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设工作不断加快推进,建筑行业的发展速度也在不断加快,在开展各项工程时,不免会用到起重机。因此,对这一机械设备做全面了解是十分必要的。本文主要探讨的是起重机变频器对于机上其他电气设备的影响,以期通过理论的研究让人们对这一机械设备有更多的了解。
关键词:起重机;变频器;电气设备
引言:
在当前,交流变频调速是应用比较广泛的,在起重机的各个构件都有应用。在应用的过程中,变频器整流电路、逆变电路是比较关键的,应用时采用的是半导体开关器件。因此,在应用时,无论是输入还是输出的电流,都有一定的高次谐波,而不是只含有基波成分。而在这一过程中产生的高次谐波,就会对设备的其他构件产生影响,这是毋庸置疑的。我们需要了解的是,会对哪些设备产生影响,影响有哪些,借此全面认识起重机变频器。而且在实际工作中,高次谐波对于机上其他电气设备带来的影响是不容忽视的,有时还会导致这些设备无法正常工作,或者在工作中出现误动作,这样一来,起重机整体性能就会受到影响,工作时,可靠度也会降低。无论是对于设备自身来说,还是对于操作的人来说,这无疑都是非常严重的影响。
一、影响分类
(一)电网电源波形畸变
要了解这一影响,需先明确起重机常用的变频器是什么。其常用的电压源型变频器,在实际工作时,采用的是整流电路,这是在输入电路这一侧,属于交-直流电源转换的。不过,其中的直流电压,在输出之前,是经过平滑电容滤波,属于一种后续电路。因此,可以说,这是一种充电电流。在这样的基础上,其存在内部阻抗,变频器供电电源容量以及输入电流的波形存在这样的关系:容量变大,波形变陡峭,此时,波形畸变就小。反之,则异然。这是波形畸变出现的原因以及基本表现。
一旦出现这一问题,影响的电气设备是比较多的,比如起重机的主电机,继电器等,这些都是机上非常重要的设备。但出现了波形畸变,则会导致这些设备过热,或者出现噪声以及振动,这是非常不利于设备运行的,可能导致其运行动作不准确,影响工作效率,严重的还会影响它们的使用寿命。
(二)无线电波干扰
这一影响也可以被称为无线电波噪声。现如今所使用的变频器,一般是通过PWM这种控制方式来发挥作用的。其经过逆变,变频器输出经过处理的脉冲波,这种脉冲波的波形是非常接近正弦波的。经过这样的处理之后,对电动机的运行大有裨益,能促使其平滑运行。除了这一优点,其还能减少以部分能量损失,因为运行比较平滑,因此电动机转速变化小,电流波动小。不过,需要注意的是,在采用这一控制方式时,需多加关注半导体开关器件,因为其在逆变电路中所进行的开关工作,是以相当高的频率进行的,一般大于4MHz。并且由上文可知,其中还存在高次谐波,其最高频率能达到20MHz。而后,在静电感应和电磁感性的影响之下,变为电波噪声。其包含两个方面的内容,第一,传导噪声;第二,辐射噪声。传导噪声在传播时,依靠的是电源导线,而对于辐射噪声来说,其会通过辐射到空中的电磁波、磁场,完成传播,这种传播是直接进行的。
其中,传导噪声影响边角恶劣,其实由于输出典雅高频脉冲造成的,一旦出现,会影响主电机,致使其出现老化问题。此外,会和机械轴发生共振,出现油膜放电,进而影响轴和轴承,一般会使其加速老化,提前损坏。且这种噪声会影响整体设备的运行,尤其是PLC工作。且会影响负荷限制器的工作精准度,使其出现更大的误差。此外,还会导致一些电气设备出现误动作的情况,比如电子式接近开关。而辐射电波主要影响的是无线对讲机。在工作的过程中,需要用到无线对讲机,这是通讯工作的重要设备,还有一些起重机有无线遥控器、司机室收音机等,这些都会受到干扰,让其工作性能下降。
(三)电动机问题
由于变频器的输出电压波形,并不是正弦波,因此,其在流过电动机时,也会有一些高次谐波,这就会影响电机的绕组、铁芯。当电机处于变频调速运行过程中,这些部位就会受到影响,因而出现振动、磁噪声。与此同时还会导致系统的振动变大。如果是普通电机,在安装时,冷却是依靠冷却风扇完成的,但是如果持续低速运行,也会导致其自身的冷却能力不足,进而让电机出现过热现象。
二、解决措施
明确了起重机变频器对机上其他电气设备的影响,就要找到解决办法。因此需要从系统设计配置这些方面入手,确保起重机的可靠性。
第一,针对波形畸变,可以从其出现的源头入手,在各机构交流进线的主回路处做改变,可串入扼流电抗器。做了这一转变之后,就能有效控制脉冲状电流波形的峰值,进而实现对其波形做改变的目标。此外,还涉及电抗器,在选择时也需多加注意,需以电压降的数值为主,比如其在5%,这种抗组器,就能在降低谐波方面发挥作用,可降低大约30%的高次谐波含油率。此外,可以着眼于一次和二次回路,在其中并接滤波器LC,这样一来,能有效吸收谐波。不过,需要注意的是,如果是普通起重机,那么不选择这一方法,因为成本比较高。还有一种方法虽然也能取得好的效果,但同样,成本较高。即工程型的PWM控制方式,其产生的高次谐波成分是非常小的,但就是成本高,且结构复杂,可适当选用。
第二,电磁干扰的防范。在起重机的变频器中,采用的是变频控制,有着设计控制容易,运行精度高,系统比较可靠稳定特点。在大多数其中集中都应用的是这种设备,不过从变频器出现的干扰现象来看,有着较多的不同。这主要是由于变频器本身就是一个大的干扰源。其自身会出现一定的电磁干扰,影响动力以及控制回路的运行。在其输入端和输出端,可以适当加设电抗器。此外,在电源进线和变频器输入侧间,可以应用电抗器串联。当具体供电活动开始时,可以很好地抑制电流高次谐波。这样一来,电源浪涌针对变频器的冲击变少,在这一基础上,三相电源本身存在的不平衡性就可以得到有效的改变。而且输入电源功率因数也会因此而增加。在控制回路这一方面,可以在安装变频器时,采用合理的抗干扰手段,比如在布线时弱电和强电分离,还要保持一定的距离。此外,不现实需要分散,防止变频器动力线平行于信号线。也可以在安装的过程中通过接地端子单独接地,这也能很好地解决这一问题。
第三,电机噪声防治措施。如果电机噪音大,可以提高变频器的载波频率或加装输出电抗器来改善变频器的输出波型,来减小电机噪音;但提高载波频率会导致IGBT发热量增大,减低额定输出电流。
第四,电机出现振动。电机在某一频率段出现振动,这是因为电动机及其连接的负载、安装基架等组成的机械系统的固有振荡频率刚好与此时运转所造成的振荡频率相等或很接近;可以采用变频器内部的频率跳跃功能,把此频率段跳过。
三、结束语
总而言之,变频器在起重机上的应用越来越广泛,技术也越来越成熟。其有着较多的优势,比如调速、控制性能等方面;但在使用时也需要全面认识这一项技术,比如一些负面影响,这样才能让其效果最大化的发挥。
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