中達電通華南大區FAE林星華

 

摘要：本ben文wen主zhu要yao介jie紹shao了le施shi工gong升sheng降jiang機ji的de結jie構gou
，控kong製zhi要yao求qiu，以yi及ji在zai應ying用yong上shang的de不bu同tong。並bing重zhong點dian介jie紹shao了le對dui電dian控kong係xi統tong的de要yao求qiu
，以yi及ji應ying用yong台tai達da變bian頻pin器qi的de解jie決jue方fang案an，針zhen對dui不bu同tong的de應ying用yong，利li用yong實shi際ji案an例li對dui參can數shu的de設she定ding
、選型以及調試效果進行說明，使讀者能夠有一個清楚的了解。

Abstract：This paper describes the Construction Elevator structure, control requirements, and different applications. And highlights the requirements for electronic control system, and the application of Delta inverter solution for different applications, the use of actual cases of the parameter setting, the effects of selection and commissioning instructions, so that readers can have a clear about.

 

關鍵詞：變頻器 C2000   施工升降機

Key Words：Inverter    C2000  Construction Elevator

 

施工升降機又叫建築用施工電梯，是建築施工中很安全、高效的垂直運輸設備，在建築施工中被經常作為載人載貨施工機械使用。

施工升降機載重為1～3噸
，運行速度為1～60m/min，在工地上通常配合塔吊使用。這種電梯安裝和拆卸非常方便，可隨建築物的升高而增高，具有性能穩定
、安全可靠、搬運靈活、適應性強等特點，可以顯著提高工效、降低施工人員的勞動強度。

施工升降機的種類很多，按運行方式分無配重和有配重兩種
；按其控製方式分為手動控製式和自動控製式。按需要還可以添加變頻裝置和PLC控製模塊，另外還可以添加樓層呼叫裝置和平層裝置。

圖1 施工升降機現場

施工升降機由鋼結構
、傳動係統
、電氣係統及安全控製係統等組成。

鋼結構主要由吊籠、外籠、標準節、配重

、附牆架等組成。

2.1.1 吊籠（圖2）是升降機的核心部件，為焊接鋼結構體
，周圍有鋼絲防護網，前後分別安裝單、雙開吊籠門
，頂上安裝護身拉杆。吊籠的立柱上有傳動機構和限速器底板安裝孔
，導向滑輪組也安裝在立柱上。

根據吊籠的數量

，升降機一般有單籠和雙籠之分。單籠升降機如增加一個吊籠和其它零件後即可成為雙籠升降機。（圖3
、圖4）

圖2 吊籠

圖3 單籠升降機

圖4 雙籠升降機

 

2.1.2 外籠主要由底盤、防(fang)護(hu)圍(wei)杆(gan)及(ji)一(yi)節(jie)基(ji)礎(chu)標(biao)準(zhun)節(jie)等(deng)組(zu)成(cheng)。外(wai)籠(long)入(ru)口(kou)處(chu)有(you)外(wai)籠(long)門(men)並(bing)裝(zhuang)有(you)自(zi)動(dong)開(kai)門(men)機(ji)構(gou)，當(dang)吊(diao)籠(long)上(shang)升(sheng)時(shi)，外(wai)籠(long)自(zi)動(dong)關(guan)閉(bi)。吊(diao)籠(long)著(zhe)地(di)時(shi)，外(wai)籠(long)門(men)能(neng)自(zi)動(dong)打(da)開(kai)。底(di)盤(pan)裝(zhuang)有(you)緩(huan)衝(chong)彈(dan)簧(huang)，以(yi)保(bao)證(zheng)吊(diao)籠(long)著(zhe)地(di)時(shi)能(neng)柔(rou)性(xing)接(jie)觸(chu)。

2.1.3 標準節是由角鋼組焊而成，長正方形空間桁架結構
，每兩個塔身標準節的上下連接

，均采用10.9級的高強螺栓
、螺母緊固連接起來。每個標準節內部都設有與標準節等長的爬梯，以便操作與維修人員上下塔機時使用
，且每10米有一休息平台。各標準節均具有互換性，改變塔身標準節安裝節數，起重機可達到不同的起升高度。

2.1.4 peizhongyongyipinghengdiaolongdezizhong，congertigaodiandongjigonglvliyonglvhediaolongzaizhong，bingkegaishanjiegoushouliqingkuang。peizhongyougangsishengtongguodaoguijiadingbudetianlunyudiaolongshangxiayunzhuandedaogui。

2.1.5 附牆架用來使導軌架與建築物附著連接
，以保證導軌架的穩定性。

傳動係統由電動機
、聯軸器、減(jian)速(su)器(qi)和(he)安(an)裝(zhuang)在(zai)減(jian)速(su)器(qi)輸(shu)出(chu)軸(zhou)上(shang)的(de)齒(chi)輪(lun)等(deng)組(zu)成(cheng)，采(cai)用(yong)多(duo)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)，使(shi)齒(chi)輪(lun)齒(chi)條(tiao)受(shou)力(li)均(jun)勻(yun)。傳(chuan)動(dong)係(xi)統(tong)安(an)裝(zhuang)在(zai)吊(diao)籠(long)內(nei)，通(tong)過(guo)齒(chi)輪(lun)與(yu)導(dao)軌(gui)架(jia)上(shang)的(de)齒(chi)條(tiao)相(xiang)齧(nie)合(he)，使(shi)吊(diao)籠(long)上(shang)、下運行。

每個吊籠都有一套電氣設備
，包括電源箱
、電控箱
、操縱盒等

，可在吊籠內用手柄或按鈕操縱吊籠升降運行，在任何位置均可隨時停車。在上、下終端站，可由上
、下終點限位開關控製自動停車。為達到高速
、平穩、還有采用變頻調速和采用液壓泵和液壓馬達等先進技術式升降速度可從0～60m/min的無級變速，並可平穩啟動和製動。

安全控製係統在電路中設置了過載

、斷繩、短路、chaosudenganquankaiguan，dangyunxingzhongfashengrenheyizhongguzhangshi，shengjiangjilijizidongtingche。diaolongshanggemenjunyouxianweikaiguan


，dangrenheyimenweiguanbihuoyichangkaiqishi，diaolongjunbunengqidonghuolijitingzhiyunxing。meitaidiaolongjunpeibeizhuiguxiansuqizuoweifangzhuianquanzhuangzhi，nengyouxiaodifangzhidiaolongzhuiluo。

anquanshijianzhushigongdezhongzhongzhizhong。duiyushigongshengjiangjilaishuo，zuizhongyaodebiaozhunjiushianquan，tongchangzaishigongshengjiangjishangcaiyongfangzhuianquanqi。fangzhuianquanqishishigongshengjiangjishangzhongyaodeyigebujian，yaoyikaotalaixiaochudiaolongzhuiluoshigudefasheng，baozhengchengyuandeshengminganquan。gongdishangshiyongzhongdeshengjiangjidoubixumeisangeyuejiuyaojinxingyicizhuiluoshiyan。muqianzhuiluoshiyanshitongguotigaobianpinqishuchupinlv，shidianjiqudongdiaolongyunxingzaimonizhuiluodesuduxia，kanfangzhuianquanqishifoudongzuo。

吊籠啟動和停止時平穩
，不能溜鉤
，這就要求變頻器和電機以及刹車部分的配合要做到天衣無縫。

根據施工升降機載重量的不同
，目前常用電機常用規格為7.5～22kW。電機數量常為一台
、兩台或者三台。（圖5、圖6、圖7）

圖5 一台電機

圖6 兩台電機

圖7 三台電機

 

根據電機數量的不同，不同廠家對於變頻器的選擇也有區別。當設備上使用多台電機時
，變頻器的選擇有兩種常見配置：

第一種是根據電機的數量來配置相當數量的變頻器，變頻器的功率與電機功率相當。例如當電機為三台，且每台電機功率為11kW時

，可以選擇三台11kW或者15kW變頻器。此時廠家會要求三台變頻器進行共直流母線的動作。

第二種配置是選擇一台大功率變頻器。例如，當電機為三台，且每台電機功率為11kW時，可選擇一台45kW的變頻器（變頻器的功率=3×11kW×1.2

，1.2為過載係數）。

根據刹車方式的不同，常用電機一般有兩種：帶電磁製動器的電機（圖8）和錐形轉子電機（圖9）。帶電磁製動器的電機通過電機尾部的電磁製動器來提供製動力
，當製動器通電時，製動器打開，電機正常運行
；當製動器失電時，製動器閉合，對電機軸端提供製動力。

錐形轉子電機是一種定子內腔和轉子外形都呈錐形的電動機。它具有停電自製動的能力：電(dian)動(dong)機(ji)運(yun)行(xing)時(shi)
，錐(zhui)形(xing)轉(zhuan)子(zi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)氣(qi)隙(xi)磁(ci)場(chang)產(chan)生(sheng)軸(zhou)向(xiang)磁(ci)拉(la)力(li)
，壓(ya)縮(suo)製(zhi)動(dong)彈(dan)簧(huang)
，使(shi)風(feng)扇(shan)製(zhi)動(dong)輪(lun)與(yu)電(dian)機(ji)端(duan)蓋(gai)上(shang)的(de)製(zhi)動(dong)環(huan)脫(tuo)開(kai)，電(dian)機(ji)能(neng)自(zi)由(you)轉(zhuan)動(dong)。斷(duan)電(dian)時(shi)，軸(zhou)向(xiang)磁(ci)拉(la)力(li)消(xiao)失(shi)，轉(zhuan)子(zi)在(zai)製(zhi)動(dong)彈(dan)簧(huang)的(de)推(tui)力(li)下(xia)產(chan)生(sheng)軸(zhou)向(xiang)移(yi)動(dong)
，使(shi)風(feng)扇(shan)製(zhi)動(dong)輪(lun)壓(ya)緊(jin)製(zhi)動(dong)環(huan)，產(chan)生(sheng)摩(mo)擦(ca)力(li)
，迫(po)使(shi)電(dian)機(ji)迅(xun)速(su)停(ting)轉(zhuan)並(bing)綁(bang)住(zhu)轉(zhuan)子(zi)，以(yi)防(fang)止(zhi)起(qi)吊(diao)的(de)重(zhong)物(wu)下(xia)落(luo)，保(bao)障(zhang)安(an)全(quan)。

圖8 帶電磁製動器的電機

圖9 錐形轉子電機

施(shi)工(gong)升(sheng)降(jiang)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)類(lei)似(si)於(yu)電(dian)梯(ti)，當(dang)所(suo)傳(chuan)動(dong)的(de)位(wei)能(neng)負(fu)載(zai)持(chi)續(xu)下(xia)降(jiang)時(shi)，電(dian)機(ji)就(jiu)會(hui)處(chu)於(yu)再(zai)生(sheng)發(fa)電(dian)狀(zhuang)態(tai)，負(fu)載(zai)的(de)機(ji)械(xie)能(neng)就(jiu)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)能(neng)回(hui)饋(kui)到(dao)變(bian)頻(pin)器(qi)中(zhong)，導(dao)致(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)內(nei)部(bu)直(zhi)流(liu)回(hui)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)壓(ya)持(chi)續(xu)升(sheng)高(gao)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)此(ci)時(shi)變(bian)頻(pin)器(qi)和(he)電(dian)機(ji)仍(reng)然(ran)能(neng)夠(gou)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)，變(bian)頻(pin)器(qi)需(xu)要(yao)選(xuan)配(pei)合(he)適(shi)的(de)製(zhi)動(dong)電(dian)阻(zu)（無內置製動單元的變頻器需要選擇外置製動單元），使(shi)內(nei)部(bu)多(duo)餘(yu)的(de)電(dian)壓(ya)通(tong)過(guo)外(wai)部(bu)電(dian)阻(zu)放(fang)電(dian)，將(jiang)回(hui)饋(kui)的(de)直(zhi)流(liu)回(hui)路(lu)的(de)能(neng)量(liang)轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱(re)能(neng)消(xiao)耗(hao)掉(diao)，避(bi)免(mian)直(zhi)流(liu)側(ce)電(dian)壓(ya)無(wu)限(xian)製(zhi)的(de)升(sheng)高(gao)而(er)觸(chu)發(fa)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)動(dong)作(zuo)。我(wo)們(men)在(zai)這(zhe)裏(li)選(xuan)用(yong)台(tai)達(da)的(de)C2000變頻器。

考慮到刹車性能以及天氣炎熱時電阻的散熱性能，刹車電阻規格的選擇原則有兩個方麵的依據：等效電阻值保持在推薦最小電阻值，功率選擇為推薦功率的2倍以上。

台達C2000變頻器的主要特點包括：

1)       V/F控製

、無感測向量控製、FOC＋PG、轉矩控製；

2)       同步電機和異步電機驅動一體化
；

3)       全係列導入LCD麵板
，選配LED
；

4)       內建高速總線接口CANopen及MODBUS；

5)       內建各種行業功能；

6)       長壽命設計於重要零件壽命偵測
；

7)       獨立風道的設計，PCB防護加強環境的適應性；

8)       全球安規兼容性CE UL cUL；

9)       9.30kW以下內置刹車單元；

10)    速度控製、位置控製、轉矩控製
；

11)    具備三個擴展槽： I/O
、通訊口、PG卡；

12)    多種總線控製方式；

13)    標配RS485，接口方式 RJ45、SG端子；

14)    共直流母線；

15)    電機熱保護；

16)    模塊化設計
，可拆卸的風扇、控製端子。

5.1.1 客戶甲配置：台達VFD150C43A變頻器、15kW電機（帶電磁製動器）一台、製動電阻40Ω 2000W。

5.1.2 帶電磁製動器的電機控製接線如圖10所示。

圖10帶電磁製動器的電機控製接線圖

5.1.3 調試步驟。

設置VF曲線（電機規格15kW、34A、50Hz、380V、1390r/m）

，詳見表1。

表1 VF曲線設置

設置關於機械製動相關的動作，詳見表2。

表2 機械製動相關動作設置

其它相關參數設置，詳見表3。

表3 其它相關參數設置

5.1.4 運行效果。

1） 100%負載（2.6噸）上行波形，啟動最大電流為42.48A，穩定時（30Hz/50Hz）電流為34～36A。見圖11。

圖11 100%負載上行波形

2） 100%負載（2.6噸）下行波形
，啟動最大電流為37.69A，穩定時（30Hz/50Hz）電流為23～26A
，母線電壓持續穩定在705～707V_DC。

 

圖12 100%負載下行波形

5.2.1 客戶乙配置：台達VFD110C43A變頻器
、7.5kW錐形轉子電機一台、製動電阻45Ω 1500W。

5.2.2 錐形轉子電機控製接線如圖13所示。

圖13錐形轉子電機控製接線圖

5.2.3 調試步驟。

設置VF曲線（電機規格7.5kW
、50Hz、380V、18A
、1390r/m），主要考慮到變頻器到電機之間的距離達到100m。詳見表4。

表4 VF曲線設置

 

 

 

 

 

 

 

 

其它相關參數詳見表5。

表5 其它相關參數設置

5.2.4運行效果：

在不同速度（15hz/25hz/40hz）滿載情況下做上行和下行動作，運行電流和電壓平穩。

圖14 運行效果比較

將台達變頻器應用於施工升降機，能夠使電機啟、製動平穩，無衝擊；升降速度可靈活控製；啟動電流小
，對電源要求低；機械磨損降低，由於啟動製動時無衝擊，大大降低了齒輪、齒條等機械磨損；能源節約效果顯著
，相對傳統施工升降機效率提高30%，能耗降低30%。得到了廣大客戶的好評。

 

作者簡介：林星華，出生於1974年2月，畢業於廣東工業大學機電一體化專業，具有十多年的自動化領域技術和服務經驗，目前就職於中達電通華南大區
，負責台達PLC、HMI、AMD
、AIC
、ASD等機電產品的技術支持。