深圳市英威騰電氣股份有限公司

摘   要：相比傳統控制方式，采用變頻器控制方式的建筑升降機，不僅能避免電機在啟動和停止瞬間因輸出力矩不夠而產生的“溜鉤”現象，而且大大減小了機械系統之間的沖擊，同時也提高了運行過程中的平穩性和工作效率。本文以某公司采用英威騰CHF100A變頻器控制的建筑升降機為例，詳細分析了該建筑升降機的控制原理與電氣系統。
關鍵詞：建筑升降機    變頻器    沖擊    平穩性    效率

1、 引言
        隨著我國城市化進程的加快，建筑機械行業也迎來了其發展的黃金期。建筑提升機作為建筑施工必不可少的機械設備，產能逐年遞增。
        普通升降機的上升、下降、停機功能都是通過接觸器-繼電器控制來實現，而且速度不易控制、起停機瞬間沖擊大，對機械結構和機構的損壞較嚴重；運行速度不可調，影響施工企業效益，停車穩定性差。
        采用變頻控制，可實現施工升降機的啟動加減速、制動過程的無級調速，減小了起停機時電機對機械系統的沖擊，提高了施工升降機運行過程中的平穩性和舒適感，延長了施工升降機的使用壽命，極大地提高了工作效率。
        本文以某公司采用英威騰CHF100A變頻器控制的建筑升降機為例，詳細分析了該建筑升降機的控制原理與電氣系統。
2、 升降機參數與電氣系統
        升降機結構簡圖如圖1所示，最大起升重量為3.5T，其中最大載重量2T，自重1.5T，最高升降速度為35m/MIN，最大加速度為0.3G。

                     

        升降機電氣系統主要由主電路和控制電路組成，主電路電氣原理圖如圖2所示，控制電路電氣原理圖如圖3所示，抱閘控制電氣原理如圖4所示。
        電氣傳動部分由三臺異步電機組成，三臺電機由一臺CHF100A變頻器控制，其中每臺電機額定功率為11KW，額定頻率為50HZ，額定轉速為1390 R/MIN，額定電流為24A，變頻器額定輸出功率為45KW，制動電阻阻值為4歐姆、功率為30KW。
        為提高起停時電機輸出的扭矩，變頻器采用開環矢量控制模式，并配置制動單元與制動電阻。變頻器采用端子控制方式，通過帶有上升、停機、下降功能的手柄控制變頻器上升、停機、下降輸入信號。變頻器有兩路輸出繼電器RO1、RO2，其中RO1設置為故障輸出功能，RO2設置為變頻器輸出頻率檢測功能以控制電機制動器的抱閘接觸器。

                             

                                                                                 圖2：升降機主電路

                

                                                                                               圖3：控制電路

                                                        

                                                                                           圖4：抱閘制動電路

       當主電路空氣開關閉合時，在電路無故障情況下KM1吸合，主電路上電；在空氣開關QF3和QF4閉合的情況下，控制電路上電；中間繼電器KA1的狀態由變頻器輸出繼電器RO1控制，RO1A與RO1B之間為常閉觸點，只有在變頻器通電且發生故障的情況下RO1A與RO1B之間才斷開；控制電路上電時，KA1吸合，如果變頻器啟動按鈕觸發，則KM2吸合且自鎖，變頻器輸入電源由交流接觸器KM2控制；變頻器設置成端子控制方式，上升與下將命令由繼電器KD與KH控制，且KD與KH在電氣接線圖上形成互鎖，如此設計主要是考慮方便操作；在升降機工作中變頻器出現故障時，RO1A與RO1B之間斷開，KA1斷開，從而KM1斷開，變頻器輸入電路斷開，RO1A與RO1B之間重新閉合，如操作者再按下變頻器啟動按鈕ST1，則KM1重新吸合，變頻器重新上電，可查閱變頻器上一次故障及時排除故障，在故障沒有排除的情況下，即使重新觸發變頻器啟動按鈕ST1，啟動上升或下降開關，升降機也無法上升或下降。這樣，通過變頻器輸出繼電器與外圍電氣設計，使系統強制性的在安全范圍內工作，控制流程如圖5所示

                          

                                                                           圖5：控制流程

        抱閘控制繼電器KB通過變頻器輸出繼電器RO2控制，RO2A與RO2C之間為常開觸點。變頻器啟動且變頻器上升或下降端子接通時，變頻器直接以0.3HZ頻率啟動，且持續保持0.3S，0.3S后變頻器輸出頻率以設定的加速度上升，當變頻器輸出頻率達到0.31HZ時，RO2A與RO2C之間接通，抱閘控制繼電器KB吸合，電機制動器松閘，電機處于可運行狀態，如此設置目的是使升降機在上升或下降啟動時電機輸出足夠的扭矩防止“溜鉤“，同時也防止在上升啟動時電機沖擊機械系統而產生振動甚至損壞整個機械系統。
        當變頻器控制升降機在上升過程中減速時，變頻器處于第二象限工作狀態，當變頻器輸出頻率低于或等于0.31HZ時，RO2A與RO2C之間斷開，抱閘控制繼電器KB斷開，電機制動器立即抱閘。為保證抱閘穩定，變頻器輸出頻率繼續按設定的減速度下降，當輸出頻率為0.3HZ時，變頻器輸出直流制動電流，使電機提供100%的制動扭矩，且持續時間為1S，如此設置目的是為保證電機在低速至停機過程中具有足夠的扭矩防止“溜鉤“，同時也使升降機在上升過程中停機時不產生抖動，且能實現準確的定位。
        當變頻器控制升降機在下降過程中減速時，變頻器處于第四象限工作狀態，當變頻器輸出頻率低于或等于0.31HZ時，RO2A與RO2C之間斷開，抱閘控制繼電器KB斷開，電機制動器立即抱閘，為保證抱閘穩定，變頻器輸出頻率繼續按設定的減速值下降，當輸出頻率為0.3HZ時，變頻器輸出直流制動電流，使電機提供100%的制動扭矩，且持續時間為1S，如此設置目的是為保證升降機下降過程中電機在低速至停機過程中具有足夠的扭矩防止“溜鉤”，同時也使升降在下降過程中停機時不產生抖動，且能實現準確的定位。
        當運行過程中變頻器出現故障，如變頻器過流、電機過載等故障時，由控制電路將變頻器輸入電路立即切斷，RO2A與RO2C之間斷開，抱閘控制繼電器KB斷開，電機制動器立即抱閘，整個系統處于安全狀態，如此在整個系統處于非運行狀態時，電機制動器均處于抱閘狀態，保證了整個系統的高度安全；電機制動器抱閘與松閘控制流程如圖6所示。
                               

                                                                       圖6：抱閘與松閘

3 、變頻器設定參數值
        根據升降機電氣系統原理圖，為達到用戶的滿意程度，設定變頻器參數如下表所示：
 

4 、系統調試
        在確保主電路及控制電路接線正確的情況，系統開始上電調試。按照建筑提升機行業的實驗規則，將調試分為空載調試、1/2額定負載調試、額定負載調試及125%額定負載調試幾個階段。
        考慮到低頻轉矩問題，變頻器采取開環矢量控制模式，故調試前需對電機參數進行自學習。參數自學習有靜態與動態兩種。在負載及減速機無法脫開的情況下，需進行靜態參數自學習。鑒于該行業的機械特征，通常采取靜態參數自學習。自學習前必須正確輸入電機的銘牌參數（P2.01-P2.05），自學習后可檢測出電機的定子電阻、轉子電阻以及電機的漏感。電機的互感和空載電流調節規律如下：
        互感調節規律：1/2額定頻率運行時，變頻器輸出電壓需為190V左右，若偏低則適度提高互感值，反之亦反。額定頻率運行時，變頻器輸出電壓需為380V左右，若偏低則適度提高互感值，反之亦反。
        空載電流調節規律：空載電流一般為電機額定電流的1/3，小電機的空載電流占額定電流的比例會高一些，有的會達到50%~60%。
經現場調試驗證，該升降機在運行過程中，電機的松抱閘邏輯健全，沒有發生溜鉤現象，起停時無明顯的沖擊，在性能上完全達到用戶要求。

5 、結束語
        采用英威騰CHF100A變頻器，不僅使建筑升降機整個電氣系統的設計簡單、可靠，整個系統始終處于安全運行狀態，而且可以通過變頻器故障查詢功能迅速排除系統故障；在起停過程中，幾乎感覺不到機械系統之間的沖擊，大大提高了升降機運行過程中的平穩性和舒適感，同時也極大地提高了工作效率。
 

作者簡介：
唐匯敦    英威騰電氣股份有限公司技術支持工程師
胡  磊    英威騰電氣股份有限公司技術支持工程師

參考文件：
1. 《英威騰變頻器CHF100A產品說明書》
2. 《實用起重機電氣技術手冊》