电动机多功能节电保护器原理

电动机知识

电动机多功能节电保护器原理

平常电动机在轻载或空载状态下的工作效率是非常低的。电动机连续工作必须消耗一定的能量以提供磁场。当供给电动机的端电压恒定时，产生的磁通也保持恒定。在额定转速下，磁场消耗的能量保持恒定，与负载所需的转矩无关，支持负载转矩的能量大小取决于电磁转矩的大小。当负载转矩增加，转子的转速会稍微下降(转差率增大)，使得感应的转子电流上升以增加电磁转矩。相反，如果需要的负载转矩减少，转差率减少，转子电流下降，定子电流也相应下降。但在端电压恒定的情况下，定子提供磁场的电流在任何负载转矩条件下将保持恒定。结果是感应电机的效率随负载的减少而降低。

一般电机始终在额定条件下运行的情况很少。我们选择的电机其标称均高于驱动负载时最大需求。当输入额定电压时即使满负荷运行也有节电空间。此时，驱动的负载一般也不是恒定不变的。而选择的电机大小必须满足其最大负荷时的需求，尽管最大负荷只是间断出现，其他时间负荷要小得多。由于电机产生的转矩与供电电压的平方成正比，降低端电压将减少转矩。降低电压实际上是降低了电机的额定输出功率。也意味着所需磁场能量的减少。利用这一原理。鑫科的电动机多功能节电保护器可以在从空载至多数负载情况下保持恒定的电机效率。它采用智能化的微处理器控制，无需人工调节。在轻负载的情况下电机的电压自动降至最低需求，而转速保持恒定，因此降低了不必的损耗。如果负载增加，电压将自动上升以防止电机失速。

通过闭环反馈系统控制，其感应电路比较通过电机的电压和电流波形。由于是电感电路，电压和电流波形存在时间差，

负载越轻，电流波形的滞后越大。电流相对于电压的滞后关系 同的负荷条件下，和电动机多功能节电保护器连续监测电机电压电流之间的相位角,依据负荷的变化改变相位角。它通过使用晶闸管半导体开关元件来切削电压而进行控制。晶闸管允许电源电压正半周和负半周的一部分供给电机。 〃节能给电机行业带来的机遇 〃交流电机变频调速器的应用分析 〃变频器基频设置参数的概念

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随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。在电子技术飞速发展的今天，起重机与电子技术的结合越来越紧密，如采用PLC取代继电器进行逻辑控制，交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻的调速方式等。在选型对比基础上，本项目电动机调速装置采用了先进的变频调速方案，变频器最终选型为ABB变频器ACS800，电动机选用专用鼠笼变频电动机。在众多交流变频调速装置中，ABB变频器以其性能的稳定性，选件扩展功能的丰富性，编程环境的灵活性，力矩特性的优良性和在不同场合使用的适应性，使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。ACC800变频器是ACS800系列中具有提升机应用程序的重要一员，

它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导，自定义编程，DTC控制等，非常适合作为起重机主起升变频器使用。本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27台桥式起重机变频调速控制系统，详细介绍ACC800变频器在起重机主起升中的应用。

1DTC控制技术 DTC（直接转矩控制，DirectTorqueControl）技术是ACS800变频器的核心技术，是交流传动系统的高性能控制方法之一，它具有控制算法简单，易于数字化实现和鲁棒性强的特点。其实质是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下建立异步电动机空间矢量数学模型，通过测量三相定子电压和电流（或中间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值，并与给定转矩和磁链进行比较，开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比较器的输出选择合适的逆变器电压矢量（开关状态）。定子给定磁链和对应的电磁转矩的实际值，可以用定子电压和电流测量值直接计算得到。在计算中，只需要一个电动机参数―――定子电阻，这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定向控制（矢量控制）形成了鲜明对比，极大地减轻了微处理器的计算负担，提高了运算速度

。直接转矩控制结构较为简单，可以实现快速的转矩响应（不大于5ms）。

2防止溜钩控制

作为起重用变频系统，其控制重点之一是在电动机处于回馈制动状态下系统的可靠性（\回馈\是指电动机处于发电状态时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能），尤其需要引起注意的是主起升机构的防止溜钩控制。溜钩是指在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态出现下滑的现象。

电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电）

需要的时间大约为016s（视起重机型号和起重量大小而定），变频器如过早停止输出，将容易出现溜钩，因此变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率，以免发生\

过流\而跳闸的误动作。

防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流制动励磁功能。零速全转矩功能，即变频器可以在速度为零的状态下，保持电动机有足够大的转矩，从而保证起重设备在速度为零时，电动机能够使重物在空中停止，直到电磁制动器将轴抱住为止，以防止溜钩的发生。直流制动励磁功能，即变频器在起动之前自动进行直流强励磁，使电动机有足够大的起动转矩，维持重物在空中的停止状态，以保证电磁制动器在释放过程中不会发生溜钩。

3系统硬件配置

梅钢冷轧桥式起重机上应用的ACS800变频器调速系统由电控柜，大小车变频控制柜，起升变频控制柜，联动控制台等组成。主起升采用1台ACC800变频器驱动1台起升专用电动机，并在电动机轴尾安装1台速度编码器，做速度反馈用。

该速度编码器用来提高低速状态下电动机模型的速度和转矩计算精度，保证转矩验证，开闭闸等功能。主起升采用斩波器加制动电阻实现制动功能，斩波器与制动电阻串联后接入变频器整桥与逆变桥之间的直流回路中，并由变频器根据中间直流回路电压高低控制斩波器接通与否（即控制制动电阻的投切）。变频器配有RPBA201接口卡件，提供标准的Profibus2DP现场总线接口，用于与PLC通信控制，并接收PLC发来的开，停车命令和速度设定值等控制参数。

4起升变频器功能参数设置

ABB变频器在出厂时，所有功能码都已设置。 但是，起重机变频调速系统的要求与工厂设定值不尽相同，所以，ACC800中一些重要的功能参数需要重新设定。

（1）起动数据（参数组99）

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