Aplicación del variador de frecuencia en el sistema de control de grúas

I. Introducción

La grúa, como equipo indispensable en la producción industrial y la logística, tiene un impacto directo en la eficiencia y la seguridad de la producción. Los sistemas tradicionales de control de velocidad para grúas presentan numerosas desventajas, como una regulación deficiente, un alto consumo de energía y una gran carga de mantenimiento. Con el desarrollo de la tecnología de electrónica de potencia, los variadores de frecuencia se utilizan cada vez más en grúas, aportando nuevas soluciones para su control.

II. Las deficiencias del sistema tradicional de control de velocidad de la grúa

Los métodos tradicionales de control de velocidad de grúas, como el control de velocidad mediante resistencias en motores de inducción de rotor bobinado, el control de velocidad mediante regulación de voltaje del estator mediante tiristores y el control de velocidad en cascada, comparten algunas desventajas. Los motores de inducción de rotor bobinado cuentan con anillos colectores y escobillas, que requieren mantenimiento regular, y las fallas causadas por estos componentes son relativamente comunes. Además, el uso extensivo de relés y contactores aumenta la carga de trabajo de mantenimiento in situ, lo que resulta en una mayor tasa de fallas en el sistema de control de velocidad. Además, el rendimiento técnico general del sistema de control de velocidad es deficiente, incumpliendo los requisitos de control de velocidad de grúas en la producción industrial moderna.

ⅲVentajas de la frecuencia drive aplicación en grúa

1. Prolongación de la vida útil del freno mecánico: El freno mecánico funciona a baja velocidad del motor, y el frenado del gancho principal, el pórtico y el carro se completa mediante frenado eléctrico, por lo que la vida útil de las pastillas de freno del freno mecánico se extiende enormemente y el costo de mantenimiento se reduce.
2. Posicionamiento preciso: Las características mecánicas del motor accionado por el variador de frecuencia son robustas y ofrecen la ventaja de un posicionamiento preciso. La velocidad del motor no varía con la carga de la grúa tradicional, lo que mejora la productividad de las operaciones de carga y descarga.
3. Reduce la vibración y el impacto de toda la máquina: la grúa de frecuencia variable funciona sin problemas, la elevación y el frenado son suaves, la vibración y el impacto de toda la máquina se reducen significativamente durante la operación, se mejora la seguridad y se extiende la vida útil de la parte mecánica de la grúa.
4. Ahorro de energía: el sistema de control de velocidad de frecuencia variable de CA es un sistema de control de velocidad de alta eficiencia, con alta eficiencia operativa y pequeña pérdida de calor, por lo que ahorra mucha electricidad en comparación con el antiguo sistema de control de velocidad.
5. Mejora de la fiabilidad: Al sustituir los motores de inducción de rotor bobinado por motores de jaula de ardilla, con una estructura más sencilla y mayor fiabilidad, se elimina el riesgo de daños en el motor o fallos de arranque debido a un contacto deficiente causado por el desgaste o la corrosión de los anillos colectores y las escobillas. Además, se reduce significativamente el uso de contactores de CA, lo que permite un control sin contacto del circuito principal del motor. Esto evita el problema de las frecuentes acciones de los contactores que provocan la quema de los contactos y, consecuentemente, daños en el motor.

4. Funciones y características principales de la frecuencia de la grúa drive

1. Control y monitoreo de la lógica de freno: control preciso de la apertura y cierre del freno, a través de la retroalimentación del estado del freno en tiempo real y la compensación de pre-torque de arranque, para garantizar la seguridad y confiabilidad del control.
2. Aceleración con carga ligera (gancho secundario electrónico): La grúa puede operar al doble de velocidad cuando el gancho está vacío o con carga ligera, lo que mejora la eficiencia de carga y descarga. El variador de frecuencia puede determinar el tamaño de la carga según el valor promedio de la corriente después de un tiempo y ajustar automáticamente la frecuencia de salida.
3. Fuente de alimentación de control independiente: la fuente de alimentación del circuito de control y la fuente de alimentación del circuito principal se pueden controlar por separado, lo que mejora la seguridad de los usuarios durante la depuración y facilita el diagnóstico de fallas y el mantenimiento.
4. Múltiples modos de operación: proporciona a los usuarios modo joystick, modo de control remoto, modo de potenciómetro eléctrico y otros modos de operación para elegir, conveniente y flexible.
5. Función de control maestro-esclavo: incluye tecnología de equilibrio de potencia y sincronización de velocidad, para garantizar que la salida de dos motores sea uniforme o que dos mecanismos de elevación estén sincronizados para levantar, lo que garantiza la seguridad.
6. Compensación de pre-torque de arranque y pre-excitación: La excitación de CC se aplica automáticamente al motor antes de arrancar para garantizar que el motor proporcione rápidamente el par de arranque, y el tiempo de excitación se ajusta para hacer que el motor arranque en coordinación con el tiempo de liberación del freno mecánico, para evitar así el fenómeno de “gancho”.
7. Detección de cuerda floja: para evitar una operación insegura causada por el mal funcionamiento de la función de velocidad de elevación de carga liviana cuando la cuerda de la grúa está floja.
8. Función de protección de seguridad: El inversor monitoriza la velocidad de funcionamiento del motor en tiempo real. Cuando la velocidad del motor supera la velocidad máxima permitida o el valor de desviación de velocidad, el inversor emite una alarma de fallo y detiene inmediatamente la producción. El freno mecánico se activa para garantizar la seguridad de la grúa. También ofrece tres opciones de parada rápida: parada con frenado eléctrico, parada con frenado eléctrico y mecánico combinado, y parada con frenado mecánico.

Ⅴ. Selección de frecuencia drive

1. Mecanismo de desplazamiento: El mecanismo de desplazamiento de la grúa presenta un alto momento de inercia, lo que requiere un par de arranque significativo del motor para acelerar. Para un método general de control de frecuencia de lazo abierto U/f, donde un inversor acciona varios motores, la capacidad del inversor debe cumplir con las fórmulas pertinentes. Además, se deben insertar interruptores automáticos de baja tensión con protección contra sobrecarga térmica en serie en cada circuito del motor para protegerlos individualmente.
2. Mecanismo de elevación: La capacidad del inversor debe ser mayor que la potencia requerida por la carga. El mecanismo de elevación requiere un par de arranque elevado y, considerando los requisitos de sobrecarga, el coeficiente de sobrecarga del inversor debe seleccionarse razonablemente.

GK900H Aplicación de GTAKE en el campo de las grúas

Entre los muchos productos de accionamiento de frecuencia adecuados para equipos de elevación, la serie GTAKE GK900H Accionamientos de motores de CA Destaca especialmente para equipos de elevación. Esta serie abarca rangos de potencia de 380 a 440 V, de 0.75 kW a 1000 kW, satisfaciendo así los requisitos de potencia de diversas especificaciones de equipos de elevación. Ofrece múltiples modos de control, como control V/Hz, SVC y FOC, lo que permite una adaptación flexible a diferentes condiciones de operación. En cuanto a la compatibilidad con encoders, incluye incremental, UVW, Resolver y de valor absoluto, lo que garantiza una retroalimentación precisa de la velocidad y la posición del motor.

La serie GK900H ofrece importantes ventajas en rendimiento: un par de arranque del 200 % a 0 Hz garantiza un arranque suave para equipos de alto rendimiento; la precisión del control de par alcanza el ±5 %, con un tiempo de respuesta inferior a 5 ms, lo que proporciona un control preciso de la carga. La precisión del control de velocidad es del ±0.02 %, con un rango de ajuste de 1:1000, lo que mantiene una velocidad estable bajo diversas cargas.

En cuanto a la protección de seguridad, además de las protecciones estándar comunes, como sobrecorriente, subtensión y sobretensión, también existen protecciones especializadas para grúas, como fallo de freno, deslizamiento de freno y pérdida de sustentación. Asimismo, características como las macrofunciones multiactuador, la antivibración inteligente y el ajuste adaptativo de carga/velocidad mejoran la eficiencia operativa y la seguridad de las grúas, proporcionando una solución fiable de variadores de frecuencia para la industria de la elevación.