Tabela de configuração de parâmetros do variador de frequência da grua: Curvas de velocidade e configuração dos modos de controlo do carro principal e do carro secundário de elevação
📌 Configuração dos parâmetros do variador de frequência da grua Os variadores de frequência estão divididos em três grupos: elevação, carro principal e carro secundário, sendo que cada grupo possui configurações independentes de modo de controlo, precisão de velocidade e tempos de aceleração e desaceleração. A equipa técnica da Krud Heavy Industry, com base na sua longa experiência na afinação de sistemas elétricos de pontes rolantes, recomenda que os variadores de frequência de elevação utilizem controlo vetorial em circuito fechado (com feedback do codificador), com uma precisão de velocidade ≤ 0,011 TP3T; os variadores de frequência do carro principal e do carro secundário devem utilizar controlo vetorial em circuito aberto, com uma precisão de velocidade ≤ 0,51 TP3T. A configuração correta dos parâmetros é a base para o funcionamento fiável do sistema elétrico da ponte rolante.
A configuração dos parâmetros do variador de frequência da ponte rolante envolve a configuração de acionamento independente de três grupos de motores: elevação, carro principal e carro secundário. A figura abaixo, tomando como referência uma grua de 10 t, apresenta o esquema completo de configuração dos parâmetros do variador de frequência de elevação, do variador de frequência do carro principal e do variador de frequência do carro secundário. A configuração dos parâmetros do variador de frequência da grua envolve aspetos essenciais, tais como a auto-afinação dos parâmetros do motor, a configuração de velocidades em vários níveis/curvas de velocidade analógicas, a definição dos tempos de aceleração e desaceleração, o modo de travagem e a configuração dos parâmetros de proteção. Configuração padrão de uma ponte rolante de 10 t: variador de frequência de elevação de 11 kW/25 A, variador de frequência de translação principal de 2 × 3 kW/8 A e variador de frequência de translação secundária de 1,5 kW/4 A.
Autoajuste dos parâmetros do motor
O primeiro passo na configuração dos parâmetros do variador de frequência é a autoajustagem dos parâmetros do motor, para garantir que o modelo do motor no variador corresponda aos parâmetros reais do motor. A autoajustagem divide-se em dois métodos: a ajustagem estática e a ajustagem dinâmica. A autoajuste estática mede a resistência do estator e a indutância de fuga com o motor parado, sendo adequada para variadores de frequência de carros grandes e pequenos. A autoajuste dinâmica mede todos os parâmetros do motor enquanto este gira em vazio, sendo adequada para variadores de frequência de elevação, a fim de obter uma maior precisão no controlo da velocidade.
💬 Comentário do responsável técnico da Krued Heavy Industry:
“A autoajustagem dos parâmetros do motor constitui a base da configuração dos parâmetros do variador de frequência; muitas avarias no local de instalação devem-se à introdução incorreta dos parâmetros da placa de identificação ou à omissão da etapa de autoajustagem. Na nossa fase de teste de fábrica na Krued Heavy Industry, exigimos que o variador de frequência de elevação de cada ponte rolante seja submetido a uma autoajuste dinâmico. Após a conclusão do autoajuste, o desvio entre o valor da resistência calculado e o valor medido deve ser ≤3%, um requisito mais rigoroso do que os 5% exigidos pela norma, para garantir a fiabilidade da saída de binário elevado a baixas frequências. ”
Antes da autoajuste, é necessário introduzir corretamente no variador os parâmetros indicados na placa de identificação do motor: tensão nominal (380 V/50 Hz), corrente nominal (conforme indicado na placa de identificação do motor), velocidade nominal (na série YZR, normalmente 960/1440 rpm), fator de potência (0,78~0,85) e potência nominal. A introdução incorreta dos parâmetros do motor pode resultar em torque de saída insuficiente do variador, sobrecorrente ou desvios de velocidade acima dos limites permitidos. Após a conclusão da autoajuste, guarde os parâmetros e leia os parâmetros reais do motor para efetuar uma verificação comparativa.
Configuração da velocidade predefinida e do modo de controlo
Os modos de controlo de velocidade dos variadores de frequência das pontes rolantes dividem-se em dois tipos: velocidade em vários níveis e comando analógico. No modo de velocidades em vários níveis, selecionam-se os níveis de velocidade fixos através da combinação dos terminais de saída digital do PLC; para o mecanismo de elevação, recomenda-se uma configuração de 4 a 8 níveis de velocidade (velocidade baixa de 5 Hz, velocidade média de 25 Hz e velocidade nominal de 50 Hz), enquanto para o carro principal e o carro secundário se recomendam 2 a 4 níveis de velocidade. O modo de comando analógico permite o controlo contínuo da velocidade através de sinais de 0 a 10 V ou 4 a 20 mA emitidos pelo PLC, sendo adequado para cenários de controlo de elevação e controlo anti-oscilação que exigem elevada precisão de velocidade.
A curva de velocidade deve ser configurada com tempos de aceleração e desaceleração em S e uma transição em arco no segmento inicial. O tempo de aceleração do mecanismo de elevação é de 2 a 4 segundos e o tempo de desaceleração de 4 a 6 segundos (o segmento de desaceleração é mais longo do que o de aceleração, para reduzir o risco de o gancho escorregar). Defina o tempo do arco em S do segmento inicial entre 0,2 e 0,5 segundos, para suavizar os processos de arranque e paragem e reduzir a oscilação da carga. Exemplos de parâmetros para os tempos de aceleração e desaceleração: P1120 (tempo de aceleração G120) definido para 3,0 s, P1121 (tempo de desaceleração) definido para 5,0 s. Tempo de aceleração do carro principal de 3 a 5 segundos; tempo de desaceleração de 5 a 8 segundos; tempo de aceleração do carro secundário de 2 a 4 segundos; tempo de desaceleração de 3 a 5 segundos.
Configuração do sistema de travagem
O sistema de travagem das pontes rolantes é composto por dois elementos: o travão mecânico (travão de pinça) e o travão elétrico do variador de frequência, devendo ambos funcionar em conjunto de forma interligada. A travagem elétrica do variador de frequência pode ser realizada de três formas: travagem por injeção de corrente contínua, resistência de travagem dinâmica e travagem por recuperação de energia. A forma mais comum utilizada nas pontes rolantes é a travagem por injeção de corrente contínua combinada com uma resistência de travagem externa; durante o processo de desaceleração do variador de frequência, a energia regenerada pelo motor é libertada sob a forma de energia térmica através da resistência de travagem.
Parâmetros de seleção da resistência de travagem: O valor do resistência deve seguir as recomendações do manual do variador de frequência (27 Ω é comum na série G120); a potência deve ser calculada com base na frequência de travagem do mecanismo de elevação (número de travagens por hora × energia de cada travagem). Recomenda-se que a potência da resistência de travagem seja de 20% a 30% da potência nominal do variador de frequência. Interbloqueio da sequência de abertura e fecho do travão mecânico (travão de garra): o variador de frequência emite um sinal para abrir o travão de garra após estabelecer o binário de saída; antes de interromper a saída, o variador de frequência fecha primeiro o travão de garra e, em seguida, retira o binário, para evitar que o gancho deslize. Recomenda-se definir o atraso de abertura do travão entre 0,2 e 0,5 segundos e o atraso de fecho do travão entre 0,1 e 0,3 segundos.
Parâmetros de proteção contra sobreaquecimento da resistência de travagem: definir o modelo de temperatura da resistência de travagem (parâmetros da série P0530); quando a temperatura da superfície da resistência exceder os 200 °C, o variador de frequência sinaliza uma avaria e pára. O limite do rácio de ciclo do chaveador de travagem deve ser definido como 100%. Para obter informações detalhadas sobre a manutenção e o ajuste do travão, consulte a secção relativa à inspeção do travão no artigo sobre a manutenção diária das pontes rolantes.
Configuração dos parâmetros das funções de proteção
A configuração correta das funções de proteção do variador de frequência permite evitar avarias e danos em equipamentos elétricos com classificação 80% ou superior. Os parâmetros de proteção essenciais incluem: proteção contra sobrecarga do motor (relé térmico eletrónico modelo I²t, com o limiar de corrente definido em 110% da corrente nominal do motor; o tempo de disparo de Classe 10 é adequado para condições de funcionamento com arranques e travagens frequentes em gruas), proteção contra sobretensão (limiar de sobretensão no barramento de corrente contínua de 820 V/380 V; caso seja excedido, ocorre limitação de corrente e redução da velocidade ou paragem por falha), proteção contra falta de fase (tanto a falta de fase na entrada como na saída devem estar ativadas, com tempo de deteção de 0,5 segundos) e proteção contra falha de ligação à terra (quando ativada, o variador deteta corrente de fuga à terra no lado da saída).
💬 Comentário do responsável técnico da Krued Heavy Industry:
“A configuração dos parâmetros de proteção é a linha de defesa fundamental para o funcionamento estável e duradouro do variador de frequência. A Krud Heavy Industry verifica, ponto por ponto, as funções de proteção contra sobrecarga, proteção contra falta de fase e proteção contra falhas de ligação à terra em cada pontão antes de este sair da fábrica, com especial atenção à proteção contra sobreaquecimento da resistência de travagem do mecanismo de elevação e à monitorização do desvio de velocidade. Se estes dois parâmetros forem mal configurados, é muito fácil que provoquem danos no equipamento ou mesmo acidentes de segurança durante operações de elevação de alta frequência. Recomendamos aos utilizadores que verifiquem trimestralmente o estado de funcionamento dos parâmetros de proteção.”
Outros parâmetros de proteção: proteção contra bloqueio do motor (alerta de falha no prazo de 1 segundo se a corrente de bloqueio exceder o valor nominal 200%), proteção contra sobreaquecimento do variador (funcionamento com potência reduzida se a temperatura do dissipador de calor exceder os 85 °C; paragem com alerta de falha aos 90 °C), monitorização do desvio de velocidade (se o desvio entre o valor definido e o valor real exceder ±5% durante 3 segundos, é emitido um aviso de falha), monitorização do binário de carga (utilizada para deteção de sobrecarga; se o binário exceder o valor nominal de 150%, é emitido um aviso de falha). O modo de resposta a falhas para todos os parâmetros de proteção está definido como: corte da saída do mecanismo de elevação + ativação do travão mecânico, com os mecanismos do carro principal e do carro auxiliar a abrandarem e a pararem.
Tabela comparativa de parâmetros dos variadores de frequência dos carros de elevação e dos carros pequenos
Itens dos parâmetros Variador de frequência para elevação Inversor para veículos pesados Inversor para carrinhos Modo de controlo Vetor de circuito fechado (com encoder) Vetorial de circuito aberto Vetorial de circuito aberto Precisão da velocidade ≤0,011 TP3T ≤0,51 TP3T ≤0,51 TP3T Tempo de aceleração 2 a 4 segundos 3 a 5 segundos 2 a 4 segundos Tempo de desaceleração 4 a 6 segundos 5 a 8 segundos 3 a 5 segundos Configuração de potência de 10 t 11 kW/25 A 2 × 3 kW/8 A 1,5 kW/4 A Modo de definição da velocidade 4 a 8 velocidades + sinal analógico 2 a 4 velocidades 2 a 4 velocidades Modo de travagem Injeção de corrente contínua + resistência de travagem + travão mecânico Travagem por injeção de corrente contínua Travagem por injeção de corrente contínua Limiar de proteção contra sobrecarga Corrente nominal 110% / Classe 10 Corrente nominal 110% / Classe 10 Corrente nominal 110% / Classe 10 Resistência da resistência de travagem 27 Ω / 4 kW Incluído de série Incluído de série
Sequência de autoajuste do motor
Introduza primeiro os parâmetros indicados na placa de identificação do motor (tensão nominal/corrente nominal/velocidade nominal/fator de potência) → Ajuste estático (carro principal/carro secundário) → Ajuste dinâmico (elevação). Após o ajuste, compare os valores calculados com os valores indicados na placa de identificação; o desvio deve ser ≤ 5%.
Configuração de várias velocidades
4 a 8 velocidades de elevação: velocidade baixa (5 Hz), velocidade média (25 Hz) e velocidade alta (50 Hz). 2 a 4 velocidades para o carro principal e o carro secundário: velocidade baixa (10 Hz) e velocidade alta (50 Hz). O PLC seleciona o nível de velocidade através da combinação de terminais DI.
Curva de aceleração e desaceleração do tipo S
Nos segmentos iniciais de aceleração e desaceleração, definir uma transição em arco em S com duração de 0,2 a 0,5 segundos, para que o arranque e a paragem sejam suaves e reduzam a oscilação da carga. Elevação: P1120 = 3,0 s / P1121 = 5,0 s; deslocamento do carro: P1120 = 4,0 s / P1121 = 6,0 s.
Sequência temporal do bloqueio do travão de braço
O variador de frequência abre o freio após estabelecer o binário (atraso de 0,2 a 0,5 s) e, antes de interromper a saída, desativa primeiro o freio de retenção e, em seguida, retira o binário (atraso de 0,1 a 0,3 s). O sinal de abertura do freio é transmitido ao PLC através da saída de relé do variador de frequência, garantindo a proteção por interbloqueio.
Parâmetros de comunicação PROFINET
Definição dos endereços da estação do variador de frequência (1 a 3 correspondem, respetivamente, à elevação/carro principal/carro secundário), configuração do nome do dispositivo PROFINET, palavra de controlo/palavra de estado PZD1 de 16 bits, valor de referência/valor real da velocidade PZD2.
Erros comuns nos parâmetros
Corrente nominal do motor definida como demasiado elevada → a proteção contra sobrecarga não é acionada, o que provoca a queima do motor. Tempo de aceleração demasiado curto → disparo por sobrecorrente. Monitorização do desvio de velocidade desativada → o motor fica fora de controlo em caso de rutura do encoder. Potência insuficiente da resistência de travagem → sobreaquecimento e queima.
Perguntas frequentes (FAQ)
P: Como se configura o tempo de aceleração e desaceleração do variador de frequência de uma grua?
Resposta: Os tempos de aceleração e desaceleração do variador de frequência da grua são definidos de acordo com as características do mecanismo e as condições de carga. O mecanismo de elevação acelera em 2 a 4 segundos e desacelera em 4 a 6 segundos (o tempo de desaceleração é mais longo do que o de aceleração para evitar que o gancho deslize); o carro principal acelera em 3 a 5 segundos e desacelera em 5 a 8 segundos; o carro secundário acelera em 2 a 4 segundos e desacelera em 3 a 5 segundos. No início dos períodos de aceleração e desaceleração, deve ser definido um arco em S com duração de 0,2 a 0,5 segundos para garantir uma transição suave. Após a definição dos parâmetros, é necessário verificar, sob cargas de 50% e 100%, se a derrapagem de travagem é ≤ v/100.
P: Quais são as causas de uma falha por sobrecorrente no variador de frequência de uma grua?
Resposta: Causas comuns de falhas por sobrecorrente no variador de frequência da grua: ① Tempo de aceleração definido como demasiado curto, o que provoca um pico de corrente excessivo; ② A autoajustagem dos parâmetros do motor não foi realizada ou os parâmetros estão incorretos; ③ Saída do variador de frequência quando o travão não está aberto (travão encravado ou sequência de interbloqueio incorreta); ④ Danos no isolamento dos enrolamentos do motor ou dos cabos. Sequência de verificação: verificar primeiro o isolamento do lado do motor → verificar em seguida o estado do travão → confirmar a configuração do tempo de aceleração → repetir a autoajuste do motor. De acordo com os requisitos da norma GB/T 5226.1-2019, após a resolução da avaria, é necessário efetuar uma verificação em vazio antes de retomar o funcionamento.
P: Por que razão se utiliza o controlo vetorial em circuito fechado no variador de frequência do guindaste?
Resposta: O mecanismo de elevação das pontes rolantes exige um elevado nível de precisão no controlo da velocidade e na resposta ao binário. O controlo vetorial em circuito fechado, através do feedback em tempo real da velocidade real do motor fornecido pelo codificador, permite uma precisão de velocidade ≤0,011 TP3T, podendo ainda, a velocidade zero, fornecer um binário nominal de 1501 TP3T para manter a carga imóvel. O controlo vetorial em circuito aberto apresenta uma saída de binário insuficiente em baixas frequências (≤5 Hz), o que pode facilmente causar falta de potência na elevação ou o deslizamento do gancho. Os carros principais e secundários têm requisitos de precisão de velocidade mais baixos, pelo que a utilização do controlo vetorial em circuito aberto é suficiente para satisfazer os requisitos de precisão de ≤0,51 TP3T.
P: Como se escolhe a resistência de travagem do variador de frequência de uma grua?
Resposta: A resistência de travagem do variador de frequência da grua deve ser selecionada de acordo com os valores recomendados no manual do variador. A Krude Heavy Industry utiliza, na configuração padrão das gruas de 10 t, um variador de frequência da série G120 (11 kW) para o mecanismo de elevação, combinado com uma resistência de travagem de 27 Ω/4 kW. A potência da resistência de travagem é calculada com base na frequência de travagem do mecanismo de elevação: número de travagens por hora × energia de cada travagem; a potência recomendada é de 20% a 30% da potência nominal do variador de frequência. A resistência de travagem deve ser instalada no topo do armário ou numa parede lateral com boa ventilação, devendo ser configurada com proteção contra sobreaquecimento (temperatura superficial ≤ 200 °C). Quanto ao ciclo de manutenção do travão, consulte a secção relativa à inspeção do travão no manual de manutenção do guindaste.
| Itens dos parâmetros | Variador de frequência para elevação | Inversor para veículos pesados | Inversor para carrinhos |
|---|---|---|---|
| Modo de controlo | Vetor de circuito fechado (com encoder) | Vetorial de circuito aberto | Vetorial de circuito aberto |
| Precisão da velocidade | ≤0,011 TP3T | ≤0,51 TP3T | ≤0,51 TP3T |
| Tempo de aceleração | 2 a 4 segundos | 3 a 5 segundos | 2 a 4 segundos |
| Tempo de desaceleração | 4 a 6 segundos | 5 a 8 segundos | 3 a 5 segundos |
| Configuração de potência de 10 t | 11 kW/25 A | 2 × 3 kW/8 A | 1,5 kW/4 A |
| Modo de definição da velocidade | 4 a 8 velocidades + sinal analógico | 2 a 4 velocidades | 2 a 4 velocidades |
| Modo de travagem | Injeção de corrente contínua + resistência de travagem + travão mecânico | Travagem por injeção de corrente contínua | Travagem por injeção de corrente contínua |
| Limiar de proteção contra sobrecarga | Corrente nominal 110% / Classe 10 | Corrente nominal 110% / Classe 10 | Corrente nominal 110% / Classe 10 |
| Resistência da resistência de travagem | 27 Ω / 4 kW | Incluído de série | Incluído de série |
Sequência de autoajuste do motor
Introduza primeiro os parâmetros indicados na placa de identificação do motor (tensão nominal/corrente nominal/velocidade nominal/fator de potência) → Ajuste estático (carro principal/carro secundário) → Ajuste dinâmico (elevação). Após o ajuste, compare os valores calculados com os valores indicados na placa de identificação; o desvio deve ser ≤ 5%.
Configuração de várias velocidades
4 a 8 velocidades de elevação: velocidade baixa (5 Hz), velocidade média (25 Hz) e velocidade alta (50 Hz). 2 a 4 velocidades para o carro principal e o carro secundário: velocidade baixa (10 Hz) e velocidade alta (50 Hz). O PLC seleciona o nível de velocidade através da combinação de terminais DI.
Curva de aceleração e desaceleração do tipo S
Nos segmentos iniciais de aceleração e desaceleração, definir uma transição em arco em S com duração de 0,2 a 0,5 segundos, para que o arranque e a paragem sejam suaves e reduzam a oscilação da carga. Elevação: P1120 = 3,0 s / P1121 = 5,0 s; deslocamento do carro: P1120 = 4,0 s / P1121 = 6,0 s.
Sequência temporal do bloqueio do travão de braço
O variador de frequência abre o freio após estabelecer o binário (atraso de 0,2 a 0,5 s) e, antes de interromper a saída, desativa primeiro o freio de retenção e, em seguida, retira o binário (atraso de 0,1 a 0,3 s). O sinal de abertura do freio é transmitido ao PLC através da saída de relé do variador de frequência, garantindo a proteção por interbloqueio.
Parâmetros de comunicação PROFINET
Definição dos endereços da estação do variador de frequência (1 a 3 correspondem, respetivamente, à elevação/carro principal/carro secundário), configuração do nome do dispositivo PROFINET, palavra de controlo/palavra de estado PZD1 de 16 bits, valor de referência/valor real da velocidade PZD2.
Erros comuns nos parâmetros
Corrente nominal do motor definida como demasiado elevada → a proteção contra sobrecarga não é acionada, o que provoca a queima do motor. Tempo de aceleração demasiado curto → disparo por sobrecorrente. Monitorização do desvio de velocidade desativada → o motor fica fora de controlo em caso de rutura do encoder. Potência insuficiente da resistência de travagem → sobreaquecimento e queima.
Perguntas frequentes (FAQ)
P: Como se configura o tempo de aceleração e desaceleração do variador de frequência de uma grua?
Resposta: Os tempos de aceleração e desaceleração do variador de frequência da grua são definidos de acordo com as características do mecanismo e as condições de carga. O mecanismo de elevação acelera em 2 a 4 segundos e desacelera em 4 a 6 segundos (o tempo de desaceleração é mais longo do que o de aceleração para evitar que o gancho deslize); o carro principal acelera em 3 a 5 segundos e desacelera em 5 a 8 segundos; o carro secundário acelera em 2 a 4 segundos e desacelera em 3 a 5 segundos. No início dos períodos de aceleração e desaceleração, deve ser definido um arco em S com duração de 0,2 a 0,5 segundos para garantir uma transição suave. Após a definição dos parâmetros, é necessário verificar, sob cargas de 50% e 100%, se a derrapagem de travagem é ≤ v/100.
P: Quais são as causas de uma falha por sobrecorrente no variador de frequência de uma grua?
Resposta: Causas comuns de falhas por sobrecorrente no variador de frequência da grua: ① Tempo de aceleração definido como demasiado curto, o que provoca um pico de corrente excessivo; ② A autoajustagem dos parâmetros do motor não foi realizada ou os parâmetros estão incorretos; ③ Saída do variador de frequência quando o travão não está aberto (travão encravado ou sequência de interbloqueio incorreta); ④ Danos no isolamento dos enrolamentos do motor ou dos cabos. Sequência de verificação: verificar primeiro o isolamento do lado do motor → verificar em seguida o estado do travão → confirmar a configuração do tempo de aceleração → repetir a autoajuste do motor. De acordo com os requisitos da norma GB/T 5226.1-2019, após a resolução da avaria, é necessário efetuar uma verificação em vazio antes de retomar o funcionamento.
P: Por que razão se utiliza o controlo vetorial em circuito fechado no variador de frequência do guindaste?
Resposta: O mecanismo de elevação das pontes rolantes exige um elevado nível de precisão no controlo da velocidade e na resposta ao binário. O controlo vetorial em circuito fechado, através do feedback em tempo real da velocidade real do motor fornecido pelo codificador, permite uma precisão de velocidade ≤0,011 TP3T, podendo ainda, a velocidade zero, fornecer um binário nominal de 1501 TP3T para manter a carga imóvel. O controlo vetorial em circuito aberto apresenta uma saída de binário insuficiente em baixas frequências (≤5 Hz), o que pode facilmente causar falta de potência na elevação ou o deslizamento do gancho. Os carros principais e secundários têm requisitos de precisão de velocidade mais baixos, pelo que a utilização do controlo vetorial em circuito aberto é suficiente para satisfazer os requisitos de precisão de ≤0,51 TP3T.
P: Como se escolhe a resistência de travagem do variador de frequência de uma grua?
Resposta: A resistência de travagem do variador de frequência da grua deve ser selecionada de acordo com os valores recomendados no manual do variador. A Krude Heavy Industry utiliza, na configuração padrão das gruas de 10 t, um variador de frequência da série G120 (11 kW) para o mecanismo de elevação, combinado com uma resistência de travagem de 27 Ω/4 kW. A potência da resistência de travagem é calculada com base na frequência de travagem do mecanismo de elevação: número de travagens por hora × energia de cada travagem; a potência recomendada é de 20% a 30% da potência nominal do variador de frequência. A resistência de travagem deve ser instalada no topo do armário ou numa parede lateral com boa ventilação, devendo ser configurada com proteção contra sobreaquecimento (temperatura superficial ≤ 200 °C). Quanto ao ciclo de manutenção do travão, consulte a secção relativa à inspeção do travão no manual de manutenção do guindaste.
