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抱閘控制基礎知識

在建設中的建筑物或工廠生產起重控制傳動系統中，變頻器驅動電機旋轉卷筒纏繞繩索，來控制提升或下放負載。由于負載側較重，重力會使電機意外旋轉，這可能會對生產設備或人員造成嚴重傷害。因此，在電機停止運行時需要使用電機集成或者外部抱閘制動器（剎車）。利用機械彈簧力或者摩擦盤來為提升的負載提供制動扭矩。打開抱閘時使用電磁鐵克服彈簧力，使與電機軸相連的摩擦盤自由旋轉；當電磁鐵斷電時，彈簧力再次施加到摩擦盤上，產生制動扭矩。

圖1   電機抱閘控制

SINAMICS G120變頻器集成了便捷的電機抱閘順序控制功能，對于提升設備的抱閘控制尤其重要。

在使用電機抱閘功能時，工程師可能會遇到各種問題，例如：

為了幫忙大家理解和應用好SINAMICS G120變頻器的抱閘功能，我們針對1847會員用戶推出一系列關于抱閘功能的學習資料，同時我們會分享西門子工程師在實際現場遇到的關于抱閘問題的處理案例，部分內容如下：

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抱閘的基本控制邏輯

正確設置了“電機抱閘”功能時，只要電機抱閘打開，電機就會保持接通狀態。僅當電機抱閘關閉時，變頻器才會“關閉”電機。

圖2  G120抱閘控制功能

這里需要了解一下抱閘功能的基本邏輯順序：

當變頻器接收到 ON 啟動命令：

1)收到命令，變頻器接通電機。

2)等待電機勵磁時間結束，變頻器發出打開抱閘的指令。

3)電機一直保持靜止，直到電機打開抱閘時間 p1216 結束。在該時間內電機機械抱閘必須打開。

4)變頻器驅動電機加速到速度設定值。

當變頻器收到 OFF1/OFF3 停車指令：

1)收到 OFF1/OFF3 停車指令。變頻器驅動電機制動到靜止。

2)停車制動時，變頻器會監控并比較轉速設定值和當前實際速度與“靜止狀態檢測閾值”p1226。

當轉速設定值<p1226時，啟動p1227監控時間。

當實際速度<p1226時，啟動p1228延時時間。

3)p1227/p1228 任何一個時間結束，變頻器即發出抱閘閉合指令。

4)在“抱閘閉合時間”p1217時間內電機抱閘必須閉合，因為p1217結束后變頻器會關閉電機，即撤銷轉矩。

當變頻器收到 OFF2 指令：

變頻器收到 OFF2 指令（例如急停命令或故障觸發）后，不管實際電機轉速如何，會直接給出電機抱閘閉合指令。

總的來說，為了控制電機抱閘并Zui大限度地延長抱閘的使用壽命，G120提供了全面的靈活抱閘控制功能，該功能Zui主要的參數：

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 V/f控制方式下

如何設置抱閘功能

電機抱閘功能設置不準確或錯誤時，在提升有負載的應用中（例如起重機，吊車，升降機）可能會負載掉落而引發生命危險。

那么在V/f控制方式下，抱閘打開時為防止溜車現象，需要逐步增大 p1310 或 p1351 的設定值來增大變頻器的輸出電壓，以防止負載溜車。

一、p1310 作為附加提升電壓來防止溜車，該提升電壓疊加到變頻器的輸出電壓上

提升電壓計算公式 = 1.732 × p0305 × r0395 × p1310 / 100 %。

例如電機為 400V / 0.12Kw / 0.42A，r0395 = 99.2114Ω，p1310 = 50%，p1351 = 0%。

則附加提升電壓[V] = 1.732 × p0305 × r0395 × p1310 / 100 %

= 1.732 × 0.42 × 99.2114 × 50% /  

= 36.086（V）

如下圖 3 所示，在 p1216 等待抱閘打開的時間內 r72 = 36.086 (V)，由此可知，測試實際提升電壓 r72 與 p1310 理論計算提升電壓值相符。

圖3  V/f方式下的電壓提升

二、p1351作為附加的滑差頻率補償來防止溜車，該滑差頻率補償同樣以頻率對應的電壓形式疊加到輸出電壓上。

滑差補償電壓計算公式 =(r0330 × p1351) × 8 [V]，其中 8V 的含義為 400V / 50Hz = 8V/Hz。

例如電機為 400V / 0.12Kw / 0.42A，r0330 = 5Hz，p1310 = 0，p1351 = 50%。

則滑差補償電壓[V] =(r0330 × p1351) × 8 [V] = 2.5Hz × 8[V]  = 20（V）

如下圖 4 所示，在 p1216 等待抱閘打開的時間內r66 = 2.5Hz，r72 = 20（V），由此可知，測試實際提升電壓 r72 與 p1351 理論計算提升電壓值相符。

圖4  V/f方式下的滑差補償

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總結

需要注意的是，雖然電機集成的抱閘一般情況下具有有限的動態制動的能力，但它通常設計用于需要零速保持轉矩的靜態制動應用，而且由于所有這些控制和安全生產息息相關，調試此類系統需要對變頻器參數和電機工作有充分的了解，方可確保變頻器與抱閘協同運行，以實現高效和安全的運行，否則，可能會損壞系統或者導致意外的電機運動。