Anwendung des Frequenzantriebs im Kransteuerungssystem

I. Einleitung

Krane sind unverzichtbare Geräte in der industriellen Produktion und Logistik. Ihre Leistung beeinflusst die Produktionseffizienz und -sicherheit direkt. Herkömmliche Geschwindigkeitsregelungssysteme für Kräne haben viele Nachteile, wie z. B. eine schlechte Geschwindigkeitsregelung, einen hohen Energieverbrauch und einen hohen Wartungsaufwand. Mit der Weiterentwicklung der Leistungselektronik werden Frequenzumrichter zunehmend in Kränen eingesetzt und eröffnen neue Lösungen für die Kransteuerung.

II. die Mängel des herkömmlichen Krangeschwindigkeitskontrollsystems

Herkömmliche Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung von Kränen, wie die Widerstandsdrehzahlregelung in Asynchronmotoren mit gewickeltem Rotor, die Drehzahlregelung mittels Thyristor-Statorspannungsregelung und die Kaskadendrehzahlregelung, weisen einige gemeinsame Nachteile auf. Asynchronmotoren mit gewickeltem Rotor verfügen über Schleifringe und Bürsten, die regelmäßig gewartet werden müssen. Störungen durch diese Komponenten sind relativ häufig. Der umfangreiche Einsatz von Relais und Schützen erhöht zudem den Wartungsaufwand vor Ort, was zu einer höheren Ausfallrate des Drehzahlregelsystems führt. Darüber hinaus ist die technische Gesamtleistung des Drehzahlregelsystems unzureichend und erfüllt nicht die Anforderungen an die Geschwindigkeitsregelung von Kränen in der modernen Industrieproduktion.

ⅢVorteile der Frequenz Antrieb Anwendung in Kran

1. Verlängerung der Lebensdauer der mechanischen Bremse: Die mechanische Bremse arbeitet bei niedriger Motordrehzahl und das Bremsen des Haupthakens, des Portalkrans und der Laufkatze wird durch elektrisches Bremsen ergänzt, sodass die Lebensdauer der Bremsbeläge der mechanischen Bremse erheblich verlängert und die Wartungskosten gesenkt werden.
2. Präzise Positionierung: Die mechanischen Eigenschaften des vom Frequenzumrichter angetriebenen Motors sind hart und bieten den Vorteil einer präzisen Positionierung. Es kommt nicht zu Drehzahländerungen des Motors bei Laständerungen eines herkömmlichen Krans, was die Produktivität beim Be- und Entladen verbessern kann.
3. Reduzieren Sie die Vibrationen und Stöße der gesamten Maschine: Der Kran mit variabler Frequenz läuft reibungslos, das Heben und Bremsen erfolgt sanft, die Vibrationen und Stöße der gesamten Maschine werden während des Betriebs erheblich reduziert, die Sicherheit wird verbessert und die Lebensdauer des mechanischen Kranteils verlängert.
4. Energieeinsparung: Das AC-Drehzahlregelungssystem mit variabler Frequenz ist ein hocheffizientes Drehzahlregelungssystem mit hoher Betriebseffizienz und geringem Wärmeverlust, sodass es im Vergleich zum alten Drehzahlregelungssystem viel Strom spart.
5. Verbesserte Zuverlässigkeit: Durch den Ersatz von Asynchronmotoren mit gewickeltem Rotor durch Käfigläufermotoren mit einfacherer Struktur und höherer Zuverlässigkeit wird das Risiko von Motorschäden oder Startstörungen aufgrund von schlechtem Kontakt durch Verschleiß oder Korrosion der Schleifringe und Bürsten eliminiert. Darüber hinaus wird der Einsatz von AC-Schützen deutlich reduziert, was eine berührungslose Steuerung des Motorhauptstromkreises ermöglicht. Dadurch wird das Problem häufiger Schützbetätigungen vermieden, die zu verbrannten Kontakten und anschließenden Motorschäden führen.

Ⅳ. Hauptfunktionen und Eigenschaften der Kranfrequenz Antrieb

1. Steuerung und Überwachung der Bremslogik: Präziser Zeitpunkt für die Steuerung des Öffnens und Schließens der Bremse durch Echtzeit-Rückmeldung zum Bremsstatus und Kompensation des Startdrehmoments, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Steuerung zu gewährleisten.
2. Beschleunigung bei geringer Last (elektronischer Sekundärhaken): Der Kran kann bei leerem Haken oder geringer Last mit doppelter Geschwindigkeit laufen, um die Be- und Entladeeffizienz zu verbessern. Der Frequenzumrichter kann die Lastgröße nach einer gewissen Zeit anhand des durchschnittlichen Stromwerts beurteilen und die Ausgangsfrequenz automatisch anpassen.
3. Unabhängige Steuerstromversorgung: Die Steuerstromversorgung und die Hauptstromversorgung können separat gesteuert werden, was die Sicherheit der Benutzer beim Debuggen verbessert und die Fehlerdiagnose und Wartung erleichtert.
4. Mehrere Betriebsmodi: Bietet Benutzern die Möglichkeit, bequem und flexibel zwischen Joystick-Modus, Fernbedienungsmodus, elektrischem Potentiometermodus und anderen Betriebsmodi auszuwählen.
5. Master-Slave-Steuerungsfunktion: einschließlich Leistungsausgleichs- und Geschwindigkeitssynchronisierungstechnologie, um sicherzustellen, dass die Leistung zweier Motoren gleichmäßig ist oder zwei Hebemechanismen zum Heben synchronisiert werden, wodurch die Sicherheit gewährleistet wird.
6. Vorerregung und Kompensation des Startvordrehmoments: Vor dem Start wird automatisch eine Gleichstromerregung auf den Motor angewendet, um sicherzustellen, dass der Motor schnell das Startdrehmoment bereitstellt. Außerdem wird die Erregungszeit so eingestellt, dass der Motorstart mit der Freigabezeit der mechanischen Bremse koordiniert ist, um das „Haken“-Phänomen zu vermeiden.
7. Schlaffseilerkennung: Zur Vermeidung eines unsicheren Betriebs aufgrund einer Fehlfunktion der Hubgeschwindigkeitsfunktion für leichte Lasten bei schlaffem Kranseil.
8. Sicherheitsschutzfunktion: Der Wechselrichter überwacht die Motordrehzahl in Echtzeit. Überschreitet die Motordrehzahl die eingestellte maximal zulässige Drehzahl oder den Drehzahlabweichungswert, gibt der Wechselrichter einen Fehleralarm aus und stoppt die Leistung sofort. Die mechanische Bremse greift ein, um den Kran in einem sicheren Zustand zu halten. Er bietet außerdem drei Schnellstoppoptionen: elektrischen Bremsstopp, kombinierten elektrischen und mechanischen Bremsstopp und mechanischen Bremsstopp.

5. Auswahl der Frequenz Antrieb

1. Fahrwerk: Das Fahrwerk des Krans hat ein hohes Trägheitsmoment, das zur Beschleunigung ein hohes Anlaufdrehmoment vom Motor erfordert. Für eine allgemeine U/f-Frequenzumrichterregelung, bei der ein Wechselrichter mehrere Motoren antreibt, muss die Wechselrichterkapazität den entsprechenden Formeln entsprechen. Zusätzlich sollten Niederspannungs-Leistungsschalter mit thermischem Überlastschutz in Reihe in jeden Motorstromkreis geschaltet werden, um einen Überlastschutz für die einzelnen Motoren zu gewährleisten.
2. Hubmechanismus: Die Kapazität des Wechselrichters muss größer sein als die von der Last benötigte Leistung. Der Hubmechanismus erfordert ein hohes Anlaufdrehmoment. Unter Berücksichtigung der Überlastanforderungen sollte der Überlastkoeffizient des Wechselrichters angemessen gewählt werden.

GK900H Anwendung von GTAKE im Kranbereich

Zu den zahlreichen Frequenzantriebsprodukten, die für Hebezeuge geeignet sind, gehört die GTAKE GK900H-Serie von AC-Motorantriebe Für Hebezeuge zeichnet sich diese Serie durch einen Leistungsbereich von 380 bis 440 V und 0.75 kW bis 1000 kW aus und erfüllt damit die Leistungsanforderungen verschiedener Hebezeugspezifikationen. Sie bietet verschiedene Steuerungsmodi wie V/Hz-Steuerung, SVC und FOC und ermöglicht so eine flexible Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen. Die Encoder-Unterstützung umfasst Inkremental-, UVW-, Resolver- und Absolutwert-Encoder und gewährleistet so eine präzise Rückmeldung von Motordrehzahl und -position.

Die GK900H-Serie bietet erhebliche Leistungsvorteile: Ein Anlaufdrehmoment von 200 % bei 0 Hz gewährleistet einen reibungslosen Start von Schwerlastgeräten; die Drehmomentregelungsgenauigkeit erreicht ±5 % bei einer Reaktionszeit von weniger als 5 ms und ermöglicht so eine präzise Lastregelung. Die Drehzahlregelungsgenauigkeit beträgt ±0.02 % bei einem Einstellbereich von 1:1000 und sorgt so für eine stabile Drehzahl bei unterschiedlichen Belastungen.

In puncto Sicherheitsschutz gibt es neben den üblichen Standardschutzfunktionen wie Überstrom, Unterspannung und Überspannung auch spezielle Schutzfunktionen für Krananwendungen, darunter Bremsversagen, Bremsschlupf und Blockieren. Darüber hinaus erhöhen Funktionen wie Makrofunktionen für mehrere Aktuatoren, intelligenter Anti-Shake-Schutz und adaptive Last-/Geschwindigkeitsanpassung die Betriebseffizienz und Sicherheit von Kränen und bieten eine zuverlässige Frequenzumrichterlösung für die Hebebranche.