CN217578074U - 一种起重机的保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于铸造设备技术领域，特别涉及一种起重机的保护装置；包括：接触器、变频器、制动单元、制动电阻、电机、控制模块、继电器组；接触器的输入端与电源的输出端连接，接触器的输出端与变频器的输入端连接，接触器与电机之间设有变频器；变频器的输出端与制动单元的输入端连接，制动单元的输出端通过制动电阻与变频器连接，制动电阻与继电器组并联接，控制模块与变频器连接，可在制动单元故障后能及时断开变频器对其进行保护，避免由于发热高温引起火灾；同时安全性得到合理有效的改善，显著的降低了维修成本的投入，避免因设备故障导致停机，间接提高了生产工作效率。

Description

一种起重机的保护装置

技术领域

本实用新型属于铸造设备技术领域，特别涉及一种起重机的保护装置。

背景技术

在现有技术中，变频器在起重机设备上广泛使用，属于设备控制较为主要的部件，但是在使用过程中变频器的保护有限，时常出现制动电阻烧毁的现象，严重影响变频器及起重机的正常运行，甚至故障停机影响生产进度。

起重机吊钩下落时进行减速、制动动作时，由于机械系统的位能和势能的作用，导致卷扬电机的转速大于变频器的输出转速，此时电机转绕组中的感应电流的相位超前与感应电压，并由互感作用使定子绕组中出现感应电流或容性电流，而变频器逆变回路两端并联的二极管和直流回路的储能电容器，提供了容性电流通路，容性励磁电流通入电动机，进而产生励磁磁动势，此时电动机自励发电，向供电电源回馈能量，电动机由“电动”状态进入“动电”状态，即为发电机。在这个过程中多余电能需要用制动电阻消耗掉，此时制动单元起到开关的作用。

其中制动电阻的主要功能是针对多余的电能，加快机械惯性能量的消耗，利于缩短停止进程，将电机的再生发电能量耗散于制动电阻上。对于一般的小功率变频器，制动单元一般集成于功率模块内，由内置制动开关管和内置制动功率电阻，根据直流回路的电压检测信号，直接或由CPU输出控制制动开关管的通断，将制动电阻并接入直流回路，使直流回路的电压增量，变为电阻的热量消耗散于空气中。对于较大功率的变频器，直接从直流回路引出P、N端子，再生能量由变频器的逆变电路所串联的二极管整流，馈入变频器的直流电路，使直流回路的电压由530V左右上升到六、七百伏甚至更高。尤其在大惯性负载需要减速停止的过程中，更是频繁发生。这种急剧上升的电压，有可能对变频器主电路的储能电容和逆变模块造成较大的电压和电流冲击，严重情况下还会造成损坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种起重机的保护装置，克服现有技术中只采用制动电阻结合制动单元存在使用过程中对变频器及制动电阻的保护存在的缺陷，使起重机在制动过程中更加安全可靠，防止制动电阻因故障而烧坏或发生火灾。

一种起重机的保护装置，保护装置包括：接触器、变频器、制动单元、制动电阻、电机、控制模块、继电器组；所述接触器的输入端与电源的输出端连接，控制整个电路系统的通断；所述接触器的输出端与所述变频器的输入端连接，在需要时切断电源与所述变频器的连接；所述接触器与所述电机之间设有变频器，变频器用于控制所述电机执行各项动作指令；所述变频器的输出端与所述制动单元的输入端连接，多余的电能通过线路流经所述制动单元；所述制动单元的输出端通过所述制动电阻与所述变频器连接，所述制动单元接通后所述制动电阻将电能转化为热能消耗掉；所述制动电阻与所述继电器组并联接，所述控制模块与所述变频器连接，在所述制动电阻不起作用的情况下保护所述变频器。

作为优选的技术方案，所述继电器组包括第一继电器、第二继电器、第三继电器，所述第一继电器、所述第二继电器与所述第三继电器依次串联，进行分流后起到信号检测的作用。

作为优选的技术方案，所述保护装置还包括时间继电器，所述时间继电器的输入端与所述第三继电器的输出端连接，所述第三继电器吸合后所述时间继电器开始计时。所述时间继电器的输出端与所述接触器的输入端连接，所述时间继电器到时间后切断所述接触器的输入。

作为优选的技术方案，当所述变频器的直流电压升高至所述制动单元的开启电压时，所述制动单元的功率开关开通，电流通过所述制动电阻将电能转化为热能消耗。

作为优选的技术方案，当所述制动单元的功率开关开通时，所述所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器依次得电吸合。

作为优选的技术方案，当所述第三继电器吸合接通后，所述时间继电器得电开始计时，设定时间后断开，使得所述接触器失电断开，所述变频器停止工作；优选地，从所述第三继电器的常开点引出一根线连接至所述时间继电器的线圈，确保所述第三继电器得电闭合后所述时间继电器得电开始计时。然后从所述时间继电器的常闭触点引出一根线串联至所述接触器线圈，在所述时间继电器计时完毕后常闭触点断开，所述接触器线圈也失电断开，整个系统断电。

作为优选的技术方案，当所述变频器的直流电压降低至所述制动单元的停止电压时，所述制动单元的功率开关断开，无电流通过所述制动电阻，整个电路放电过程结束。

一种起重机，包括任一技术方案所述的起重机的保护装置，这样在制动单元故障后能及时断开变频器对其进行保护，避免由于发热高温引起火灾；同时安全性得到合理有效的改善，显著的降低了维修成本的投入，避免因设备故障导致停机，间接提高了生产工作效率。

附图说明

图1为实施例保护装置电路示意图；

图2为实施例时间继电器控制接触器电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

实施例主要涉及一种起重机的保护装置，请参见附图1至2所示，保护装置包括：接触器KM、变频器、制动单元、制动电阻、电机M、控制模块、继电器组；接触器的输入端与电源的输出端连接，为电源通断开关，即控制整个电路系统的通断；接触器的输出端与变频器的输入端连接，接触器控制变频器工作，在需要时切断电源与变频器的连接；接触器与电机M之间设有变频器，变频器用于通过变频改变电机M的转速，控制电机M执行各项动作指令；变频器的输出端与制动单元的输入端连接，多余的电能通过线路流经制动单元，即制动单元与变频器串联，起开关作用，将回馈电流输送至制动电阻；制动单元的输出端通过制动电阻与变频器连接，即制动电阻与制动单元串联，制动单元接通后制动电阻将电能转化为热能消耗掉；制动电阻与继电器组并联接，继电器组将电流分流后起到信号检测的作用；控制模块与变频器连接，在制动电阻不起作用的情况下保护变频器。

其中继电器组包括第一继电器KA1、第二继电器KA2、第三继电器KA3，第一继电器KA1、第二继电器KA2与第三继电器KA3依次串联，进行分流后起到信号检测的作用。

具体地，保护装置还包括时间继电器KT，时间继电器KT的输入端与第三继电器KA3的输出端连接，第三继电器KA3吸合后时间继电器KT开始计时。时间继电器KT的输出端与接触器KM的输入端连接，时间继电器KT到时间后切断接触器KM的输入。

正常状态下，接触器KM闭合，控制模块根据操作人员的动作，将上升、下降等指令传达给变频器，变频器控制电机M升频或降频工作，在起重机吊运重物下降的过程中逐渐减速，变频器降频输出信号控制电机M减速。在重物的带动下，电机M的实际转速超过变频器给定的转速，回路内产生电能。电机M产生多余的电能经过变频器内部的续流二极管全波整流后，使变频器内直流母线电压持续升高。当直流电压达到制动单元的开启电压时，制动单元功率开关开通，电流通过制动电阻将电能转化为热能消耗掉。此时多余的能量逐渐减小，电机M的转速下降，变频器直流母线电压也随之下降。当电压降到制动单元的停止电压时，制动单元的功率开关关断，没有电流经过制动电阻，整个放电过程结束。当直流母线的电压继续升高时，制动单元将重复上述过程，平衡母线电压，使系统正常运行。

当制动单元由于长时间使用老化或大电流击穿后，此时制动单元的功率开关长通，两端电压可达到500～600V。由于三个继电器串联分压且与制动电阻并联，每个继电器平均分的电压都在200V左右，在正常工作的范围之内，所以三个继电器都得电吸合。在继电器KA3接通后，时间继电器KT得电开始计时，10秒后断开，接触器KM由于时间继电器断开也随失电，变频器停止工作。操作人员此时无法继续操作起重机动作，从而得知设备发生故障需进行检查。

在制动单元完好的状态下，制动单元的工作时间很短，暨接通后很快就会断开，所以继电器得电时间也很短，远远达不到10秒，故无法断开接触器KM，所以不会影响正常使用。

起重机采用本实施例提供的保护装置，可在制动单元故障后能及时断开变频器对其进行保护，避免由于发热高温引起火灾；同时安全性得到合理有效的改善，显著的降低了维修成本的投入，避免因设备故障导致停机，间接提高了生产工作效率。

以上实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种起重机的保护装置，其特征在于，保护装置包括：接触器、变频器、制动单元、制动电阻、电机、控制模块、继电器组；

所述接触器的输入端与电源的输出端连接，所述接触器的输出端与所述变频器的输入端连接，所述接触器与所述电机之间设有变频器；所述变频器的输出端与所述制动单元的输入端连接，所述制动单元的输出端通过所述制动电阻与所述变频器连接，所述制动电阻与所述继电器组并联接，所述控制模块与所述变频器连接。

2.根据权利要求1所述的起重机的保护装置，其特征在于，所述继电器组包括第一继电器、第二继电器、第三继电器，所述第一继电器、所述第二继电器与所述第三继电器依次串联。

3.根据权利要求2所述的起重机的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括时间继电器，所述时间继电器的输入端与所述第三继电器的输出端连接，所述时间继电器的输出端与所述接触器的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的起重机的保护装置，其特征在于，当所述变频器的直流电压升高至所述制动单元的开启电压时，所述制动单元的功率开关开通，电流通过所述制动电阻将电能转化为热能消耗。

5.根据权利要求4所述的起重机的保护装置，其特征在于，当所述制动单元的功率开关开通时，所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器依次得电吸合。

6.根据权利要求5所述的起重机的保护装置，其特征在于，当所述第三继电器吸合接通后，所述时间继电器得电开始计时，设定时间后断开，使得所述接触器失电断开，所述变频器停止工作。

7.根据权利要求1所述的起重机的保护装置，其特征在于，当所述变频器的直流电压降低至所述制动单元的停止电压时，所述制动单元的功率开关断开，无电流通过所述制动电阻，整个电路放电过程结束。

8.一种起重机，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的起重机的保护装置。

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