台达产品在施工升降机上的应用(2)

2.4安全控制系统

安全控制系统在电路中设置了过载、断绳、短路、超速等安全开关，当运行中发生任何一种故障时，升降机立即自动停车。吊笼上各门均有限位开关，当任何一门未关闭或异常开启时，吊笼均不能启动或立即停止运行。每台吊笼均配备锥鼓限速器作为防坠安全装置，能有效地防止吊笼坠落。

3.施工升降机对电控系统的要求

安全是建筑施工的重中之重。对于施工升降机来说，最重要的标准就是安全，通常在施工升降机上采用防坠安全器。防坠安全器是施工升降机上重要的一个部件，要依靠它来消除吊笼坠落事故的发生，保证乘员的生命安全。工地上使用中的升降机都必须每三个月就要进行一次坠落试验。目前坠落实验是通过提高变频器输出频率，使电机驱动吊笼运行在模拟坠落的速度下，看防坠安全器是否动作。

吊笼启动和停止时平稳，不能溜钩，这就要求变频器和电机以及刹车部分的配合要做到天衣无缝。

根据施工升降机载重量的不同，目前常用电机常用规格为7.5～22kW。电机数量常为一台、两台或者三台。（图5、图6、图7）

图5 一台电机

图6 两台电机

图7 三台电机

根据电机数量的不同，不同厂家对于变频器的选择也有区别。当设备上使用多台电机时，变频器的选择有两种常见配置：

第一种是根据电机的数量来配置相当数量的变频器，变频器的功率与电机功率相当。例如当电机为三台，且每台电机功率为11kW时，可以选择三台11kW或者15kW变频器。此时厂家会要求三台变频器进行共直流母线的动作。

第二种配置是选择一台大功率变频器。例如，当电机为三台，且每台电机功率为11kW时，可选择一台45kW的变频器（变频器的功率=3×11kW×1.2，1.2为过载系数）。

根据刹车方式的不同，常用电机一般有两种：带电磁制动器的电机（图8）和锥形转子电机（图9）。带电磁制动器的电机通过电机尾部的电磁制动器来提供制动力，当制动器通电时，制动器打开，电机正常运行；当制动器失电时，制动器闭合，对电机轴端提供制动力。

锥形转子电机是一种定子内腔和转子外形都呈锥形的电动机。它具有停电自制动的能力：电动机运行时，锥形转子电动机的气隙磁场产生轴向磁拉力，压缩制动弹簧，使风扇制动轮与电机端盖上的制动环脱开，电机能自由转动。断电时，轴向磁拉力消失，转子在制动弹簧的推力下产生轴向移动，使风扇制动轮压紧制动环，产生摩擦力，迫使电机迅速停转并绑住转子，以防止起吊的重物下落，保障安全。

图8 带电磁制动器的电机

图9 锥形转子电机

4.台达方案

施工升降机的运行情况类似于电梯，当所传动的位能负载持续下降时，电机就会处于再生发电状态，负载的机械能就转化为电能回馈到变频器中，导致变频器内部直流回路中的电压持续升高。为了保证此时变频器和电机仍然能够正常运行，变频器需要选配合适的制动电阻（无内置制动单元的变频器需要选择外置制动单元），使内部多余的电压通过外部电阻放电，将回馈的直流回路的能量转化为热能消耗掉，避免直流侧电压无限制的升高而触发变频器的保护电路动作。我们在这里选用台达的C2000变频器。

考虑到刹车性能以及天气炎热时电阻的散热性能，刹车电阻规格的选择原则有两个方面的依据：等效电阻值保持在推荐最小电阻值，功率选择为推荐功率的2倍以上。

台达C2000变频器的主要特点包括：

1) V/F控制、无感测向量控制、FOC＋PG、转矩控制；

2) 同步电机和异步电机驱动一体化；

3) 全系列导入LCD面板，选配LED；

4) 内建高速总线接口CANopen及MODBUS；

5) 内建各种行业功能；

6) 长寿命设计于重要零件寿命侦测；

7) 独立风道的设计，PCB防护加强环境的适应性；

8) 全球安规兼容性CE UL cUL；

9) 9.30kW以下内置刹车单元；

10) 速度控制、位置控制、转矩控制；

11) 具备三个扩展槽： I/O、通讯口、PG卡；

12) 多种总线控制方式；

13) 标配RS485，接口方式 RJ45、SG端子；

14) 共直流母线；

15) 电机热保护；

16) 模块化设计，可拆卸的风扇、控制端子。

5.实测案例

5.1实测案例一

5.1.1 客户甲配置：台达VFD150C43A变频器、15kW电机（带电磁制动器）一台、制动电阻40Ω 2000W。

5.1.2 带电磁制动器的电机控制接线如图10所示。

图10带电磁制动器的电机控制接线图