【免费下载】安川变频器在起重机控制系统中的应用

变频器在起重机系统中的运用随着近年来经济的快速发展和工业技术的不断提升，起重机在工业领域中的应用越来越广泛。

为了满足工业对起重机的不断需求，起重机控制技术也在不断进步。

其中，变频器在起重机系统中的运用越来越广泛，成为提高起重机性能和工作效率的重要控制技术之一。

一、变频器的基本原理与分类变频器通过改变电机的转速和电压大小来调节其输出功率，其基本工作原理是将交流电转换成直流电，再通过逆变器将直流电转换成可变的交流电，控制电机不同的电压、频率和相数来实现调速和控制。

变频器可以广泛应用于各种类型的电机，如三相异步机、双馈风力发电机、永磁同步机等，其流行原因在于：通过改变电机转速的同时，降低了电机的功率损耗，提高了工作效率，同时使得系统更稳定、更智能化。

根据电机的类型不同，变频器也有不同的分类。

一般来说，它可以被划分为以下几种类型：1. 低压变频器低压变频器指的是输出电压低于1000V的变频器，广泛应用于各种工业领域，如工厂生产线、机床、空调、水泵等领域。

2. 中压变频器中压变频器指的是输出电压在1000V~10000V之间的变频器，主要应用于大型机械设备，如铸造机、起重机、重型机床等。

3. 高压变频器高压变频器输出电压高于10kV，主要应用于大型电机和轻轨、地铁等领域。

二、变频器在起重机控制系统中的应用变频器在起重机控制系统中的应用非常广泛。

其主要功用有：1. 调速：变频器根据传感器或用户工作的要求，通过控制电机的转速、输出频率和电压等参数，从而实现起重机的调速功能，具有同步运行、提高效率、减少噪音和节约能源等优势。

2. 过载保护：起重机在工作过程中容易出现负载波动和故障，变频器监控系统可以利用先进的保护元件有效地保护电机、变频器和起重机，使其在工作过程中更加稳定、可靠。

3. 能量回收：变频器能够利用电机的转动惯量和动能，在起重机制动、减速时将能量回收，从而提高起重机系统的能效，降低能源消耗。

4. 控制精度：变频器可以根据需要通过PWM等先进的控制技术，实现对电机的精确控制，使得起重机的运动更加准确、平稳，从而提高起重机的使用效率和精度。

安川变频器在桥式起重机中的应用和改造方案1 方案概述桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械，工厂高炉车间16/3.2吨桥式起重机，使用频繁，环境恶劣，高温、金属粉尘过多。

桥式起重机电力拖动系统多采用绕线式交流异步电机，转子回路内串入多段外接电阻调速，采用凸轮控制器、继电器、接触器控制。

这种控制系统主要缺点是:1）大车、小车、吊钩主升降、付起升；拖动运行系统采用变阻调速，运行性能差，而且电阻元件使用普通康铜材质，性脆易断裂，故电阻烧损和断裂故障时有发生，又制成栅状，高温时易弯曲变形造成短路事故，电缆燃烧和损坏。

2）电机转子串电阻调速属能耗型转差调速，能耗大，机械特性软，调速范围小，平滑性差。

3）由于现场环境中的金属粉尘、有害气体对电动机集电环、继电器的腐蚀与短路，再加上继电器、接触器控制系统切换频繁，起动时，冲击电流大，因此触头烧损、电刷冒火、电动机烧损故障时有发生，故障率高。

4）调速平滑性差，对减速机、连轴器、钢丝绳的机械冲击大，影响使用寿命。

5）系统抱闸是在运动状态下进行的，对制动器损害很大，闸皮磨损严重而引起的安全隐患。

随着电力电子技术的飞快发展和软件技术的成熟，安川变频器的性能和可靠性都有了很大的提高。

因此，在桥式起重机上应用变频调速技术，可实现桥式起重机的升降，小车和大车机构的无级调速，从而极大地提高了系统运行的安全性和精确性。

2 变频调速改造方案对担负工厂（16/3.2t 桥式起重机）的大、小车电力拖动系统，吊钩升降、电力拖动系统进行变频调速技术改造，以改善其操作性能、降低故障率能耗率。

桥式起重机的电气传动系统工作原理如下。

2.1 变频调速改造方案设计16/3.2吨桥式起重机的电气传动系统为：大车电动机2 台，额定功率2×7.5 kW；小车电动机1 台，额定功率4 KW ；主起升电动机1台，额定功率37kW；付起升电动机1台，额定功率15KW；改造的具体设计方案是:1）电动机采用原有的，即大车的绕线式异步电动机，其他的绕线式异步电动机保持不变。

变频器在起重机系统中的运用一、概述随着我国建筑业的不断发展，建筑施工机械化水平的不断提高，对塔机的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。

塔机的各个传动机构所采用的方式、控制系统的技术水平、用户的可操作性和可维护性基本上就体现了整个塔机的技术水平和档次。

而在这几个机构中，最为重要也是最具有技术代表性的是起升机构，它控制功率最大、调速范围最宽、出故障后的维修难度也最大。

而且该系统在变速过程所产生的机械冲击的大小将直接影响塔机结构件的疲劳损伤程度。

为了改进其性能，国内各主机生产商在起升机构的调速控制技术上已花了许多工夫，得到了长足的进步。

从整体上看，绝大多数采用的是传统的单电机传动，以带涡流制动器的绕线式电机和多极电机调速的方案为主。

这些传统的调速方案，要想达到较宽的调速范围，其途径不外乎设计制造大功率、宽调速范围的非标电机，如：采用带涡流制动器的多极绕线式电机或制作大极差的多速电机等。

由于塔机起升机构所需要的较高调速要求不但给电机生产厂商带来了较多的质量控制难题，而且也增加了控制回路和电机的制造成本，降低了系统可靠性。

更有甚者，随着用户对塔机的起吊能力要求越来越大，传统控制方式已经越来越感觉到力不从心，不论是上述技术的可实现性，其制造成本以及使用性能等方面也存在一些问题。

所以，我们不得不寻求更理想的新的调速控制技术。

鉴于以上的原因，国内外的专业生产商在塔机的起升调速方式上进行了较多的新技术应用尝试，比如：采用多极电机的调压调速，引进变频调速等。

逐渐地，随着变频技术的不断发展，不断地被人们认识，它以绝对的优势超越了其他的任何调速方案，其优点数不胜数，如：零速抱闸，对制动器无磨损；任意低的就位速度，可用于精确吊装；速度的平滑过渡，对机构和结构件无冲击，提高了塔机的运行安全性；极低的起动电流，减轻了用户电网扩容的负担；几乎任意宽的调速范围，提高了塔机的工作效率；节能的调速方式，减少了系统运行能耗；单速的鼠笼电动机保证了机构的运行可靠性厖。

分析起重机中变频器的应用作者：孙建强来源：《名城绘》2020年第04期摘要：随着驱动技术的快速发展，各式各样的变频器如今已经应用到了各行各业。

起重机作为基建领域最常见的工程设备，为我国的基础建设立下了汗马功劳。

本文就针对起重机中变频器的应用进行了简要分析。

关键词：起重机;变频器;应用1起重专用变频器调速系统特点起重机的变频调速系统采用变频调速技术和可编程控制（PLC）技术，真正实现了变频器在位势能负载上的应用，取代了传统的电机转子调阻调速系统。

该系统電控线路由变频器和PLC及电源进线开关、线路接触器、辅助开关、辅助继电器等外围电气器件组成。

PLC（可编程逻辑控制器）根据系统设定和检测参数控制起重机的启动、制动、停止、可逆运转及调速运行，使起重机实现平稳操作，提高运行效率，改善超负荷作业，消除启动和制动时的冲击，减少电气维护工作量，降低电能消耗，提高了功率因数，同时系统还可以实现过电流、过电压、欠电压和输入缺相保护，以及实现变频器超温、超载、超速、制动单元过热、I/O故障保护，并能实现电动机故障保护等。

2变频器的电气控制原理、选型和调试现以36吨集装箱门吊变频系统的起升机构为例，对变频调速控制系统进行论述。

2.1系统构成系统构成如下图所示。

图中：M——变频电机DZ——制动器FJ——风机VVVF——变频器PLC——可编程逻辑控制器PG——编码器ACL——三相交流动力电源MCCB——断路器MC——接触器RB——电阻器2.2电气控制原理1）动力回路a三相交流电（380V/50HZ）——滑触线或吊车电缆卷筒引入——电源柜的断路器等MCCB——ACL——变频器VVVF——起升变频电机b三相交流电（380V/50HZ）——滑触线或吊车电缆卷筒引入——电源柜的断路器等MCCB——ACL——起升柜接触器——起升制动器及风机2）控制回路a联动台——PLC——VVVF——控制电机、制动器及风机的动作b人机界面——PLC——VVVF——控制电机、制动器及风机的动作cPG（编码器反馈信号）——PG卡——PLC——VVVF——控制电机动作d重量检测机构（如超载限制器）——PLC——VVVF——控制电机动作e风速仪——PLC——VVVF——控制电机动作f限位开关——PLC——VVVF——控制电机动作起升机构采用闭环矢量控制，旋转编码器装在电机轴端上，将转速等信号经PG卡输入PLC。

安川变频器在起重机起升机构中的应用400V级：0.4～560kW第一部分：变频器及周边器件的选型第二部分：应用时序第三部分：调整事项及调整案例第四部分：注意要点第五部分：起重专用软件的应用时序及调整事项第一部分：变频器及周边器件的选型第二部分：应用时序第三部分：调整事项及调整案例第四部分：注意要点第五部分：起重专用软件的应用时序及调整事项目录●起升电机容量选择起升机构所需输出动力用下式计算出Ｐ＝Ｗ・ＶＵ612η.()kW总负载量减速箱电动机卷筒公式符号注解W：额定载荷＋吊钩，绳索的重量（t）Ⅴ：额定速度（m／min）η：机械效率η＝ηＧ・ηＲηG：齿轮效率（90～95％／1段）ηＲ：滑车（绳索）效率（90～97％／滑车1段）η≒60～80％◎一般由机械设计方进行综合整定，选择电机。

负载●变频器容量选择1.变频器的额定电流大于电机的额定电流。

2.变频器1.5倍额定电流需大于电机的启动电流及工作中最大电流。

3.根据电机容量及采用的控制方法不同，参照以下建议进行变频器选定。

电机容量变频器选定（因控制模式而不同）理由不满75kW V/F控制·无PG矢量控制→大于电机容量一个级别或以上V/F 控制、无PG 矢量控制，提高至一个容量级别以上选定变频器易于将启动电流调整到额定电流150%以内。

有PG的矢量控制（注）→与电机容量同级别或以上75kW以上V/F控制·无PG矢量控制→大于电机容量两个级别或以上V/F控制、无PG矢量控制时，75kW以上电机的磁通量上升比较慢，为了确保启动转矩，启动电流会变大。

（仅放大一个容量级别时要调整启动电流到150%以内很困难。

）有PG的矢量控制（注）→与电机容量同级别或以上注)有PG矢量控制，选用同一容量级别变频器时，为抑制启动电流并确保响应性，推荐通过多功能接点输入的直流制动（初期励磁）指令（H1-XX=60），于启动前预先建立电机内部的磁通。

若不采取电机预励磁，则有可能需要放大一个容量级别选定变频器。

变频调速技术在起重机调速系统中的应用-管理资料交流变频调速技术在工业企业的广泛应用，为交流异步电动机驱动的起重机大范围、高质量调速提供了全新方案，。

它具有和直流调速系统相媲美的高性能调速指标，可采用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机进行调速，并且变频调速系统的效率高于传统的交流调速，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统交流调速系统有较大的提高。

一、变频调速系统主要特点1. 明显改善结构受力状态。

由于变频器具有软启动、软停止的功能，所以起重机启动、制动相对平稳，对起重机的传动机构、钢结构的冲击明显减小。

经检测证实，变频调速控制系统的应用可大大改善起重机结构的受力状态。

2.调速范围宽，性能好。

起重机专用的变频器一般具有很强的环境适应性，由于变频器内部进行了模块化设计，集成度高，可靠性强。

系统实现闭环控制，具有很强的限速、防失速和力矩控制能力，并具有优良的伺服响应特性，对急速的负载波动有很强的适应性。

操作者可根据作业要求，随时修改各挡速度值，也可选择操作电位器实现无级调速。

3.结构简单、可靠性高、易维护。

变频调速控制系统采用独立的控制柜，系统设计合理，外观结构简单，检修方便。

尤其是起升系统用一套装置即可实现原两套起升控制装置的功能，既减轻了小车的自重，改善了钢结构的受力状况，又增加了小车的维修空间，便于日常保养和维护。

系统还具有过流保护、过压保护、欠压保护、短路保护、接地保护等功能，确保了控制、保护动作的准确性和可靠性。

变频调速控制系统还具有自诊断功能，通过同PLC的通信来实现故障实时显示及处理对策，便于查找故障和维修。

4.提高工作效率和减小机械磨损。

起重机起升系统可根据负荷大小自动切换实现空钩、副钩、主钩等多挡不同的工作速度，减少了速度切换交替的辅助时间，降低了司机劳动强度，可大大提高起重机的作业效率。

同时由于变频器采用软启动和软制动，不仅减小了对钢结构的冲击，还减轻了制动轮与刹车片间的磨损。

变频器在起重机控制系统中的应用随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，常用传统的起重机调速方法如：绕线转子异步电动机转子串电阻调速、晶闸管定子调压调速和串级调速等共同的缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，它们要求定期维护，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，而且调速系统的综合技术指标较差，已不能满足工业生产的特殊要求。

本文则主要介绍现代交流变频器应用于现代起重机的若干知识与问题。

现代交流变频调速技术已在工业界中得到广泛应用，它为交流异步电动机驱动的起重机大范围、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起重机交流调速技术发展的主流。

1、一般交流变频器的优点变频调速技术应用于起重机后，与市场上大量使用的传统的绕线异步电动机转子串电阻调速系统相比，可带来以下显着经济效益和安全可靠性：（1）机械制动器在电动机低速时动作，主钩以及大、小车的制动由电气制动完成，所以机械制动器的制动片寿命大为延长，维护保养费用下降。

（2）采用交流变频调速技术的起重机由于变频器驱动的电动机机械特性硬，具有精确定位的优点，不会出现传统起重机负载变化时电动机转速也随之变化的现象，可以提高装卸作业的生产率。

（3）变频起重机运行平稳，起、制动平缓，运行中加、减速时整机振动和冲击明显减小，安全性提高，并且延长了起重机机械部分的寿命。

（4）交流变频调速系统属高效率调速系统，运行效率高，发热损耗小，因此比老式调速系统大量节电。

（5）采用结构简单、可靠性高的鼠笼异步电动机取代绕线转子异步电动机，避免了因集电环、电刷磨损或腐蚀引起接触不良而造成电动机损坏或不能起动的故障。