Inversor de Frequência para Ponte Rolante: Curva de Velocidade
Parâmetros do inversor de frequência de ponte rolante dividem-se em três grupos: elevação, carrinho do ponte e carro. Cada grupo possui configurações independentes de modo de controlo, precisão de velocidade e tempos de aceleração/desaceleração. Com base na vasta experiência em comissionamento de sistemas elétricos de pontes rolantes, a equipa técnica da Kelude recomenda a utilização de controlo vetorial em malha fechada (com feedback de encoder) no inversor de elevação, garantindo uma precisão de velocidade ≤0,01%. Para os inversores do carrinho do ponte e do carro, recomenda-se o controlo vetorial em malha aberta, com precisão de velocidade ≤0,5%. A configuração correta dos parâmetros é a base para a operação fiável do sistema elétrico da ponte rolante.
A parametrização do inversor de frequência de ponte rolante envolve a configuração de acionamento independente para três motores: elevação, carrinho do ponte e carro. O diagrama abaixo, baseado numa ponte rolante de 10t, ilustra o esquema completo de definição de parâmetros para os inversores de elevação, carrinho do ponte e carro. Este processo abrange etapas essenciais como a auto-sintonização dos parâmetros do motor, a configuração da curva de velocidade (multi-velocidade ou sinal analógico), o ajuste dos tempos de aceleração/desaceleração, o modo de frenagem e os parâmetros de proteção. Configuração padrão para ponte rolante de 10t: Inversor de Elevação 11kW/25A, inversor de frequência da translação da ponte 2×3kW/8A, inversor de frequência do carro 1.5kW/4A.
Auto-sintonização de parâmetros do motor
O primeiro passo na parametrização do inversor é a auto-sintonização dos parâmetros do motor, assegurando que o modelo interno do inversor corresponde aos parâmetros reais do motor. A auto-sintonização pode ser estática ou dinâmica. A sintonização estática mede a resistência do estator e a indutância de fuga sem rotação do motor, sendo adequada para os inversores do carrinho do ponte e do carro. A sintonização dinâmica, realizada com o motor em rotação sem carga, mede o conjunto completo de parâmetros do motor e é recomendada para o inversor de elevação, visando uma maior precisão no controlo de velocidade.
Comentário do responsável técnico da Kelude:
"A auto-sintonização dos parâmetros do motor é a base da configuração do inversor. Muitas falhas em campo resultam de erros na introdução dos dados da chapa de características ou da omissão deste procedimento. No comissionamento de fábrica da Kelude, exigimos a auto-sintonização dinâmica obrigatória para o inversor de elevação de cada ponte rolante. Após a sintonização, o desvio entre o valor de resistência calculado e o valor medido não deve exceder 3%, um critério mais rigoroso do que os 5% exigidos pela norma, garantindo assim a fiabilidade do elevado binário em baixas frequências."
Antes da auto-sintonização, os parâmetros da chapa de características do motor devem ser introduzidos corretamente no inversor: tensão nominal (380V/50Hz), corrente nominal (conforme chapa do motor), velocidade nominal (comum 960/1440rpm para a série YZR), fator de potência (0,78~0,85) e potência nominal. A introdução incorreta destes parâmetros pode resultar em binário insuficiente, sobrecorrente ou desvios de velocidade excessivos. Após a conclusão, os parâmetros devem ser guardados e os valores reais do motor lidos para verificação comparativa.
Configuração da referência de velocidade e modo de controlo
O controlo de velocidade do inversor de frequência de ponte rolante pode ser realizado por multi-velocidades ou por sinal analógico. No modo multi-velocidades, a combinação de saídas digitais do PLC seleciona posições de velocidade fixas. Para o mecanismo de elevação, recomenda-se uma configuração de 4 a 8 velocidades (marcha lenta a 5Hz, velocidade média a 25Hz, velocidade nominal a 50Hz). Para o carrinho do ponte e o carro, recomendam-se 2 a 4 velocidades. O modo de referência analógica, utilizando sinais de 0~10V ou 4~20mA do PLC, permite um controlo contínuo de velocidade, sendo adequado para aplicações de elevação que exigem alta precisão e para sistemas Anti-balanço.
A curva de velocidade deve ser configurada com tempos de aceleração/desaceleração em S e transições suaves no arranque. Para o mecanismo de elevação, recomenda-se um tempo de aceleração de 2 a 4 segundos e um tempo de desaceleração de 4 a 6 segundos (o tempo de desaceleração mais longo que o de aceleração visa reduzir o risco de escorregamento da carga). O tempo de arco S inicial deve ser definido entre 0,2 e 0,5 segundos para suavizar o arranque e a paragem, minimizando o balanço da carga. Exemplo de parâmetros de tempo: P1120 (tempo de aceleração G120) definido para 3,0s; P1121 (tempo de desaceleração) definido para 5,0s. Para o carrinho do ponte: aceleração 3~5s, desaceleração 5~8s. Para o carro: aceleração 2~4s, desaceleração 3~5s.
Configuração do sistema de frenagem
O sistema de frenagem de uma ponte rolante é composto por um freio mecânico (acionamento do freio) e pela frenagem elétrica do inversor, que devem operar em interligação. Existem três métodos de frenagem elétrica no inversor: frenagem por injeção de CC, frenagem dinâmica com resistor e frenagem regenerativa. O método mais comum em pontes rolantes é a frenagem por injeção de CC combinada com um Resistor de Frenagem externo, onde a energia regenerativa do motor é dissipada sob a forma de calor durante a desaceleração.
Seleção do Resistor de Frenagem: o valor da Resistência deve seguir as recomendações do manual do inversor (comum 27Ω para a série G120). A Potência do resistor é calculada com base na frequência de frenagem do mecanismo de elevação (número de frenagens por hora × energia por frenagem), recomendando-se uma potência de 20% a 30% da potência nominal do inversor. A sequência de interligação do freio mecânico: o sinal de abertura do freio é emitido após o inversor estabelecer o binário de saída; antes de cessar a saída, o freio deve ser acionado (fechado) antes da remoção do binário, prevenindo o escorregamento da carga. O atraso de abertura do freio deve ser de 0,2 a 0,5 segundos, e o atraso de fecho do freio de 0,1 a 0,3 segundos.
Parâmetros de proteção contra sobreaquecimento do Resistor de Frenagem: configurar o modelo térmico do resistor (parâmetros da série P0530). O inversor deve emitir alarme e parar se a temperatura superficial do resistor exceder 200°C. O limite do ciclo de trabalho do chopper de frenagem deve ser definido para 100%. Para informações detalhadas sobre a manutenção e ajuste do freio, consulte a secção sobre inspeção do freio no artigo de Manutenção diária da ponte rolante.
Configuração dos parâmetros de proteção
A configuração correta das funções de proteção do inversor pode evitar mais de 80% das falhas em equipamentos elétricos. Os parâmetros de proteção essenciais incluem: Proteção contra Sobrecarga do motor (modelo eletrónico I²t do Relé Térmico, com limiar de Corrente definido para 110% da corrente nominal do motor e classe de disparo Classe 10, adequada para operação frequente com arranques e paragens de guindaste); Proteção contra Sobretensão (limiar de sobretensão do barramento DC de 820V para sistemas de 380V, acionando limitação de velocidade ou paragem por falha); Proteção contra Falta de Fase (tanto na entrada como na saída, com tempo de Detecção de 0,5 segundos); e Proteção contra falhas de Aterramento (monitorização da corrente de fuga à terra no lado da saída).
Comentário do responsável técnico da Kelude:
"A configuração dos parâmetros de proteção é a linha de defesa crucial para a estabilidade operacional do inversor a longo prazo. Na Kelude, verificamos individualmente as funções de Proteção contra Sobrecarga, Proteção contra Falta de Fase e Proteção contra falhas de Aterramento em cada ponte rolante antes da expedição. Particularmente, a proteção contra sobreaquecimento do Resistor de Frenagem e o monitoramento de Desvio de velocidade no mecanismo de elevação são críticos. Uma configuração inadequada destes dois parâmetros pode facilmente levar a danos no equipamento ou até a acidentes de segurança em operações de Içamento de alta frequência. Recomendamos que os utilizadores verifiquem o estado ativo dos parâmetros de proteção trimestralmente."
Outros parâmetros de proteção: Proteção contra bloqueio do motor (falha se a corrente de bloqueio exceder 200% do valor nominal por 1 segundo); Proteção contra sobreaquecimento do inversor (operação com potência reduzida se a temperatura do radiador exceder 85°C, paragem por falha a 90°C); Monitoramento de Desvio de velocidade (falha se o desvio entre o valor definido e o real exceder ±5% por 3 segundos contínuos); Monitoramento de binário de carga (para Detecção de sobrecarga, falha se o binário exceder 150% do valor nominal). A resposta a falhas para todos os parâmetros de proteção deve ser configurada da seguinte forma: para o mecanismo de elevação, corte da saída + fecho do freio mecânico; para os mecanismos do carrinho do ponte e carro, desaceleração e paragem.
Parâmetros do inversor de frequência: elevação, carrinho do ponte e carro
| Item de parâmetro | Inversor de Elevação | inversor de frequência da translação da ponte | inversor de frequência do carro |
|---|---|---|---|
| Modo de controle | Controle vetorial em malha fechada(Com Encoder) | Controle vetorial em malha aberta | Controle vetorial em malha aberta |
| velocidade Precisão | ≤0.01% | ≤0.5% | ≤0.5% |
| tempo de aceleração | 2~4Segundos | 3~5Segundos | 2~4Segundos |
| tempo de desaceleração | 4~6Segundos | 5~8Segundos | 3~5Segundos |
| 10tPotência Configuração de acionamento do inversor de frequência da ponte rolante para elevação, carrinho do ponte e carro | 11kW/25A | 2×3kW/8A | 1.5kW/4A |
| velocidade Modo de referência | 4~8Velocidades em segmentos + Sinal analógico | 2~4Velocidades em segmentos | 2~4Velocidades em segmentos |
| Frenagem Modo de referência | Corrente contínua Injeção+Resistor de Frenagem+Maquinárioacionamento do freio | frenagem por injeção de CC | frenagem por injeção de CC |
| Proteção contra Sobrecarga Limiar | corrente nominal110% / Class 10 | corrente nominal110% / Class 10 | corrente nominal110% / Class 10 |
| Resistor de Frenagem Valor de resistência | 27Ω / 4kW | Padrão integrado de fábrica | Padrão integrado de fábrica |
Sequência de autoajuste do motor
Introduzir primeiro os parâmetros da placa de características do motor (tensão/corrente/velocidade de rotação/fator de potência nominais). Autoajuste estático (Carrinho do Ponte/Carro) e dinâmico (Elevação). Após o ajuste, o desvio entre o valor calculado e o da placa deve ser ≤5%.
Configuração de velocidades múltiplas
Elevação com 4 a 8 velocidades: velocidade baixa de rastejamento a 5Hz, velocidade média a 25Hz, velocidade alta a 50Hz. Carrinho do Ponte e Carro com 2 a 4 velocidades: baixa a 10Hz, alta a 50Hz. O PLC seleciona o escalão de velocidade através da combinação de terminais DI.
Curva de aceleração/desaceleração em S
No início e no fim da aceleração/desaceleração, definir uma transição em arco tipo S de 0,2 a 0,5 segundos para um arranque e paragem suaves, reduzindo o balanço da carga. Elevação: P1120=3,0s/P1121=5,0s; Carrinho do Ponte: P1120=4,0s/P1121=6,0s.
Sequência de intertravamento do freio
O freio é acionado após o inversor de frequência estabelecer o binário (atraso de 0,2 a 0,5s). Antes de cessar a saída, o freio é primeiro acionado e só depois o binário é retirado (atraso de 0,1 a 0,3s). O sinal de acionamento do freio é enviado ao PLC através do relé do inversor de frequência, garantindo a proteção por intertravamento.
Parâmetros de comunicação PROFINET
Definição do endereço do inversor de frequência (1 a 3 correspondem respetivamente à Elevação/Carrinho do Ponte/Carro), configuração do nome do dispositivo PROFINET, palavra de controlo/estado PZD1 de 16 bits, referência de velocidade/valor real PZD2.
Erros de parâmetros comuns
Corrente nominal do motor demasiado alta: a proteção contra sobrecarga não atua e o motor queima. Tempo de aceleração demasiado curto: disparo por sobrecorrente. Monitoramento do desvio de velocidade não ativado: risco de velocidade descontrolada em caso de desconexão do encoder. Potência do Resistor de Frenagem insuficiente: sobreaquecimento e queima.
Perguntas Frequentes sobre Inversores de Frequência para Ponte Rolante
P: Como definir os tempos de aceleração e desaceleração no inversor de frequência da ponte rolante?
R: Os tempos de aceleração e desaceleração do inversor de frequência da ponte rolante são definidos com base nas características do mecanismo e nas condições de carga. No mecanismo de elevação, acelerar em 2 a 4 segundos e desacelerar em 4 a 6 segundos (o tempo de desaceleração é maior que o de aceleração para evitar o escorregamento da carga). No Carrinho do Ponte, acelerar em 3 a 5 segundos e desacelerar em 5 a 8 segundos. No Carro, acelerar em 2 a 4 segundos e desacelerar em 3 a 5 segundos. No início e no fim da aceleração/desaceleração, definir uma transição em arco tipo S de 0,2 a 0,5 segundos. Após a definição dos parâmetros, validar o deslizamento de frenagem com 50% e 100% da carga, que deve ser ≤v/100.
P: Quais são as causas da falha de sobrecorrente no inversor de frequência da ponte rolante?
R: As causas comuns da falha de sobrecorrente no inversor de frequência da ponte rolante são: ① tempo de aceleração demasiado curto, causando um pico de corrente excessivo; ② autoajuste dos parâmetros do motor não realizado ou parâmetros incorretos; ③ saída do inversor de frequência com o freio ainda não aberto (bloqueio do freio ou erro na sequência de intertravamento); ④ danos no isolamento do enrolamento do motor ou do cabo. Sequência de verificação: primeiro verificar o isolamento do lado do motor, depois o estado do freio, confirmar a definição do tempo de aceleração e refazer o autoajuste do motor. De acordo com a norma IEC 60204-32, após a resolução da falha, é obrigatória uma validação em vazio antes de retomar a operação.
P: Porque é que o Inversor de Elevação da ponte rolante deve usar controle vetorial em malha fechada?
R: O mecanismo de elevação da ponte rolante exige uma precisão de controlo de velocidade e uma resposta de binário extremamente elevadas. O controle vetorial em malha fechada utiliza o encoder para realimentar em tempo real a velocidade de rotação real do motor, alcançando uma precisão de velocidade ≤0,01% e mantendo a carga suspensa com 150% do binário nominal mesmo a velocidade zero. O controle vetorial em malha aberta não fornece binário suficiente a baixas frequências (≤5Hz), o que pode causar falta de força na elevação ou escorregamento da carga. O Carrinho do Ponte e o Carro exigem menor precisão de velocidade, sendo o controle vetorial em malha aberta suficiente para satisfazer a precisão de ≤0,5%.
P: Como selecionar o resistor de frenagem para o inversor de frequência de ponte rolante?
R: O resistor de frenagem do inversor de frequência de ponte rolante deve ser selecionado conforme o valor de resistência recomendado no manual do inversor. Na configuração padrão da ponte rolante de 10t, a Kelude utiliza o inversor de elevação da série G120 (11kW) com resistor de frenagem de 27Ω/4kW. A potência do resistor de frenagem é calculada com base na frequência de frenagem do mecanismo de elevação: número de frenagens por hora × energia dissipada em cada frenagem. A potência recomendada corresponde a 20%–30% da potência nominal do inversor. O resistor de frenagem deve ser instalado no topo do armário ou na lateral, em local bem ventilado, com proteção por modelo térmico (temperatura superficial ≤200°C). Para o intervalo de manutenção do freio, consulte a secção relativa à inspeção do freio no manual de manutenção do guindaste.
