Variador de Frecuencia para Puente Grúa: Configuración y Curva
Configuración de parámetros del variador de frecuencia para puente grúa se divide en tres grupos de variadores: Elevación, Carro Puente y Carro. Cada grupo dispone de modo de control, precisión de velocidad y tiempos de aceleración/deceleración independientes. El equipo técnico de Kelude, basándose en años de experiencia en la puesta a punto de sistemas eléctricos de puentes grúa, recomienda para el Variador de Elevación un control vectorial en lazo cerrado (con retroalimentación por Encoder), con una precisión de velocidad ≤0.01%; para los variadores de frecuencia de traslación del puente y del carro, se recomienda control vectorial en lazo abierto, con una precisión de velocidad ≤0.5%. Una configuración correcta de los Parámetros es la base para el funcionamiento fiable del sistema eléctrico del puente grúa.
La configuración de parámetros del variador de frecuencia para puente grúa abarca la regulación independiente de los tres motores: Elevación, Carro Puente y Carro. La siguiente figura, basada en un puente grúa de 10t, muestra el esquema completo de configuración de parámetros para el Variador de Elevación, el variador de frecuencia de traslación del puente y el variador de frecuencia del carro. Este proceso incluye el autoajuste de parámetros del Motor, la configuración de la curva de velocidad (multivelocidad/señal analógica), el ajuste de los tiempos de aceleración y deceleración, el modo de Frenado y la configuración de los parámetros de protección. Configuración estándar para puente grúa de 10t: Variador de Elevación 11kW/25A, variador de frecuencia de traslación del puente 2×3kW/8A, variador de frecuencia del carro 1.5kW/4A.
Autoajuste de parámetros del motor en el variador
El primer paso en la configuración del variador de frecuencia es el autoajuste de parámetros del Motor, asegurando que el modelo de motor del variador coincida con los parámetros reales del motor. El autoajuste se divide en dos modos: estático y dinámico. El ajuste estático mide la resistencia del estator y la inductancia de fuga sin que el motor gire, siendo adecuado para los variadores de frecuencia de traslación del puente y del carro. El ajuste dinámico mide todos los parámetros del motor en condiciones de rotación sin carga, y es el recomendado para el Variador de Elevación para lograr una mayor precisión en el Control de velocidad.
Comentario del responsable técnico de Kelude:
"El autoajuste de parámetros del motor es la base de la configuración del variador. Muchas averías en campo se deben a errores al introducir los datos de la placa de características o a la omisión del procedimiento de autoajuste. En la puesta en marcha de fábrica de Kelude, exigimos un autoajuste dinámico obligatorio para el Variador de Elevación de cada puente grúa. Tras el ajuste, la desviación entre el valor de resistencia calculado y el medido debe ser ≤3%, un criterio más estricto que el 5% exigido por la Norma, garantizando así la fiabilidad del alto par a baja frecuencia."
Antes del autoajuste, se deben introducir correctamente los parámetros de la placa de características del motor en el variador: Voltaje nominal (380V/50Hz), Corriente nominal (según placa del motor), Velocidad de rotación nominal (común en la serie YZR: 960/1440rpm), factor de Potencia (0.78~0.85) y Potencia nominal. Una entrada incorrecta de estos datos puede provocar par insuficiente, sobrecorriente o desviaciones de velocidad fuera de rango. Tras el ajuste, guarde los parámetros y compare los valores reales del motor para su verificación.
Configuración de la consigna de velocidad y modo de control
El Control de velocidad del variador de frecuencia para puente grúa se realiza mediante dos métodos: multivelocidad o consigna analógica. El método multivelocidad utiliza combinaciones de Salidas digitales del PLC para seleccionar pasos de velocidad fijos. Para el mecanismo de elevación se recomienda una configuración de 4 a 8 velocidades (marcha lenta a 5Hz, velocidad media a 25Hz, velocidad nominal a 50Hz); para el Carro Puente y el Carro se recomiendan de 2 a 4 velocidades. El método de consigna analógica utiliza señales de 0~10V o 4~20mA del PLC para lograr un Control continuo de velocidad, siendo adecuado para aplicaciones de Elevación que requieren alta precisión y para el control Antibalanceo.
La curva de velocidad debe configurarse con tiempos de aceleración/deceleración en forma de S y una transición circular al inicio. Para el mecanismo de elevación, se recomienda un tiempo de aceleración de 2 a 4 segundos y un tiempo de deceleración de 4 a 6 segundos (el tramo de deceleración debe ser mayor que el de aceleración para minimizar el riesgo de deslizamiento de la carga). Ajuste el tiempo de arco S inicial entre 0.2 y 0.5 segundos para suavizar el arranque y la parada, reduciendo la oscilación de la carga. Ejemplo de parámetros de tiempo: P1120 (tiempo de aceleración G120) = 3.0s, P1121 (tiempo de deceleración) = 5.0s. Para el Carro Puente: aceleración de 3 a 5 segundos, deceleración de 5 a 8 segundos; para el Carro: aceleración de 2 a 4 segundos, deceleración de 3 a 5 segundos.
Configuración del sistema de frenado
El sistema de frenado de un puente grúa se compone de un Freno mecánico (aplicación del freno) y del frenado eléctrico del variador de frecuencia, que deben funcionar interbloqueados. El frenado eléctrico del variador ofrece tres métodos: frenado por inyección de CC, frenado dinámico con Resistencia de Frenado y frenado regenerativo. El método más común en puentes grúa es el frenado por inyección de CC combinado con una Resistencia de Frenado externa, donde la energía regenerativa del motor se disipa en forma de calor durante la deceleración.
Selección de la Resistencia de Frenado: el valor de Resistencia debe seguir las recomendaciones del manual del variador (comúnmente 27Ω para la serie G120); la Potencia se calcula según la frecuencia de Frenado del mecanismo de elevación (número de frenadas por hora × energía por frenada), recomendándose una Potencia de la resistencia del 20% al 30% de la Potencia nominal del variador. Secuencia de interbloqueo del Freno mecánico: el variador emite la señal de apertura del Freno tras establecer el par de salida; antes de cesar la salida, se debe aplicar el Freno y luego retirar el par para prevenir el deslizamiento de la carga. Se recomienda un retardo de apertura del Freno de 0.2 a 0.5 segundos y un retardo de cierre de 0.1 a 0.3 segundos.
Parámetros de protección contra sobrecalentamiento de la Resistencia de Frenado: configure el modelo térmico de la resistencia (parámetros de la serie P0530); si la temperatura superficial supera los 200°C, el variador debe emitir una alarma y detener el motor. El límite del ciclo de trabajo del chopper de frenado debe fijarse al 100%. Para obtener detalles sobre el Mantenimiento y ajuste del Freno, consulte la sección de inspección del Freno en el artículo sobre Mantenimiento diario del puente grúa.
Configuración de parámetros de protección del variador
Una configuración correcta de las funciones de protección del variador puede evitar más del 80% de las averías en equipos eléctricos. Los parámetros de protección clave incluyen: Protección contra Sobrecarga del motor (modelo electrónico I²t del Relé Térmico, con umbral de Corriente al 110% de la corriente nominal del motor y clase de disparo Class 10, adecuada para el arranque y Frenado frecuentes de una grúa), protección contra sobretensión (umbral de sobretensión del bus de corriente continua de 820V para sistemas de 380V; si se supera, se limita la velocidad o se detiene con alarma), Protección por Falta de Fase (tanto en la entrada como en la salida, con un tiempo de Detección de 0.5 segundos) y protección contra fallos a tierra (que detecta la corriente de fuga en la salida del variador).
Comentario del responsable técnico de Kelude:
"La configuración de los parámetros de protección es la línea de defensa clave para la estabilidad del variador a largo plazo. En Kelude, verificamos individualmente la Protección contra Sobrecarga, la Protección por Falta de Fase y la protección contra fallos a tierra en cada puente grúa antes de su envío. Especial atención merecen la protección contra sobrecalentamiento de la Resistencia de Frenado y el monitoreo de Desviación de velocidad en el mecanismo de elevación; si estos dos parámetros no se ajustan correctamente, pueden provocar daños en el equipo o incluso accidentes de seguridad en operaciones de Izaje de alta frecuencia. Recomendamos a los usuarios comprobar trimestralmente el estado de activación de los parámetros de protección."
Otros parámetros de protección: protección contra rotor bloqueado (alarma si la corriente supera el 200% del valor nominal durante 1 segundo), protección contra sobrecalentamiento del variador (funcionamiento con reducción de potencia si la temperatura del radiador supera los 85°C, alarma y parada a los 90°C), monitoreo de Desviación de velocidad (alarma si la desviación entre el valor real y la consigna supera ±5% durante 3 segundos) y monitoreo del par de carga (para Detección de sobrecarga, alarma si el par supera el 150% del valor nominal). La respuesta a las fallas para todos los parámetros de protección debe ser: corte de salida + cierre del Freno mecánico para el mecanismo de elevación; deceleración y parada para los mecanismos de Carro Puente y Carro.
Tabla comparativa de parámetros del variador de frecuencia para elevación, carro puente y carro
| ParámetroÍtem | Variador de Elevación | variador de frecuencia de traslación del puente | variador de frecuencia del carro |
|---|---|---|---|
| Modo de control | Vectorial de lazo cerrado(Con Encoder) | Vectorial de lazo abierto | Vectorial de lazo abierto |
| velocidad Precisión | ≤0.01% | ≤0.5% | ≤0.5% |
| tiempo de aceleración | 2~4Segundo (s) | 3~5Segundo (s) | 2~4Segundo (s) |
| tiempo de deceleración | 4~6Segundo (s) | 5~8Segundo (s) | 3~5Segundo (s) |
| 10tPotencia Configuración de accionamiento para variador de frecuencia de puente grúa: elevación, carro puente y carro | 11kW/25A | 2×3kW/8A | 1.5kW/4A |
| velocidad Modo de consigna | 4~8Velocidades por segmentos + Señal analógica | 2~4Velocidades por segmentos | 2~4Velocidades por segmentos |
| Frenado Modo de consigna | Corriente continua Inyección+Resistencia de Frenado+Maquinariaaplicación del freno | frenado por inyección de CC | frenado por inyección de CC |
| Protección contra Sobrecarga Umbral | corriente nominal110% / Class 10 | corriente nominal110% / Class 10 | corriente nominal110% / Class 10 |
| Resistencia de Frenado Valor de resistencia | 27Ω / 4kW | Integrado de serie | Integrado de serie |
Secuencia de autoajuste del motor
Introducir primero los parámetros de la placa de características del motor (voltaje nominal / corriente / velocidad / factor de potencia), autoajuste estático (Carro Puente / Carro) y autoajuste dinámico (Elevación). Tras el ajuste, la desviación entre el valor calculado y el de placa debe ser ≤5%.
Configuración de velocidades múltiples
Elevación de 4 a 8 velocidades: marcha lenta a 5 Hz, velocidad media a 25 Hz, velocidad alta a 50 Hz. Carro Puente y Carro de 2 a 4 velocidades: baja a 10 Hz, alta a 50 Hz. El PLC selecciona el escalón de velocidad mediante la combinación de terminales DI.
Curva de aceleración y desaceleración en S
En los tramos iniciales de aceleración y desaceleración se configura una transición de arco en S de 0,2 a 0,5 s para un arranque y parada suaves que reduzcan el balanceo de la carga. Elevación: P1120=3,0 s / P1121=5,0 s; Carro Puente: P1120=4,0 s / P1121=6,0 s.
Secuencia de interbloqueo del freno
El freno se abre una vez que el variador ha establecido el par (retardo de 0,2 a 0,5 s); antes de cesar la salida, se aplica primero el freno y luego se retira el par (retardo de 0,1 a 0,3 s). La señal de apertura del freno se envía al PLC a través del relé del variador como interbloqueo de protección.
Parámetros de comunicación PROFINET
Dirección de estación del variador (1~3 corresponden a Elevación / Carro Puente / Carro), nombre del dispositivo PROFINET, palabra de control/estado PZD1 de 16 bits, consigna/valor real de velocidad PZD2.
Errores de parámetros frecuentes
Si la corriente nominal del motor se ajusta por encima del valor real, la protección contra sobrecarga no actúa y el motor se quema. Un tiempo de aceleración demasiado corto provoca disparos por sobrecorriente. Si la supervisión de desviación de velocidad no está habilitada, puede producirse un embalamiento al desconectarse el encoder. Una resistencia de frenado con potencia insuficiente se sobrecalienta y se quema.
Preguntas frecuentes sobre el variador de frecuencia para puente grúa
P: ¿Cómo se ajustan los tiempos de aceleración y desaceleración en un variador de frecuencia para puente grúa?
R: Los tiempos de aceleración y desaceleración del variador de frecuencia para puente grúa se configuran según las características del mecanismo y las condiciones de carga. En el mecanismo de elevación, aceleración de 2 a 4 s y desaceleración de 4 a 6 s (el tiempo de deceleración es mayor que el de aceleración para evitar el deslizamiento de la carga); en el Carro Puente, aceleración de 3 a 5 s y desaceleración de 5 a 8 s; en el Carro, aceleración de 2 a 4 s y desaceleración de 3 a 5 s. En los tramos iniciales de aceleración y desaceleración se configura una transición de arco en S de 0,2 a 0,5 s. Tras ajustar los parámetros, debe verificarse con carga al 50% y al 100% que el descenso por frenado sea ≤ v/100.
P: ¿Cuáles son las causas de una alarma de sobrecorriente en el variador de frecuencia del puente grúa?
R: Las causas más comunes de la alarma de sobrecorriente en el variador de frecuencia del puente grúa son: ① tiempo de aceleración demasiado corto que provoca un pico de corriente excesivo; ② autoajuste de parámetros del motor no realizado o incorrecto; ③ salida del variador con el freno aún aplicado (retención del freno o error en la secuencia de interbloqueo); ④ daño en el aislamiento del devanado del motor o del cable. Secuencia de comprobación: verificar primero el aislamiento del motor, luego el estado del freno, confirmar la configuración del tiempo de aceleración y repetir el autoajuste del motor. Según IEC 60204-32, tras la resolución de la avería debe realizarse una prueba en vacío antes de reanudar el servicio.
P: ¿Por qué es necesario el control vectorial en lazo cerrado en el variador de elevación del puente grúa?
R: El mecanismo de elevación del puente grúa exige una precisión de control de velocidad y una respuesta de par extremadamente altas. El control vectorial en lazo cerrado utiliza el encoder para realimentar en tiempo real la velocidad real del motor, logrando una precisión de velocidad ≤0,01% y permitiendo mantener la carga suspendida en reposo con un 150% del par nominal a velocidad cero. El control vectorial en lazo abierto presenta una salida de par insuficiente a bajas frecuencias (≤5 Hz), lo que puede provocar falta de fuerza en la elevación o deslizamiento de la carga. El Carro Puente y el Carro requieren menor precisión de velocidad, por lo que el control vectorial en lazo abierto es suficiente para cumplir con una precisión de ≤0,5%.
P: ¿Cómo seleccionar la resistencia de frenado para el variador de frecuencia de un puente grúa?
R: La resistencia de frenado para el variador de frecuencia del puente grúa se selecciona según el valor de resistencia recomendado en el manual del variador. En la configuración estándar de la grúa de 10 t, Kelude utiliza el variador de elevación de la serie G120 (11 kW) con una resistencia de frenado de 27 Ω / 4 kW. La potencia de la resistencia de frenado se calcula en función de la frecuencia de frenado del mecanismo de elevación: número de frenadas por hora × energía de frenado por ciclo; la potencia recomendada es del 20 % al 30 % de la potencia nominal del variador. La resistencia de frenado debe instalarse sobre el armario o en un lateral con buena ventilación, y debe configurarse con protección por modelo térmico (temperatura superficial ≤ 200 °C). En cuanto al intervalo de mantenimiento del freno, consulte la sección de inspección del freno en el manual de mantenimiento de la grúa.
