引言

起重機是在一定范圍內垂直提升和水平搬運重物的多作用起重設備。橋式起重機的類型包括橋式起重機、特種起重機、門式起重機、裝卸橋等。動臂起重機包括汽車起重機、輪胎起重機、履帶式起重機、塔式起重機、門座起重機、浮式起重機和鐵路起重機，起重機是現代高層施工中必不可少的施工設備。特別是在建筑施工，裝卸貨物中擔任了極其重要的任務，對于保證施工工期和安全，降低施工成本，提高效率，減輕勞動強度起著不可代替的作用。

國產建筑機械制造工藝水平不斷提高，隨著變頻器在起重機上的廣泛應用，舒適性和安全性也越來越成熟，為國產建筑機械走向國際化奠定了基礎。

變頻調速原理

變頻調速的基本原理是根據交流電動機轉速關系得出的，交流電動機轉速關系為:

n=60f1(1-s)/p

式中 n--電動機轉速;

f1--供電頻率;

p-電動機的極對數;

s--滑差率，s=(n1-n)/n1

n--電動機同步轉速。

由上式可知，若均勻地改變定子供電頻率f，就可以平滑地改變電動機的同步轉速，實現調速運行。

在起重機的變頻調速系統中，一臺變頻器帶動電動機，所以采用開環形式的U/f、矢量控制及閉環控制。即根據所生電動機的轉速，適當地按照工頻電源的頻率，而頻率的變化必然會引起電動機磁通的變化。為了充分利用電動機的鐵心，保持磁通恒定，就要使電壓和頻率的比值保持恒定(U1/f1=CΦm=常數)。采用U/f控制的變頻器控制電路結構簡單，成本低，多用于對精度要求不高的通用變頻器。

起重機的PLC變頻調速控制系統

起重機的變頻調速控制系統原理如圖4-1所示。PLC根據提升機的位置和速度信號向變頻器發出控制指令，變頻器根據指令控制起重機的動力系統。

同時當變頻器檢測出故障時，變頻器向 PLC發出信號，PLC根據控制指令使起保護作用的繼電器運作，切斷電源，從而保護起重機的動力剎車系統，達到可靠的安全系統。

圖4-1

變頻器特性

FR500/FR510 系列矢量控制變頻器主要定位為中高端市場的 OEM 客戶及特定要求的重載型負載應用場合，其設計靈活，內嵌 FVC（FR510）、SVC、VF 控制于一身。

1.設計理念：

靈活相對市場應用空間有一定的提升，減小變頻器的安裝空間，提高電箱整體的扇熱空間。

2.適應電壓：

自適應額定輸入電壓三相 380 V（-15%～+30%）

3.控制模式：

多種控制方式，可廣泛應用于對速度控制精度、轉矩響應速度、低頻輸出特性有較高要求的應用場合。

性能特點

FR510S變頻器是一款針對高速主軸研發的工程伺服驅動器，具有豐富的I/O接口，具有調速范圍廣、響應速度快、控制精度高等特點，特別是具有響應速度快（25000轉加減速只需要0.8S），和控制精度高特點（閉環矢量控制下誤差為0.025%最高速度、電機振動速度在0.2mm/s以下）保證了高速電主軸能平穩運行。

調速范圍寬，可實現有準確控制定位要求的作業

軟啟動、軟停止的功能降低了機械傳動沖擊，可明顯改善鋼結構的承載性能，延長了起重機的使用壽命

高集成度組件及高可靠性低壓電器，有效解決原電氣系統接線復雜問題，不僅降低了系統故障機率，而且易維護

電動機在零速時，能全力矩輸出，即使制動器松動或失靈時，也不會出現重物下滑，確保系統安全可靠

具有快速的動態響應，不會出現溜鉤，真正實現“零速交叉”功能。

FR500系列變頻器介紹

01FR500接線原理圖

圖4-2

02FR500系列制動電阻的選型

當變頻器帶大慣性負載減速或者是需要急減速時，電機會處于發電狀態，將負載能量通過逆變橋傳遞到變頻器直流環節，引起變頻器母線電壓抬升，當超過一定值時，變頻器就會報過電壓故障，甚者會導致變頻器內部功率模塊過壓損壞，為防止該現象的發生，必須配置制動組件。

以下為推薦使用的制動電阻功率以及阻值。根據負載情況，用戶可以適當改變取值，但必須在推薦的范圍內。

圖4-3

起重機變頻調速系統調試

01FR500變頻器的調試

在確保主電路及控制電路接線正確的情況，系統開始上電調試。通過變頻器上的操作面板設置電機的參數，并選擇靜態自學習方式辨識電機，辨識完成后，設置控制模式，輸出頻率，加減速時間，繼電器 DO輸出方式，抱閘松開和鎖緊的檢測頻率及其它相應參數(其具體設置參數詳見各變頻器使用說明書)，參數設置完成后，按照起重機的國際實驗規則，將進行空載調試、額定負載調試及125%額定負載調試幾個階段。在調試時，若出現溜鉤現象，可適當調高抱閘頻率，但不宜設置過高，否則變頻器易報故障，一般設置在0.3~2Hz內。

02參數表

圖4-4

起重機的安全調試

01超載測試和防墜測試

安全是提升機最重要的標準，在系統調試時必須按照國標進行安全測試。在空載測試時，可測試起重機上下限位、起重機限位開關是否按設計標準動作；在125%額定負載調試后，將超載保護器調整為110%，進行超載測試。

防墜測試，通常在起重機上安裝有防墜安全器，防墜安全器是起重機上重要的一個部件，要依靠它來消除吸盤，吊鉤墜落事故的發生，工地上使用中的起重機都必須每三個月進行一次墜落試驗，墜落試驗可通過提高變頻器輸出頻率，使電機驅動吊籠在模擬墜落的速度下，看防墜安全器是否動作。

02穩定性測試

啟動時要注意設備移位的穩定性，需要保持變頻器的同步運行達到雙向左側與右側的電機達到同步進行側移，禁止有速度差影響行車滑動帶來的摩擦損壞設備。

審核編輯：湯梓紅