系统，工作人员可以通过选择不同的开关来实现不同的操作功能{参考：刘岩梅}。
PLC 变频调速控制系统结构图比较常见，产品说明书一般都有。
PLC 可编程控制器主要实现天车的操作控制电气传动系统的时序、逻辑编程控制，由地面反射系统发出照明、电铃、启动、停止等控制信号，通过遥控接收系统进行接收，然后经过信号放大电路进行信号处理，最后再通过电气的无线信号转换成有线电流信号输入到 PLC 模块。
行车驾驶室的操作控制改为地面遥控操作，这样就非常的安全。
行车变频调速的各种限位、超重极限、门极限等控制信号进行电气信号转换以后也输送到 PLC 模块。
在该系统中，合理地进行编程设计，再经过电气信号转换以后输送到变频器控制端子，实现运行中调速等控制功能。
行吊在起升控制过程中，通过 PLC 变频调速系统，通过变频器将电流信号进行电气信号转换器后发送到操作控制模块，为了避免变频器发生故障或者突然断电时，起重电动机上的重物下滑，可以保留原有的断电抱闸结构。
{参考：孙亦珍}
3. 变频器调试
（1）初始上电调试。
检查行车起重电机 T、S、R 端和电源线的连接，将负载连接 W、V、U 端子，变频器与制动单元连接时，确保变频器直流母线和制动单元的正负极性保持一致，连接制动单元时，应实现无接地和短路的现象。
同时检查各个电路的接线是否正确，万用表检查外露金属部分是否有接地、短路现象，确保所有接地端子牢固稳定。
（2）空载调试。
变频器的初始化参数设定完成后，应进行空载调试，在变频器操作盘上设定起升机构运行速度，然后启动变频器，使起重电动机空载运行五分钟。
同时，在正、反两个方向上进行高频、中频和低频的试运行，试运行过程中仔细观察电机运行转速和变频器输出频率是否一致，加速和减速是否平滑、电机和变频器运行是否存在奇怪声音、电机温度上升是否正常等。
（3）负载调试。
在高频、中频、低频条件下变频器必须保持安全稳定的运行状态，留意查看变频器操作盘上的静态指示电流，不允许超过行车上电动机的额定电流。
同时，在上下来回的加减速当中，应注意减速和加速过程中的电压和电流值，适当调整起重电动机的减速和加速时间，在满载状态下仔细观察调试起重曲线参数，确保机械负载、电机和各机构变频器的功率和转矩配合正确，各种操作控制功是否正常好用。
结束语
改造是成功的，行车通过应用变频调速技术，可有效解决很多问题，并且极大地提高了天车操作控制的灵活性和电气传动的可靠性，通过计算经济数据也是可观的，机修车间的改造费用几个月就可收回支出成本，其中没有计算故障维护周期的延长的效益，改造的天车运行平稳，故障率明显下降。
参考文献：
[1] 孙亦诊.电动机的节能问题浅析[J].科技信息，2011（25）：44-46.
[2]刘岩梅.电动机节能探讨[J].职教与成教，2012（66）：11-13.
作者简介：
李晋（1968—）男，陕西长安人，电气技术员，电气工程。
