Le convertisseur de fréquence est utilisé dans la grue
Avec l’amélioration continue de la production industrielle pour les exigences de performance de régulation de la vitesse de la grue, les méthodes traditionnelles de régulation de la vitesse de la grue couramment utilisées telles que : rotor d’enroulement moteur asynchrone rotor résistance de la chaîne régulation de la vitesse, régulation de la tension du stator à thyristors et régulation de la vitesse en série et d’autres inconvénients courants sont que le moteur asynchrone du rotor d’enroulement a un anneau collecteur de courant et des balais, ils nécessitent un entretien régulier et les défauts causés par l’anneau du collecteur et les balais sont plus courants, associés à l’utilisation d’un grand nombre de relais et de contacteurs, ce qui entraîne une grande quantité de maintenance sur site et un taux de défaillance élevé du système de régulation de vitesse. De plus, les indicateurs techniques complets du système de régulation de vitesse sont insuffisants, ce qui ne permet plus de répondre aux exigences particulières de la production industrielle.
La large application de la technologie de régulation de vitesse à conversion de fréquence AC dans le monde industriel offre une nouvelle solution pour la régulation de vitesse des grues entraînées par des moteurs asynchrones AC dans une large gamme et de haute qualité. Il a un indice de régulation de vitesse haute performance, peut utiliser le moteur asynchrone à cage d’écureuil avec une structure simple, un travail fiable et une maintenance pratique, et est très efficace et économe en énergie, sa ligne de contrôle périphérique est simple, la charge de travail de maintenance est faible, la fonction de surveillance de la protection est parfaite et la fiabilité de fonctionnement est considérablement améliorée par rapport au système traditionnel de régulation de la vitesse AC. Par conséquent, l’utilisation de la régulation de la vitesse de conversion de fréquence AC est le courant dominant du développement de la technologie de régulation de la vitesse AC de la grue.
Après l’application de la technologie de régulation de vitesse de conversion de fréquence AC aux grues, par rapport au système de régulation de vitesse de résistance de chaîne de rotor de rotor de moteur asynchrone traditionnel largement utilisé sur le marché, elle peut apporter les avantages économiques significatifs suivants, la sécurité et la fiabilité :
(1) La grue utilisant la technologie de régulation de la vitesse de conversion de fréquence AC présente les avantages d’un positionnement précis en raison des caractéristiques mécaniques du moteur entraîné par le convertisseur de fréquence, et il n’y aura aucun phénomène que la vitesse du moteur changera également lorsque la charge de la grue traditionnelle change, ce qui peut améliorer la productivité des opérations de chargement et de déchargement.
(2) La grue à onduleur fonctionne en douceur, le démarrage et le freinage sont fluides, et les vibrations et l’impact de l’ensemble de la machine sont considérablement réduits lors de l’accélération et de la décélération pendant le fonctionnement, ce qui améliore la sécurité et prolonge la durée de vie de la partie mécanique de la grue.
(3) Le frein mécanique se déplace à basse vitesse du moteur, et le freinage du crochet principal et de la grande et de la petite voiture est complété par le frein électrique, de sorte que la durée de vie des plaquettes de frein du frein mécanique est considérablement prolongée et que les coûts d’entretien sont réduits.
(4) Le moteur asynchrone à cage d’écureuil avec une structure simple et une grande fiabilité est utilisé pour remplacer le moteur asynchrone à rotor d’enroulement, ce qui évite la défaillance du moteur endommagé ou incapable de démarrer en raison d’un mauvais contact causé par l’usure ou la corrosion de l’anneau collecteur et des balais.
(5) Le contacteur AC est considérablement réduit et le circuit principal du moteur réalise un contrôle sans contact, ce qui évite les dommages et la défaillance du moteur causés par l’action fréquente du contact du contacteur et les dommages au moteur causés par l’épuisement du contact.
(6) Le système de régulation de la vitesse de conversion de fréquence AC peut ajuster de manière flexible la vitesse de chaque engrenage et le temps d’accélération et de décélération en fonction des conditions du site, de sorte que la grue de conversion de fréquence peut fonctionner de manière flexible et avoir une bonne adaptabilité sur site.
(7) Le système de régulation de vitesse à conversion de fréquence AC est un système de régulation de vitesse à haut rendement, avec une efficacité de fonctionnement élevée et une faible perte de chaleur, de sorte qu’il économise beaucoup d’électricité par rapport à l’ancien système de régulation de vitesse.
(8) Le convertisseur de fréquence dispose de fonctions parfaites de protection, de surveillance et d’autodiagnostic, telles que combinées au contrôle PLC, ce qui peut considérablement améliorer la fiabilité du système de contrôle électronique de la grue de conversion de fréquence.
2 Caractéristiques de fonctionnement de la grue
(1) La grue doit avoir un couple de démarrage élevé, généralement supérieur à 150 % du couple nominal, si l’essai de surcharge et d’autres facteurs sont pris en compte, au moins 200 % du couple nominal doit être fourni pendant le processus d’accélération de démarrage.
(2) En raison de l’existence de freins mécaniques, afin de commuter en douceur le couple de sortie du convertisseur de fréquence et le couple de freinage du frein mécanique sans phénomène de crochets de glissement, la synchronisation de commande du signal de démarrage du convertisseur de fréquence et du signal d’action du frein mécanique doit être entièrement étudiée.
(3) Lorsque le mécanisme de levage tourne vers le bas ou que le mécanisme de translation ralentit brusquement, le moteur sera dans un état de production d’énergie régénérative, et son énergie doit être réinjectée du côté de l’alimentation électrique, et la façon de traiter cette partie de l’énergie renouvelable doit être discutée en fonction des différentes conditions du site.
(4) La charge du mécanisme de levage change radicalement lorsque l’objet de levage quitte ou touche le sol, et le convertisseur de fréquence doit être capable de contrôler en douceur cette charge d’impact.
3. Introduction au convertisseur de fréquence de grue
3.1 Fonctions et caractéristiques principales
Le convertisseur de fréquence de grue est un convertisseur de fréquence vectoriel haute performance spécialement conçu pour l’industrie du levage, qui est utilisé pour la régulation de vitesse en continu AC de divers mécanismes de levage, de tangage, de relevage, de chariots, de chariots, de pivotement et de grappin de grue.
Les principales fonctions et caractéristiques sont les suivantes :
(1) Contrôle et surveillance de la logique de verrouillage
Synchronisation précise des commandes pour l’ouverture et la fermeture du frein, garantissant la sécurité et la fiabilité du contrôle grâce à un retour d’information en temps réel sur l’état et à la compensation du couple de démarrage.
(2) Augmentation de la vitesse à faible charge (sous-crochet électronique)
La grue peut fonctionner à 2 fois la vitesse lorsque le crochet est vide ou à charge légère, ce qui améliore l’efficacité du chargement et du déchargement. La fonction d’augmentation de la vitesse de charge légère est principalement utilisée dans les grues de grandes hauteurs de levage : la vitesse est automatiquement augmentée lorsque le mécanisme de levage fonctionne sans charge pour raccourcir le temps afin d’améliorer l’efficacité du chargement et du déchargement ;
Réduit automatiquement la vitesse lors de charges lourdes pour assurer la sécurité de l’équipement et des personnes. Le convertisseur de fréquence juge la taille de la charge en fonction de la valeur moyenne du courant pendant une période de temps après le démarrage : lorsque la charge est lourde, le convertisseur de fréquence réduit automatiquement la fréquence de sortie ; Lorsque la charge est légère, le convertisseur de fréquence augmente automatiquement la fréquence de sortie.
(3) L’alimentation de la boucle de contrôle et l’alimentation de la boucle principale peuvent être contrôlées séparément, ce qui améliore la sécurité du débogage de l’utilisateur et facilite le diagnostic et la maintenance des pannes.
(4) Technologie de contrôle maître-esclave, d’équilibre de puissance et de synchronisation de la vitesse
Lorsque deux moteurs de grande puissance entraînent un mécanisme de levage à travers la connexion rigide du réducteur, la fonction d’équilibre de puissance de commande maître-esclave garantit que la puissance des deux moteurs est uniforme ; Lorsque le double mécanisme de levage soulève un objet lourd, la fonction de synchronisation de la vitesse de contrôle maître-esclave garantit que les deux mécanismes de levage sont soulevés de manière synchrone pour assurer la sécurité.
(5) Deuxième commande du moteur et fonction de commutation
Un convertisseur de fréquence peut stocker automatiquement deux ensembles de paramètres de moteur grâce à l’auto-apprentissage des paramètres et réaliser un contrôle vectoriel haute performance des deux ensembles de moteurs grâce à des instructions de commutation. Il est pratique de contrôler le système de transmission électrique et de réduire le coût des utilisateurs.
(6) Prend en charge les protocoles de communication PROFIBUS-DP et MODBUS en même temps, et prend en charge les protocoles de communication PROFIBUS-DP et MODBUS, qui peuvent réaliser la connexion de communication entre plusieurs convertisseurs de fréquence et automates.
(7) Surveillance de la vitesse dangereuse, arrêt rapide et protection contre la survitesse L’onduleur surveille la vitesse de fonctionnement du moteur en temps réel, lorsque la vitesse du moteur est supérieure à la vitesse maximale autorisée définie ou à la valeur d’écart de vitesse, l’onduleur envoie une alarme de défaut et arrête immédiatement la sortie, et le frein mécanique agit pour maintenir la grue dans un état sûr.
La fonction d’arrêt rapide offre aux utilisateurs les trois façons suivantes de choisir :
Méthode 1 : Stationnement des freins électriques ; Méthode 2 : Stationnement avec freinage électrique et freinage mécanique ; Méthode 3 : Stationnement des freins mécaniques.
(8) Compensation de pré-excitation et de pré-couple de démarrage
La fonction de pré-excitation consiste à mettre automatiquement en œuvre l’excitation CC sur le moteur avant de démarrer pour s’assurer que le moteur fournit rapidement le couple de démarrage, et à ajuster le temps d’excitation pour que le démarrage du moteur corresponde au temps de relâchement du frein mécanique afin d’éviter le phénomène de « crochet coulissant ».
(9) Détection de corde lâche
Évitez les opérations dangereuses causées par le dysfonctionnement de la fonction d’accélération de la charge légère lorsque le câble de la grue est détendu.
(10) Mode de fonctionnement de la grue - pratique et flexible
Selon les différents modes de fonctionnement de la grue, les utilisateurs disposent des options de mode de fonctionnement suivantes : mode joystick, mode télécommande, mode potentiomètre électrique, joystick gradué mode donné, télécommande hiérarchique donné mode, mode communication donné, etc.
3.2 Champ d’application
Le convertisseur de fréquence vectoriel de grue, avec d’excellentes performances de contrôle de couple, est largement utilisé dans les grues à conteneurs terrestres (STS), les grues à portique à conteneurs sur rail (RMG), les grues à portique à conteneurs sur pneus en caoutchouc (RTG), les grues à portique, les grues à portique de construction navale, les chargeurs de navires, les déchargeurs de navires, les tombereaux, les empileurs et les récupérateurs et d’autres types de machines portuaires, ainsi que toutes sortes de ponts ordinaires, de portiques, de grues à tour et de lève-poutres, de monteurs de ponts et d’autres machines de levage de levage, de relevage, de chariot à chariot, de machine de pivotement, Grab et d’autres institutions ont une régulation de vitesse en continu.
4 Sélection du convertisseur de fréquence
Ce qui suit est une explication détaillée du principe de sélection du convertisseur de fréquence du mécanisme de levage et de translation de la grue.
4.1 Mécanisme de levage
La capacité du convertisseur de fréquence doit être supérieure à la sortie requise par la charge, et le couple de démarrage requis par le mécanisme de levage est de 1,3 à 1,6 fois le couple nominal, compte tenu de l’exigence de surcharge de 125 %, son couple maximal doit être de 1,6 à 2 fois le couple nominal pour assurer son utilisation en toute sécurité. Pour les onduleurs qui traînent des moteurs de puissance égale, il peut fournir une capacité de surcharge allant jusqu’à 60 secondes et 150 % du couple nominal, de sorte que le coefficient de surcharge k = 2 / 1,5 = 1,33. Une fois la capacité de l’onduleur sélectionnée, la vérification du courant doit également être effectuée, à savoir :
ICN≥kIM
Dans l’équation, k - coefficient de correction de la forme d’onde du courant (1,05-1,1 pour le mode de modulation PWM)
ICN – Courant de sortie nominal du convertisseur de fréquence, A
IM - le courant nominal du moteur lorsque la fréquence d’alimentation est alimentée, A
La grue générale de gros tonnage dispose de deux mécanismes de levage indépendants, chacun d’entre eux étant entraîné par deux moteurs pour faire tourner leurs tambours de câble métallique respectifs, puis passe à travers la décélération à plusieurs étages et le crochet de levage du groupe de poulies mobiles. Afin d’améliorer les caractéristiques dynamiques et la capacité de sortie de couple élevée de la transmission à basse vitesse, chaque moteur adopte le contrôle de vitesse en boucle fermée avec encodeur d’impulsions. Le schéma de contrôle maître-esclave avec fonctions de contrôle de l’équilibre de puissance et de synchronisation de la vitesse fournies par le convertisseur de fréquence Zhongke est utilisé entre les deux convertisseurs de fréquence de chaque mécanisme de levage, ce qui permet de réaliser la distribution précise de l’équilibre du couple des deux moteurs et la synchronisation de la vitesse des deux mécanismes de levage.
4.2 Mécanisme de traduction
Le mécanisme de translation de la grue est divisé en un grand mécanisme de voiture et un mécanisme de chariot, et les deux mécanismes adoptent généralement plusieurs schémas de transmission de moteur. En raison du grand moment d’inertie du mécanisme de translation de la grue, afin d’accélérer le moteur pour avoir un couple de démarrage élevé, la puissance de sortie PM de l’arbre du moteur requise par le mécanisme de translation de la grue doit être composée de la puissance de charge Pj et de la puissance d’accélération Pa, à savoir :
PM≥Pj+Pa
Étant donné que le mécanisme de translation adopte la méthode générale de contrôle de fréquence en boucle ouverte U/f consistant à faire glisser plusieurs moteurs avec un seul convertisseur de fréquence, la formule suivante doit également être respectée lors de la sélection de la capacité du convertisseur de fréquence :
ICN≥knIM
Dans l’équation, k - coefficient de correction de la forme d’onde du courant (1,05-1,1 pour le mode de modulation PWM)
ICN – Courant de sortie nominal du convertisseur de fréquence, A
IM - le courant nominal d’un seul moteur dans l’alimentation à fréquence d’alimentation, A
n – le nombre de moteurs entraînés par un convertisseur de fréquence
Parce que dans le mode de contrôle de fréquence universel U/f en boucle ouverte « un à plusieurs » du convertisseur de fréquence, la fonction de protection de relais thermique électronique fournie par le convertisseur de fréquence ne peut pas réaliser la protection contre les surcharges d’un seul moteur, de sorte qu’un disjoncteur basse tension avec fonction de protection contre les surcharges thermiques est enfilé dans chaque circuit de moteur pour obtenir une protection contre les surcharges pour un seul moteur, et le signal de défaut du moteur est pris du contact auxiliaire du disjoncteur basse tension.
5 Traitement de l’énergie régénérative
Lorsque le mécanisme de levage entraîné par le convertisseur de fréquence entraîne la charge potentielle à abaisser ou que le mécanisme de translation ralentit rapidement et fonctionne sous le vent, le moteur asynchrone sera en état de production d’énergie régénérative. Les six diodes de rétroaction de l’onduleur convertissent l’énergie mécanique du mécanisme de transmission en énergie électrique et la renvoient au circuit CC intermédiaire, ce qui fait augmenter la tension aux deux extrémités du condensateur de stockage d’énergie. Si les mesures nécessaires ne sont pas prises, le convertisseur de fréquence déclenche la surtension lorsque la tension du condensateur de boucle DC atteint la valeur limite de protection.
Dans les variateurs techniques haute performance, il existe deux options pour le traitement de l’énergie renouvelable continue.
(1) Placez une résistance dans le circuit CC central pour permettre à l’énergie de régénération continue d’être consommée sous forme de chaleur à travers la résistance, ce qu’on appelle le freinage de puissance ;
(2) La méthode du redresseur régénératif est utilisée pour renvoyer de l’énergie renouvelable continue au réseau, ce qu’on appelle le freinage par rétroaction. Ce qui suit est une introduction détaillée à ces deux méthodes de freinage.
(1) Freinage assisté
Le freinage assisté est composé d’une unité de freinage et d’une résistance de freinage. Une fois que l’onduleur a réglé l’unité de freinage et la résistance de freinage, sa capacité de freinage dynamique dépend de la puissance admissible de la résistance de freinage.
(2) Freinage à rétroaction
Afin de réaliser l’énergie de production d’énergie régénérative du moteur à l’état de freinage vers le réseau électrique, le convertisseur côté réseau doit utiliser un convertisseur réversible. L’unité de freinage à retour d’énergie, son convertisseur côté réseau a la même structure que l’onduleur et adopte une carte d’identification de tension de réseau avec mode de contrôle PWM. En raison de l’utilisation de la technologie de contrôle PWM, la taille et la phase de la tension alternative du côté du réseau peuvent être contrôlées, de sorte que le courant d’entrée AC soit dans la même phase que la tension du réseau et proche de l’onde sinusoïdale, le facteur de puissance du système de transmission est supérieur à 0,9 et la capacité de retour du réseau est de 100 % lors du freinage par rétroaction, sans avoir besoin d’un autotransformateur.
La méthode de freinage assisté est simple à contrôler et peu coûteuse, mais l’effet d’économie d’énergie n’est pas aussi bon que le freinage par rétroaction. Bien que la méthode de freinage par rétroaction ait un bon effet d’économie d’énergie et puisse freiner en continu pendant une longue période, le contrôle est complexe et le coût est élevé. Il convient de noter que le freinage par rétroaction ne peut être utilisé qu’à une tension de réseau stable qui n’est pas sujette à la défaillance. Pour les grues alimentées par des fils de contact coulissants, une attention particulière doit être portée à la prévention de l’interruption du contact des balais de la ligne de contact coulissante, si cela ne peut pas être garanti, il est recommandé d’utiliser la méthode du frein de puissance pour assurer la fiabilité du frein de régulation de vitesse lorsque le mécanisme de levage continue de descendre.
