探究变频调速对起重机的影响及对策

2018-12-28何娟

数码设计 2018年5期

关键词：起重机变频谐波

何娟*

（银川科安特起重机制造有限公司，宁夏银川，750001）

引言

在交流调速技术中，变频调速技术是一种效率很高的技术，其具有外围控制线路简单、运行可靠性高、保护监测功能完备、维护工作量小等特点，在很多方面都优于传统的交流调速系统。

1 变频调速对起重机的影响

1.1 变频调速的优点

1.1.1 调速范围大，性能好

起动机中的变频器内部有专门的模块化设计，因此其环境适应性较强、集成度高，伺服响应优良。起重机的调速系统实现了闭环控制，增强了调速的可靠性和防失速能力，提高了限速能力。

1.1.2 明显改善结构受力状态

变频器是一种软启动和软停止技术。应用于吊车速度控制系统时，起动机的起动和制动都是稳定的，对钢结构和传动结构的影响减小。数据表明，变频技术在起重机调速系统中的应用明显改善了起重机的结构受力状态。

1.1.3 结构简单，易维护

起重机变频调速系统的设计是合理的。具有过电流保护和接地保护功能，采用独立控制柜。具有简单的外观结构和自诊断功能。它保证了控制和保护动作的可靠性和准确性，并且易于修复。

1.2 变频调速对机上其它电气设备的影响

1.2.1 对电源的影响

电压源变频器通常用于起重机上。整流器电路的直流电压是在滤波被平滑电容器过滤后输出到后续电路的。电源的电流实际上是平滑电容器的充电电流。由于内部阻抗，逆变器的电源容量越大，输入电流的波形越陡，输入电压波形畸变越小;电源供应越小，电流波形越慢，电压波形畸变越大。电源电流和电压波形畸变会产生过热、噪声和振动的主要电机、制动推杆电机、接触器、继电器、直流电源等，影响其使用寿命和运行精度。

1.2.2 对变压器的影响

在高次谐波电压作用下，变压器将产生集肤效应和近距离效应。增加的铜消耗是在绕组中引起的，同时增加了铁的消耗。综合效果是使变压器温度升高，影响绝缘能力，降低容量裕度。谐波也可能引起变压器绕组和线间电容的共振，导致磁心通量饱和或倾斜，产生噪声。

1.2.3 对电机的影响

变频器产生的谐波会引起电机的额外加热，导致电机的额外温升，电机也经常被降级。由于输出波形失真，电机的重复峰值电压增加，电机的绝缘受到影响，谐波也会引起电机的转矩脉动和噪声的增加。

1.2.4 对保护电器的影响

谐波可以改变保护继电器的工作特性，这与继电器的设计特点和原理有关。当谐波失真发生时，基于采样数据或零交叉工作的数字继电器容易产生误差。高次谐波会导致过流、电压、距离、周波等继电器，造成误操作和误操作的影响，使保护装置失灵，动作不稳定。电弧抑制线圈通常不能将电弧引入电弧抑制室，从而使开关设备不能正常地断开电路。因此，当谐波过大时，往往会导致一些非保险丝开关跳脱，并在某些开关中容易地将一些电熔丝(保险丝)熔断。

1.3 外界干扰对变频调速系统的影响

起重机的变频调速系统通常由PLC控制。外部变频器系统的影响主要在于变频器和PLC控制系统的干扰。变频器的干扰主要是由电网谐波干扰引起的。电网中有许多谐波源，如各种整流设备、交流和直流开关设备、电子电压调整设备、非线性负载和照明设备等。这些负载导致电网电压和电流波形畸变，对电网中的其他设备造成有害干扰。逆变器的电源被受污染的交流电网干扰。如果没有处理，电网的噪声会通过电网的电源电路干扰变频器。电源对逆变器的干扰主要包括过电压、欠压、瞬时断电、喘振、跌落、峰值电压脉冲和射频干扰。第二，共模干扰可以通过变频器的控制信号线干扰变频器的正常工作。变频控制系统周围的强电磁噪声也会干扰变频控制系统的微弱信号，如6kV以上的高压和无线通信设备的信号源。

2 变频调速系统抑制干扰及抗干扰的措施

2.1 隔离

隔离是指干扰源与电路中易受攻击的部分之间的连接，使其不产生电力。隔离通过传导而造成的干扰具有良好的影响：

（1）变频系统的电源是独立于其他设备的电源供应，或隔离变压器安装在变频器和其他电器的输入端，谐波电流被切断。

（2）将电源线的接地与控制线的接地分开，切断通过普通接地线传播干扰的方式。电厂的接地端子和控制装置的接地端子分别连接到不同的接地极，每个接地端子都有独立的接地装置。

2.2 滤波设置

滤波器的功能是通过电源线抑制传感器对电源和电机的干扰信号。为了减少电磁噪声和损耗，可以在逆变器的输出端设置输出滤波器。为了减少对电源的干扰，可以在逆变器的输入端连接合适的反应器或谐波滤波器。滤波器的组成必须是LC型，吸收谐波，增加电源和负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。如果线路中有敏感的电子设备，可以在电源线上设置电源噪声滤波器，以避免传导干扰。

2.3 接地

接地是避免噪声与防比干扰的关键手段，需要留意下列两点:

（1）变频器使用一种特殊的接地线，接地线用粗短的线接地。与其他电气设备相邻的地线必须与逆变器分开。电源部分的接地和控制部分的接地必须分开。

（2）变频器的接地方式有几种接地方式，单点接地和母线接地。应根据具体情况采用，不应因接地不良而干扰设备。单点接地是指电路或设备中的一个单点，只有一个物理点被定义为连接位置，且性能较好。多点接地意味着设备中的每个连接位置直接连接到最近的连接位置，并且性能良好。混合接地是基于信号频率和接地线长度，系统采用单点连接。与多点接地共享地面的方法。