電動機(jī)無功功率的就地補(bǔ)償

1、電動機(jī)知識電動機(jī)無功功率的就地補(bǔ)償摘要：介紹了電動機(jī)無功功率就地補(bǔ)償時，電容器容量的選擇方 法和接線方式，分析了并聯(lián)電容器損壞的原因，提出增加并聯(lián)補(bǔ) 償電容器的額定標(biāo)稱電壓是防止電容器損壞的有效方法。關(guān)鍵詞：無功功率就地補(bǔ)償電容器電動機(jī)電動機(jī)無功功率就地補(bǔ)償技術(shù)是國家推廣的一項節(jié)電項目。大 力推廣這一新技術(shù),對節(jié)能具有十分重要的意義。在煤礦井下， 由于低壓供電負(fù)荷距離變壓器較遠(yuǎn)，采用電動機(jī)無功功率就地 補(bǔ)償技術(shù)除了節(jié)約電能外，還可降低線路壓降、使電動機(jī)易于起 動。1、電動機(jī)就地補(bǔ)償容量的選擇電動機(jī)就地補(bǔ)償容量的選擇，一般應(yīng)以空載時補(bǔ)償其功率因數(shù) 至1為宜,不能以負(fù)荷情況計算。因為以空載情況補(bǔ)償

2、，則滿載時 仍為滯后。若以負(fù)荷情況補(bǔ)償至cos =1，空載（或輕載）時勢必 過補(bǔ)償（即功率因數(shù)超前）。過補(bǔ)償?shù)碾妱訖C(jī)在切斷電源后，由于 電容器之放電供給電動機(jī)以勵磁，能使仍在旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)成為 感應(yīng)發(fā)電機(jī)，而使電壓超出額定電壓好多倍，對電動機(jī)的絕緣和 電容器的絕緣都不利，因此，感應(yīng)電動機(jī)就地補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘?可由下式確定：QCW1.732UNI0式中:QC一就地補(bǔ)償電容器的三相總?cè)萘?，kW;UN電動機(jī)的額定電壓,kV;I0電動機(jī)的空載電流，A。防止電動機(jī)產(chǎn)生自激的電容器容量可按下式選用：QC=0.9 X 1.732UNI0=1.5588UNI0就地補(bǔ)償電容器容量選擇的主要參數(shù)是電動機(jī)的勵磁電流，

3、因 為不使用電容器可以造成電動機(jī)自激是選用電容器容量的必要 條件。由于電動機(jī)的功率因數(shù)與負(fù)載率、極數(shù)和容量有很大關(guān) 系，負(fù)載率越低，功率因數(shù)越低;極數(shù)越多，功率因數(shù)也越低;同時, 容量越小，功率因數(shù)也越低。電動機(jī)電容器制造廠訂做6.9kV標(biāo) 稱電壓的高壓電容器和0.45kV標(biāo)稱電壓的低壓電容器。2、電容器的過電壓2.1電容器的無功功率與運行電壓的平方成正比在正弦波電壓條件下，電容的無功功率為： Q=UI=U2/XC=wCU2從上式中可以清楚看出,Q與U 2成正比，當(dāng)電容器的運行電 壓為額定電壓的90%時，無功功率Q降低了 19%,而當(dāng)運行電壓 為額定電壓的110%或120%時，無功功率分別增加

4、了 21%或 44%。2.2運行電壓升高，使電容器的發(fā)熱和溫升都增加電容器中由于介質(zhì)損失引起的有功功率損失PS，可用下式表示: PS=wCU2tg8從上式中可以看出，電容器的功率損耗和發(fā)熱量也隨著電壓值 的平方變化，運行電壓的升高,會使電容器的溫度顯著增大。當(dāng)過 電壓太高時,就會導(dǎo)致熱不平衡，最后造成電容器損壞。Domain： dnf 輔助 More:d2gs2f 2.3電容器的壽命隨電壓的升高而縮短電容器內(nèi)部的絕緣介質(zhì)在長期高電場作用下產(chǎn)生老化作用，使 電容器絕緣強(qiáng)度逐漸降低而發(fā)生擊穿。電容器絕緣介質(zhì)的電場 強(qiáng)度愈高，老化愈快，電容器絕緣介質(zhì)的壽命也愈短。研究認(rèn)為, 當(dāng)電壓增加15%時,其壽

5、命就可以縮短到運行于額定電壓時的 32.7%37.6%左右。因此，嚴(yán)格要求電容器運行電壓在允許范圍 之內(nèi)，是保證電容器安全運行的重要措施。根據(jù)相電力電容器運 行電壓的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電容器不要在超過1.1倍額定電壓下長期運 行。2.4補(bǔ)償電容器串聯(lián)的影響當(dāng)每相之間的電容器組是由幾個單臺電容器串聯(lián)以后再接入電 網(wǎng)時，由于各臺電容值的差異，而承受的電壓并不一致，也會引起 過電壓（制造標(biāo)準(zhǔn)上允許的誤差為士 10%，過電壓即可達(dá)到20%）。 另外，對于中性點不接地的接線電容器組，相間電容差值也會產(chǎn) 生三相電壓的不平衡。2.5串聯(lián)電抗器的影響當(dāng)接入網(wǎng)絡(luò)的電容器組采用串聯(lián)6%的電抗器以防止高頻諧波 共振時，要考

6、慮到加裝電抗器后引起加于電容器組上端電壓的 升高,以免產(chǎn)生長期過電壓運行。2.6應(yīng)提高補(bǔ)償電容器的額定電壓目前我國生產(chǎn)的移相電容器其額定電壓是按照電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn) 電壓而設(shè)計的，例如0.4kV/6.3kV/10.5kV等，如果這些電容器接 在變電所或在變電所附近,由于送電端的關(guān)系，其母線運行電壓 往往高于電容器的標(biāo)稱電壓，例如0.4kV或6.9kV或者11.5kV,在 此基礎(chǔ)上往往又可能在10%的過電壓下持續(xù)運行,尤以輕負(fù)荷 時更為嚴(yán)重,這樣將嚴(yán)重地影響到電容器的使用壽命。因此有必 要向電力電容器制造廠訂做6.9kV標(biāo)稱電壓的高壓電容器和 0.45kV標(biāo)稱電壓的低壓電容器。3、電容器的過電流和過

7、負(fù)荷3.1電容器的過電流和過負(fù)荷移相電容器的過電流和過負(fù)荷主要是由于運行電壓的升高或高 次諧波的畸變兩個原因引起的。第一機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB1629-75 對移相電容器規(guī)定,必須能在由于電壓升高或高次諧波引起的 不超過1.3倍的額定電流下長期工作。如果電容器組的過電流 和過負(fù)荷超過廠家規(guī)定的允許范圍時，應(yīng)將電容器組從電源上斷開，并采取相應(yīng)措施加以解決后方可投入運行。3.2電容器的電流和無功負(fù)荷的關(guān)系三相電容器的額定電流和額定無功功率的關(guān)系如下：IN=QC/1.732UN運行中的三相電容器無功負(fù)荷功率和運行電流的關(guān)系如下： Q=1.732UI3.3防止諧波共振過電壓和電容器嚴(yán)重過負(fù)荷若安裝地點運行

8、電壓并不高，但電容器過流又很嚴(yán)重，則應(yīng)主要 考慮波形畸變的問題，首先應(yīng)對附近用戶負(fù)荷性質(zhì)進(jìn)行了解，分 析其諧波成分及比例，找出產(chǎn)生諧波的原因。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)有諧波源并 影響到電容器安全運行時，可以在電容器回路中串聯(lián)一組電抗 器,其感抗值的選擇應(yīng)該在可能產(chǎn)生的任何諧波下均使電容器 回路的總電抗為感抗而不是容抗，從根本上消除產(chǎn)生諧波的可 能。電抗器感抗值XL按下式計算：XL=KXC/n2式中:XC一補(bǔ)償電容器的工頻容抗,Q;n一可能產(chǎn)生的最低諧波次數(shù)；K一可靠系數(shù),一般取1.21.5?？赡墚a(chǎn)生的最低諧波次數(shù),一般取n=5,則：XL=1.5X5/n2=0.06XC我國用于6kV和10kV電容器的電抗器,一般

9、為三相鐵芯式，電抗 器的額定電流應(yīng)稍大于電容器的電流。但應(yīng)注意,由于串聯(lián)電抗 器的結(jié)果,加于電容器上的電壓U c升高了,其值為： UC=UXC/(XC-XL)如果系統(tǒng)電壓較高，要防止由于加裝電抗器引起的電容電壓長 期過運行。4、就地補(bǔ)償?shù)慕泳€方式4.1直接起動和降壓起動的電動機(jī)的補(bǔ)償接線對直接起動或以變阻器、電抗器、自耦變壓器起動的高低壓三 相異步電動機(jī)，電動機(jī)無功功率就地補(bǔ)償裝置的電容器可以直 接和它的出線端子相連接，電容器和電動機(jī)之間不需要裝設(shè)任 何開關(guān)設(shè)備。當(dāng)電動機(jī)和電源脫離之后其繞組即為電容器放電 電阻，因此不必專設(shè)電容器的放電裝置。高壓電動機(jī)的就地補(bǔ)償 裝置,一般串聯(lián)接入6%容抗值的

10、三相電抗器，以防止高頻諧波共 振對電容器造成的損害。4.2星一三角起動器起動的電動機(jī)的補(bǔ)償接線對于采用星一三角起動器起動的異步電動機(jī)，最好采用三臺單 相電容器，每臺電容器直接并聯(lián)在電動機(jī)每相繞組的兩個端子 上,使電容器的接法總是和電動機(jī)繞組的接法相一致，電容器和 電動機(jī)之間也不需要裝設(shè)開關(guān)設(shè)備。4.3煤礦井下中央變電所水泵電機(jī)的補(bǔ)償根據(jù)煤礦安全規(guī)程，煤礦井下中央變電所水泵電動機(jī)需要裝 設(shè)三組，一組使用，一組備用，一組檢修。而電容補(bǔ)償設(shè)備可以只 裝設(shè)一組，三臺電動機(jī)共用,采用成套設(shè)備。當(dāng)電動機(jī)起動時，其 控制柜的輔助開關(guān)接點接通電容器柜的高壓真空接觸器，當(dāng)電 動機(jī)退出運行時，控制柜的輔助開關(guān)斷開

11、電容器柜的高壓真空 接觸器。由于電容器柜采用單獨的保護(hù)和控制，其可靠性較高， 但應(yīng)安裝專用電容放電裝置（一般用電壓互感器作為放電裝 置）。4.4起動困難的低壓電動機(jī)的補(bǔ)償接線煤礦井下低壓電動機(jī)經(jīng)常因供電距離太遠(yuǎn)造成起動困難，這時 可以采用電動機(jī)無功功率就地補(bǔ)償技術(shù)，為了提升負(fù)載端電壓， 可以適當(dāng)增加補(bǔ)償電容器的容量，當(dāng)電容器的容量達(dá)到一定數(shù) 量時（即過補(bǔ)償），負(fù)載端的電壓有可能達(dá)到或超過電源電壓。當(dāng)然,正常使用時不必要做到負(fù)載端的電壓達(dá)到電源電壓，否則線 路有功損耗將增大。為了避免造成電動機(jī)的自激,電容器組使用 單獨的真空接觸器控制，真空接觸器由電動機(jī)控制接觸器的輔 助接點控制通斷，當(dāng)電動機(jī)脫

12、離電源時電容器也脫離電動機(jī)。電 容器組應(yīng)設(shè)專用放電電阻或AD15型長壽節(jié)能電容放電信號 燈。5、結(jié)語電動機(jī)無功功率就地補(bǔ)償裝置主要的應(yīng)用范圍為單向旋轉(zhuǎn)的負(fù) 載，如水泵、風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、球磨機(jī)等,不適用于雙向旋轉(zhuǎn)的設(shè)備, 也不適用于頻繁點動的設(shè)備。電動機(jī)采用無功功率就地補(bǔ)償技術(shù)具有很多優(yōu)點，可以節(jié)約有 功電量8%15%，節(jié)約無功功率50%80%;還能夠減少線路輸 送電流15%30%，達(dá)到進(jìn)一步節(jié)約線路損耗和變壓器損耗的目 的。選用電容器時應(yīng)提出訂貨的特殊要求,要求電容器標(biāo)稱電壓 比原來提高10%,即高壓為6.9kV或11.5kV,低壓為0.45kV,這樣 做可以提高電容器的使用壽命，同時也簡化了電

13、容器的保護(hù)，減 少了電容器的事故率。應(yīng)用相控電動機(jī)節(jié)電器的節(jié)電率計算三相異步電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路分析整體節(jié)電約兩成開關(guān)磁阻電機(jī)引發(fā)節(jié)能電動機(jī)節(jié)電方法與技術(shù)原理剖析三相異步電動機(jī)的調(diào)速特性相控節(jié)電技術(shù)原理及其應(yīng)用軟啟動和變頻器的區(qū)別有哪些？電機(jī)啟動的幾種方式三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)如何計算電動機(jī)的每小時用電量電動機(jī)為什么能節(jié)電 哪些因素影響節(jié)電變頻器節(jié)能多少或節(jié)電率高低的幾點原則三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)相控技術(shù)給散貨碼頭節(jié)電帶來突破對電動機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償應(yīng)注意諧波危害無功就地補(bǔ)償技術(shù)相控輕載電機(jī)節(jié)電技術(shù)原理及適用范圍三相異步電動機(jī)的七種調(diào)速方式三相異步電動機(jī)的制動特性繼電器的選用及繼電器的

14、應(yīng)用馬達(dá)保護(hù)器的應(yīng)用一例 08機(jī)主電機(jī)溫升過高的故障原因及后美科學(xué)家造出世界最小的納米電動機(jī)電動機(jī)低壓無功補(bǔ)償容量表電動機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償時諧波危害高壓電動機(jī)無功就地補(bǔ)償裝置應(yīng)用仿真三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)運行狀態(tài)的電馬達(dá)保護(hù)器無功補(bǔ)償經(jīng)的濟(jì)效益分析對變頻電力設(shè)施軸承的效用探究匿名隨著起重機(jī)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以滿足起重機(jī)越 來越高的調(diào)速和控制要求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，起重 機(jī)與電子技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，如采用PLC取代繼電器進(jìn)行 邏輯控制，交流變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的 調(diào)速方式等。在選型對比基礎(chǔ)上，本項目電動機(jī)調(diào)速裝置采用 了先進(jìn)的變頻調(diào)速方案，變頻器最終選型為 ABB變

15、頻器ACS800，電動機(jī)選用專用鼠籠變頻電動機(jī)。在眾多交流變頻調(diào) 速裝置中，abb變頻器以其性能的穩(wěn)定性，選件擴(kuò)展功能的豐 富性，編程環(huán)境的靈活性，力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使 用的適應(yīng)性，使其在變頻器高端市場中占有相當(dāng)重要的地位。 ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機(jī)應(yīng)用程序的重要一 員，它在全功率范圍內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如起動 向?qū)?，自定義編程，DTC控制等，非常適合作為起重機(jī)主起升 變頻器使用。本文結(jié)合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設(shè)備分公司 所負(fù)責(zé)維修管理的寶鋼集團(tuán)梅鋼冷軋廠27臺橋式起重機(jī)變頻 調(diào)速控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹ACC800變頻器在起重機(jī)主起升中的 應(yīng)用。1DT

16、C控制技術(shù)DTC （直接轉(zhuǎn)矩控制，DirectTorqueControl）技術(shù)是 ACS800 變頻器的核心技術(shù)，是交流傳動系統(tǒng)的高性能控制方法之一， 它具有控制算法簡單，易于數(shù)字化實現(xiàn)和魯棒性強(qiáng)的特點。其 實質(zhì)是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下建立異步電 動機(jī)空間矢量數(shù)學(xué)模型，通過測量三相定子電壓和電流（或中 間直流電壓）直接計算電動機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實際值，并與給定 轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行比較，開關(guān)邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比 較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量（開關(guān)狀態(tài)）。定子給定 磁鏈和對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩的實際值，可以用定子電壓和電流測量 值直接計算得到。在計算中，只需要一個電動機(jī)參數(shù)定子電阻

17、，這一點和幾乎需要全部電動機(jī)參數(shù)的直接轉(zhuǎn)子磁鏈定 向控制（矢量控制）形成了鮮明對比，極大地減輕了微處理器 的計算負(fù)擔(dān)，提高了運算速度。直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)（不大于5ms）。2防止溜鉤控制作為起重用變頻系統(tǒng)，其控制重點之一是在電動機(jī)處于回 饋制動狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性（回饋是指電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài) 時通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能），尤其需要引起 注意的是主起升機(jī)構(gòu)的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動器 抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)出現(xiàn)下 滑的現(xiàn)象。電磁制動器從通電到斷電（或從斷電到通電）需要的時間大約為016s （視起重機(jī)型號和起重量大小而 定）

18、，變頻器如過早停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤，因此變頻器必 須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生 過流而跳閘的誤動作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流 制動勵磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，即變頻器可以在速度為零的 狀態(tài)下，保持電動機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩，從而保證起重設(shè)備在速 度為零時，電動機(jī)能夠使重物在空中停止，直到電磁制動器將 軸抱住為止，以防止溜鉤的發(fā)生。直流制動勵磁功能，即變頻 器在起動之前自動進(jìn)行直流強(qiáng)勵磁，使電動機(jī)有足夠大的起動 轉(zhuǎn)矩，維持重物在空中的停止?fàn)顟B(tài)，以保證電磁制動器在釋放 過程中不會發(fā)生溜鉤。3系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機(jī)上應(yīng)用的ACS800變頻器調(diào)速系

19、統(tǒng)由 電控柜，大小車變頻控制柜，起升變頻控制柜，聯(lián)動控制臺等 組成。主起升采用1臺ACC800變頻器驅(qū)動1臺起升專用電動 機(jī)，并在電動機(jī)軸尾安裝1臺速度編碼器，做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動機(jī)模型的速度和轉(zhuǎn)矩計算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗證，開閉閘等功能。主起升采用斬波 器加制動電阻實現(xiàn)制動功能，斬波器與制動電阻串聯(lián)后接入變 頻器整橋與逆變橋之間的直流回路中，并由變頻器根據(jù)中間直 流回路電壓高低控制斬波器接通與否（即控制制動電阻的投 切）。變頻器配有RPBA201接口卡件，提供標(biāo)準(zhǔn)的Profibus2DP 現(xiàn)場總線接口，用于與PLC通信控制，并接收PLC發(fā)來的開， 停車命令和速度設(shè)定值

20、等控制參數(shù)。4起升變頻器功能參數(shù)設(shè)置abb變頻器在出廠時，所有功能碼都已設(shè)置。但是，起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求與工廠設(shè)定值不盡相同， 所以，ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設(shè)定。（1）起動數(shù)據(jù)（參數(shù)組99）參數(shù)99102 （用于提升類傳動，但不包括主/從總線通信功 能）：CRANE;參數(shù)99104 （電動機(jī)控制模式）：DTC （直接轉(zhuǎn) 矩控制）；參數(shù)9910599109 （電動機(jī)常規(guī)銘牌參數(shù)）：按照電 動機(jī)的銘牌參數(shù)輸入。（2）數(shù)字輸入（參數(shù)組10）參數(shù)1010110113 （數(shù)字輸入接口預(yù)置參數(shù)）：按照變頻器 外圍接口定義進(jìn)行設(shè)置，限于篇幅，不再贅述。（3）限幅（參數(shù)組20）參數(shù)201

21、01 （運行范圍的最小速度）：-1000 r/min （根據(jù)實 際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)20102 （運行范圍的最大速度）： 1000r/min （根據(jù)實際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)20103 （最大 輸出電流）：120%；參數(shù)20104 （最大正輸出轉(zhuǎn)矩）：150%;參 數(shù)20104 （最大負(fù)輸出轉(zhuǎn)矩）：-150%；參數(shù)20106 （直流過壓控 制器參數(shù)）：OFF（本例中ACC800變頻器使用了動力制動方式， 此參數(shù)設(shè)為OFF后，制動斬波器才能投入運行）。（4）脈沖編碼器（參數(shù)組50）參數(shù)50101 （脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）：1024;參數(shù)50103 （編碼器故障）：FAULT （如果監(jiān)

22、測到編碼器故障或編碼器通 信失敗時，ACC800變頻器顯示故障并停機(jī)）。（5）提升機(jī)（參數(shù)組64）參數(shù)64101 （獨立運行選擇）：FALSE； 64103 （高速值1）： 98%； 64106 （給定曲線形狀）：0 （直線）；參數(shù)64110 （控制類 型選擇）：FBJOYSTICK. （6）邏輯處理器（參數(shù)組65）參數(shù)65101 （電動機(jī)停止后是否保持電動機(jī)磁場選擇）： TRUE （在電動機(jī)停止后保持電動機(jī)磁場為ON）；參數(shù)65102 （ON脈沖延時時間）：5s.（7）轉(zhuǎn)矩驗證（參數(shù)組66）參數(shù)66101 （轉(zhuǎn)矩驗證選擇）：TRUE （轉(zhuǎn)矩驗證有效，要 求有脈沖編碼器）。（8）機(jī)械制動控制（

23、參數(shù)組67）參數(shù)67106 （相對零速值）：3%；參數(shù)67109 （起動轉(zhuǎn)矩選 擇器）：AUTOTQMEM （自動轉(zhuǎn)矩記憶）。（9）給定處理器（參數(shù)組69）參數(shù)69101 （對應(yīng)100%給定設(shè)置電動機(jī)速度）：980r/min （根據(jù)實際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)69102（正向加速時間）： 3s；參數(shù)69103 （反向加速時間）：3s；參數(shù)69104 （正向減速時 間）：3s；參數(shù)69105 （反向減速時間）：3s. （10）可選模塊（參 數(shù)組98）參數(shù)98101 （脈沖編碼器模塊選擇）：RTAC2 SLOT2 （脈沖 編碼器模塊類型為RTAC，連接接口為傳動控制單元的選件插 槽2）；參數(shù)98

24、102 （通信模塊選擇）：FIELDBUS （激活外部串 行通信并選擇外部串行通信接口）。5試運行變頻調(diào)速系統(tǒng)的功能參數(shù)設(shè)定完后，就可進(jìn)行系統(tǒng)試運行。 應(yīng)先在變頻器操作盤上進(jìn)行速度給定，手動起動變頻器，讓起 升電動機(jī)空載運轉(zhuǎn)一段時間，并且這種試運行可以在5, 10， 15, 20，25, 35, 50Hz等幾個頻率點進(jìn)行，注意觀察電動機(jī)的 運轉(zhuǎn)方向是否正確，轉(zhuǎn)速是否平穩(wěn)，顯示數(shù)據(jù)是否正確，溫升 是否正常，加減速是否平滑等。單臺變頻器試運行正確后，再接入脈沖編碼器模塊進(jìn)行 速度閉環(huán)調(diào)試，試運行起升機(jī)構(gòu)變頻調(diào)速系統(tǒng)。起升變頻器手動運行無誤后，就可接入PLC控制系統(tǒng)，進(jìn) 行整機(jī)聯(lián)調(diào)。整機(jī)聯(lián)調(diào)中，關(guān)鍵

25、要注意觀察變頻器起動與停止 時，主起升機(jī)械制動器的開閉反應(yīng)是否快速，鉤頭是否存在溜 鉤現(xiàn)象等。其次還要注意觀察鉤頭在下降過程中，制動單元和制動電 阻投運后，其溫升是否正常。在重物下放過程中，重物的勢能 會釋放出來，此時電動機(jī)將工作在反向發(fā)電狀態(tài)。在鉤頭下降 過程中，電動機(jī)通過逆變橋向變頻器中間直流回路充電，當(dāng)直 流回路的電壓高于變頻器系統(tǒng)設(shè)定值時，變頻器控制斬波器接 通，進(jìn)而使制動電阻投入工作，以消耗變頻器中間直流回路多 余的電能，確保變頻器中間直流回路電壓穩(wěn)定在一個特定電壓 范圍內(nèi)。隨著起重機(jī)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)控制技術(shù)難以滿足起重機(jī)越 來越高的調(diào)速和控制要求。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，起重 機(jī)

26、與電子技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，如采用PLC取代繼電器進(jìn)行 邏輯控制，交流變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)的電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的 調(diào)速方式等。在選型對比基礎(chǔ)上，本項目電動機(jī)調(diào)速裝置采用 了先進(jìn)的變頻調(diào)速方案，變頻器最終選型為 ABB變頻器 ACS800，電動機(jī)選用專用鼠籠變頻電動機(jī)。在眾多交流變頻調(diào)速裝置中，abb變頻器以其性能的穩(wěn)定性，選件擴(kuò)展功能的豐 富性，編程環(huán)境的靈活性，力矩特性的優(yōu)良性和在不同場合使 用的適應(yīng)性，使其在變頻器高端市場中占有相當(dāng)重要的地位。 ACC800變頻器是ACS800系列中具有提升機(jī)應(yīng)用程序的重要一 員，它在全功率范圍內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如起動 向?qū)?，自定義編程，DTC控

27、制等，非常適合作為起重機(jī)主起升 變頻器使用。本文結(jié)合南京梅山冶金發(fā)展有限公司設(shè)備分公司 所負(fù)責(zé)維修管理的寶鋼集團(tuán)梅鋼冷軋廠27臺橋式起重機(jī)變頻 調(diào)速控制系統(tǒng)，詳細(xì)介紹ACC800變頻器在起重機(jī)主起升中的 應(yīng)用。1DTC控制技術(shù)DTC （直接轉(zhuǎn)矩控制，DirectTorqueControl）技術(shù)是 ACS800 變頻器的核心技術(shù)，是交流傳動系統(tǒng)的高性能控制方法之一， 它具有控制算法簡單，易于數(shù)字化實現(xiàn)和魯棒性強(qiáng)的特點。其 實質(zhì)是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下建立異步電 動機(jī)空間矢量數(shù)學(xué)模型，通過測量三相定子電壓和電流（或中 間直流電壓）直接計算電動機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的實際值，并與給定 轉(zhuǎn)矩和磁

28、鏈進(jìn)行比較，開關(guān)邏輯單元根據(jù)磁鏈比較器和轉(zhuǎn)矩比 較器的輸出選擇合適的逆變器電壓矢量（開關(guān)狀態(tài)）。定子給定 磁鏈和對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩的實際值，可以用定子電壓和電流測量 值直接計算得到。在計算中，只需要一個電動機(jī)參數(shù)定子電阻，這一點和幾乎需要全部電動機(jī)參數(shù)的直接轉(zhuǎn)子磁鏈定 向控制（矢量控制）形成了鮮明對比，極大地減輕了微處理器 的計算負(fù)擔(dān)，提高了運算速度。直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng) （不大于5ms）。2防止溜鉤控制作為起重用變頻系統(tǒng)，其控制重點之一是在電動機(jī)處于回 饋制動狀態(tài)下系統(tǒng)的可靠性（回饋是指電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài) 時通過逆變橋向變頻器中間直流回路注入電能），尤其需要引起 注意

29、的是主起升機(jī)構(gòu)的防止溜鉤控制。溜鉤是指在電磁制動器 抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)出現(xiàn)下 滑的現(xiàn)象。電磁制動器從通電到斷電（或從斷電到通電）需要的時間大約為016s （視起重機(jī)型號和起重量大小而 定），變頻器如過早停止輸出，將容易出現(xiàn)溜鉤，因此變頻器必 須避免在電磁制動器抱閘的情況下輸出較高頻率，以免發(fā)生 過流而跳閘的誤動作。防止溜鉤現(xiàn)象的方法是利用變頻器零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流 制動勵磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，即變頻器可以在速度為零的 狀態(tài)下，保持電動機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩，從而保證起重設(shè)備在速 度為零時，電動機(jī)能夠使重物在空中停止，直到電磁制動器將 軸抱住為止，以防止溜鉤的發(fā)生。直流

30、制動勵磁功能，即變頻 器在起動之前自動進(jìn)行直流強(qiáng)勵磁，使電動機(jī)有足夠大的起動 轉(zhuǎn)矩，維持重物在空中的停止?fàn)顟B(tài)，以保證電磁制動器在釋放 過程中不會發(fā)生溜鉤。3系統(tǒng)硬件配置梅鋼冷軋橋式起重機(jī)上應(yīng)用的ACS800變頻器調(diào)速系統(tǒng)由 電控柜，大小車變頻控制柜，起升變頻控制柜，聯(lián)動控制臺等 組成。主起升采用1臺ACC800變頻器驅(qū)動1臺起升專用電動 機(jī)，并在電動機(jī)軸尾安裝1臺速度編碼器，做速度反饋用。該速度編碼器用來提高低速狀態(tài)下電動機(jī)模型的速度和轉(zhuǎn) 矩計算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗證，開閉閘等功能。主起升采用斬波器加制動電阻實現(xiàn)制動功能，斬波器與制動電阻串聯(lián)后接入變 頻器整橋與逆變橋之間的直流回路中，并由變頻器根

31、據(jù)中間直 流回路電壓高低控制斬波器接通與否（即控制制動電阻的投 切）。變頻器配有RPBA201接口卡件，提供標(biāo)準(zhǔn)的Profibus2DP 現(xiàn)場總線接口，用于與PLC通信控制，并接收PLC發(fā)來的開， 停車命令和速度設(shè)定值等控制參數(shù)。4起升變頻器功能參數(shù)設(shè)置abb變頻器在出廠時，所有功能碼都已設(shè)置。但是，起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的要求與工廠設(shè)定值不盡相同， 所以，ACC800中一些重要的功能參數(shù)需要重新設(shè)定。（1）起動數(shù)據(jù)（參數(shù)組99）參數(shù)99102 （用于提升類傳動，但不包括主/從總線通信功 能）：CRANE;參數(shù)99104 （電動機(jī)控制模式）：DTC （直接轉(zhuǎn) 矩控制）；參數(shù)9910599109 （

32、電動機(jī)常規(guī)銘牌參數(shù)）：按照電 動機(jī)的銘牌參數(shù)輸入。（2）數(shù)字輸入（參數(shù)組10）參數(shù)1010110113 （數(shù)字輸入接口預(yù)置參數(shù)）：按照變頻器 外圍接口定義進(jìn)行設(shè)置，限于篇幅，不再贅述。（3）限幅（參數(shù)組20）參數(shù)20101 （運行范圍的最小速度）：-1000 r/min （根據(jù)實 際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)20102 （運行范圍的最大速度）： 1000r/min （根據(jù)實際電動機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定）；參數(shù)20103 （最大 輸出電流）：120%；參數(shù)20104 （最大正輸出轉(zhuǎn)矩）：150%;參 數(shù)20104 （最大負(fù)輸出轉(zhuǎn)矩）：-150%；參數(shù)20106 （直流過壓控 制器參數(shù)）：OFF（本例中ACC800變頻器使用了動力制動方式， 此參數(shù)設(shè)為OFF后，制動斬波器才能投入運行）。（4）脈沖編碼器（參數(shù)組50）參數(shù)50101 （脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）：1024;參數(shù)50103 （編碼器故障）：FAULT （如果監(jiān)測到編碼器故障或編碼器通 信失敗時，ACC800變頻器顯示故障并停機(jī)）。（5）提升機(jī)（參數(shù)組64）參數(shù)64101 （獨