Một cầu trục hai dầm 20 tấn là năm biến tần và 24,1 kW trên một thanh cái, không phải tải của một cầu trục. Ngay cả khi mỗi biến tần có cuộn kháng 5%, thanh cái vẫn đạt gần 18% tổng méo theo nhu cầu so với giới hạn 8%. Dưới đây là những gì thực sự cộng lại, và biện pháp nào thuộc về cầu trục nào.
Một cầu trục hai dầm 20 tấn không phải là tải điện của một cầu trục. Một mục catalogue điển hình liệt kê pa lăng chính 16 kW, pa lăng phụ 2,6 kW, hai động cơ xe con 0,55 kW và bốn động cơ di chuyển 1,1 kW. Đó là 24,1 kW trải trên năm biến tần treo vào một thanh cái. Khi chúng chạy cùng lúc, các dòng hài cộng lại trước khi tới máy biến áp của bạn, và không có phép tính một biến tần nào dự đoán được con số đồng hồ điện sẽ đọc.
Năm nay tôi đã có mặt ở ba công trình mà một cầu trục hai dầm mới làm nhảy aptomat của nhà máy vốn đã chạy cầu trục một dầm cả chục năm. Cả ba đều bị tranh luận như thể cầu trục bị lỗi. Hai vụ là vấn đề thanh cái, một vụ là vấn đề làm mát tủ, và không vụ nào là do cầu trục.
Lý do cầu trục hai dầm hành xử khác nằm ở hai điều mà bài viết về cầu trục một dầm trên trang này không phải đối mặt. Có nhiều biến tần hơn, và trên 16 tấn thì có hai pa lăng. Hai pa lăng nghĩa là hai bộ chỉnh lưu, hai bộ điều khiển hãm và hai cơ hội để một công tắc tơ nhả đúng vào lúc không nên nhả. Phần tính toán sau đây nói về việc các biến tần đó tác động lẫn nhau ra sao.
Mọi thứ dưới đây hoặc là một con số đã công bố có nêu nguồn, hoặc là một điều khoản tiêu chuẩn, hoặc là một con số chúng tôi tự tính. Các con số tự tính được ghi rõ là số liệu lập kế hoạch. Chưa ai công bố một khảo sát méo hài trên cầu trục hai dầm 20 tấn trong một nhà máy thép Việt Nam, và tôi sẽ không giả vờ là có.
Nhiều hơn người mua thường đếm. Một cầu trục một dầm 10 tấn có một pa lăng, một bộ xe con và hai động cơ di chuyển. Cầu trục hai dầm cùng tải trọng có bốn động cơ di chuyển vì mỗi dầm đầu mang hai động cơ, và từ 16 tấn trở lên còn có thêm pa lăng thứ hai cho các lần nâng nhẹ. Bảng phân chia động cơ đã công bố dưới đây lấy từ một catalogue cầu trục hai dầm tiêu chuẩn phủ 5 đến 40 tấn, với các tổng số đúng như in.
| Tải trọng | Động cơ nâng | Động cơ xe con | Động cơ di chuyển | Công suất cầu trục | Biến tần trên thanh cái | Dòng điện tại 400 V |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 t | 6,1 / 1 kW | 2 x 0,31 kW | 2 x 0,55 kW | 8,82 kW | 3 | 16,6 A |
| 10 t | 9,5 / 1,5 kW | 2 x 0,44 kW | 2 x 1,1 kW | 14,08 kW | 4 | 26,6 A |
| 20 t | 16 / 2,6 kW | 2 x 0,55 kW | 4 x 1,1 kW | 24,1 kW | 5 đến 7 | 45,5 A |
| 32 t | 20 / 5,0 kW | 2 x 1,1 kW | 4 x 1,5 kW | 33,2 kW | 5 đến 7 | 62,6 A |
| 40 t | 38 kW | 2 x 1,5 kW | 4 x 2,2 kW | 47,0 kW | 5 đến 7 | 88,7 A |
| 50 t (loại nhẹ châu Âu) | 4 / 0,67 m/min, 2 cấp tốc độ | 20 / 5 m/min | 40 / 10 m/min, đổi số cực | 44,4 kW | 4 | 83,8 A |
Các dòng điện là tính toán của chúng tôi ở 400 V, hệ số công suất 0,85 và hiệu suất động cơ 0,90, dùng số kW trong catalogue. Số biến tần là số động cơ được đóng cắt riêng, và đó mới là điều quan trọng với sóng hài: mỗi động cơ có biến tần riêng sẽ bơm méo dòng của chính nó tại điểm của chính nó trên thanh cái. Danh mục cầu trục hai dầm của chúng tôi cũng công bố bảng phân chia tương tự theo từng tải trọng, và đó là thứ đầu tiên nên so sánh giữa hai báo giá.
Dòng 50 tấn đáng để dừng lại. Đây là một máy có thật đã công bố, khẩu độ 13,5 m, chiều cao nâng 6 m, dầm cầu 8.950 kg và tổng khối lượng 12.810 kg, tải bánh xe tĩnh lớn nhất 134,5 kN, phân cấp U4/Q2 theo EN 13001-1, và 44,4 kW thiết bị điện. Máy này không có biến tần ở bất kỳ đâu. Cơ cấu nâng là 4/0,67 m/min trên động cơ đổi số cực hai cấp tốc độ và di chuyển là 40/10 m/min theo cùng cách. Hãy ghi nhớ điều đó, vì nó thay đổi thứ bạn nên lo lắng.
Hai pa lăng trên một dầm cầu không phải là tính năng dự phòng. Đó là tính năng năng suất: móc phụ chạy nhanh gấp 2 đến 5 lần móc chính và xử lý mọi thứ dưới khoảng một phần tư tải trọng định mức. Trên một máy dành phần lớn thời gian trong ngày để nâng 2 tấn, pa lăng chính chỉ là khối lượng chết.
Danh mục cấu hình đã công bố của một dải cầu trục hai dầm hạng nặng cho thấy quy luật rất rõ. Từ 16 tấn trở lên, mọi tải trọng đều được ghi thành một cặp.
| Tải trọng danh mục | Chính / phụ | Tỷ lệ pa lăng phụ so với chính |
|---|---|---|
| 5 t | một móc | không có |
| 10 t | một móc | không có |
| 16 t | 16 / 3,2 t | 20% |
| 20 t | 20 / 5 t | 25% |
| 32 t | 32 / 5 t | 16% |
| 50 t | 50 / 10 t | 20% |
| 75 t | 75 / 20 t | 27% |
| 100 t | 100 / 20 t | 20% |
| 125 t trở lên | 125 / 32 t trở lên | 25 đến 30% |
Đây là chỗ câu chuyện điện tách khỏi cầu trục một dầm. Pa lăng phụ là một bộ chỉnh lưu thứ hai, một mạch điều khiển hãm thứ hai và một cáp động cơ thứ hai, và nó được cố ý chọn nhỏ. Những biến tần nhỏ chính là loại có méo dòng tệ nhất so với tải của chính nó, vì điện dung thanh cái DC và cuộn kháng (nếu có) được chọn theo kích cỡ khung nhỏ chứ không theo sóng hài. Logic tương tự áp dụng cho phần pa lăng và phụ kiện của đơn hàng: đơn vị nhỏ không phải là đơn vị đơn giản.
Hai bộ chỉnh lưu 6 xung trên một thanh cái không triệt tiêu nhau theo kiểu lấy trung bình. Một thử nghiệm công bố trong phòng thí nghiệm trên hai biến tần nối chung một thanh cái AC đã đo được 10,9 A hài bậc 5 từ biến tần thứ nhất và gần gấp đôi khi chạy biến tần thứ hai. Một cộng một bằng hai, như ghi chú ứng dụng của Eaton diễn đạt. Dạng sóng giống nhau, góc pha giống nhau, và những góc giống nhau thì cộng lại.
Nằm giữa hai thái cực, và khoảng cách giữa chúng chính là toàn bộ câu chuyện. Giả định tiện lợi là cộng số học: năm biến tần, dòng hài gấp năm lần. Giả định lạc quan là căn bậc hai tổng bình phương: năm biến tần, dòng hài gấp 2,24 lần. Thực tế nằm giữa hai con số đó và phụ thuộc vào mức độ giống nhau của các biến tần và việc bộ chỉnh lưu của chúng có được dịch pha hay không.
Ngành điện lượng hóa điều này bằng một số mũ tổng hợp, thường viết là alpha. Số mũ bằng 1 là cộng số học không triệt tiêu. Số mũ bằng 2 là căn bậc hai tổng bình phương, tức kết quả khi các góc pha phân bố ngẫu nhiên. Một bài báo IEEE năm 2013 của Cuk, Cobben, Ribeiro và Kling đã đo các biến tần động cơ cảm ứng mắc song song tại hai địa điểm trong một tuần với độ phân giải một giây, bao gồm cả bộ chỉnh lưu 6 xung và 12 xung, và rút ra các hệ số tổng hợp đơn giản hóa chính vì không thái cực nào là đúng.
Điều quan trọng trên thực tế là tổng méo theo nhu cầu tại thanh cái, không phải tổng méo hài của một biến tần. Đó là hai con số khác nhau và người mua liên tục nhầm lẫn chúng. Đây là kết quả của hai quy tắc cộng đối với một nhóm biến tần giống hệt nhau.
| Số biến tần trên thanh cái | TDD nếu cộng số học, không cuộn kháng (THDi 100%) | TDD nếu căn bậc hai tổng bình phương, không cuộn kháng | TDD nếu cộng số học, cuộn kháng 5% (THDi 40%) | TDD nếu căn bậc hai tổng bình phương, cuộn kháng 5% |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 100% | 100% | 40% | 40% |
| 2 | 100% | 71% | 40% | 28% |
| 3 | 100% | 58% | 40% | 23% |
| 5 | 100% | 45% | 40% | 18% |
| 7 | 100% | 38% | 40% | 15% |
| Giới hạn IEEE 519-2022, Isc/IL 20 đến 50 | 8% | 8% | 8% | 8% |
Tính toán của chúng tôi, dùng dải THDi mỗi biến tần do ABB công bố cho biến tần HVAC và các quy tắc cộng tiêu chuẩn. Bảng này nói lên một điều không dễ chịu. Ngay cả khi mọi biến tần đều có cuộn kháng 5% và các góc pha tình cờ phân bố hoàn hảo, một cầu trục hai dầm năm biến tần vẫn ở mức TDD 18% so với giới hạn 8%. Thêm cuộn kháng giúp biến tần riêng lẻ rất nhiều nhưng vẫn để thanh cái ngoài giới hạn.
Đó không phải lý do để bỏ qua cuộn kháng. Đó là lý do để thôi tin rằng cuộn kháng là toàn bộ câu trả lời. Trên một biến tần đơn lẻ, cùng bảng đó cho thấy 40% giảm còn 18%, đó là lý do cuộn kháng đáng hai trăm USD. Trên một máy năm biến tần, cùng cuộn kháng đó đưa bạn từ 100 xuống 18, một kiểu con số khác nhưng vẫn còn xa 8.
Dịch pha là biện pháp xử lý sóng hài thực sự rẻ nhất cho một nhóm biến tần, và gần như không bao giờ được chỉ định trên cầu trục. Ý tưởng rất đơn giản: hai bộ chỉnh lưu 6 xung được cấp từ các cuộn dây lệch nhau 30 độ điện tạo ra hài bậc 5 và bậc 7 lệch nhau 180 độ, nên chúng triệt tiêu tại thanh cái chung thay vì cộng lại. Một bộ 6 xung cộng một bộ 6 xung dịch pha hành xử như một bộ chỉnh lưu 12 xung tại điểm chúng gặp nhau.
Các con số méo dòng đã công bố cho những bộ chỉnh lưu hiện có, từ ABB và từ dữ liệu sóng hài của Siemens cho biến tần ở tải định mức, giải thích vì sao điều này quan trọng.
| Bộ chỉnh lưu đầu vào | THDi dòng điện điển hình ở tải định mức | Tác động lên thanh cái năm biến tần | Mức dùng thực tế trên cầu trục |
|---|---|---|---|
| 6 xung, không cuộn kháng | 90 đến 120% | trường hợp xấu nhất chi phối | rất phổ biến trong tủ điều khiển giá rẻ |
| 6 xung, cuộn kháng 2 đến 3% | 43 đến 44% | có giúp, nhưng vẫn trên 8 | cải tạo phổ biến |
| 6 xung, cuộn kháng 5% | 34 đến 45% | 15 đến 18% nếu góc pha trải đều | tiêu chuẩn trong HVAC, ít gặp trên cầu trục |
| 12 xung | 8,8% | gần giới hạn, cần máy biến áp hai cuộn thứ cấp | hiếm trên cầu trục, phổ biến trong nhà máy thép |
| 18 xung | 3,9% | dưới giới hạn | thỉnh thoảng, cho pa lăng lớn |
| Bộ chỉnh lưu tích cực, hai góc phần tư | 1,3 đến 5% | dưới giới hạn, hệ số công suất bằng 1 | ngày càng được chỉ định cho pa lăng làm việc nặng |
| Bộ chỉnh lưu tích cực, bốn góc phần tư | 1,2%, cộng khả năng tái sinh | dưới giới hạn và thu hồi năng lượng hãm | cao cấp, hợp lý trên khoảng 50 tấn |
Một thử nghiệm đã công bố có giá trị hơn cả bảng. Hai biến tần 6 xung giống hệt nhau trên một thanh cái chung, một máy biến áp dịch pha: hài bậc 5 từ 10,9 A mỗi biến tần xuống khoảng 21,8 A khi cộng lại mà không dịch pha, và xuống gần bằng không khi có dịch pha. Máy biến áp đó không lọc gì cả. Nó biến hai dạng sóng cùng pha thành hai dạng sóng ngược pha.
Trên cầu trục hai dầm, điều này thực sự khả thi, vì hai pa lăng là hai biến tần riêng và không buộc phải giống nhau. Một máy 20 tấn với pa lăng chính 16 kW và pa lăng phụ 2,6 kW có thể đặt pa lăng phụ trên một nguồn cấp dịch pha, hoặc đơn giản là trên một máy biến áp nhỏ riêng với tổ group vector khác. Cách đó triệt tiêu hài bậc 5 và bậc 7 giữa hai nguồn lớn nhất với chi phí một cuộn dây thay vì một bộ chỉnh lưu tích cực.
Điều nó không làm được là triệt tiêu bốn động cơ di chuyển, vốn giống hệt nhau, được cấp từ một cặp biến tần ở chế độ master/slave, và do đó hoàn toàn cùng pha với nhau. Các biến tần giống nhau cấp từ một biến tần không phải là bốn nguồn hài. Chúng là một nguồn với bốn tải, đó là lý do cơ cấu di chuyển thường là vấn đề nhỏ nhất và hai pa lăng thường là lớn nhất.
Không, và đây là chỗ phần lớn người mua chẩn đoán ngược. Máy 50 tấn mô tả ở trên có 44,4 kW thiết bị điện và không có biến tần ở bất kỳ đâu. Cơ cấu nâng là đổi số cực hai cấp tốc độ ở 4 và 0,67 m/min. Di chuyển là đổi số cực hai cấp tốc độ ở 40 và 10 m/min. Xe con là 20 và 5 m/min. Mọi chuyển động đều đóng cắt bằng công tắc tơ.
Máy đó không tạo ra dòng hài đáng kể, vì động cơ cảm ứng đổi số cực là tải tuyến tính. Nó tạo ra thứ khác: dòng khởi động gấp sáu đến tám lần dòng định mức, duy trì cho tới khi động cơ đạt tốc độ kéo vào, với đỉnh chu kỳ đầu có thể tới mười đến mười hai lần theo tài liệu biến tần của ABB. Trên một máy 44 kW, đó là sự kiện 500 đến 800 A ở mỗi lần khởi động, và nó xảy ra vài trăm lần mỗi giờ ở cấp làm việc M6.
Do đó hai thiết kế cần hai biện pháp khắc phục trái ngược nhau.
| Triệu chứng | Cầu trục đổi số cực | Cầu trục dùng VFD | Câu trả lời sai |
|---|---|---|---|
| Đèn nhấp nháy mỗi lần nâng | có, do dòng khởi động | ít hơn, trừ khi thanh cái DC đang ở giới hạn | mua máy biến áp lớn hơn |
| Máy phát nhảy khi khởi động | rất dễ xảy ra | có thể, nếu công suất thiếu | lắp thêm bộ lọc hài |
| Dòng trung tính hoặc dòng tiếp địa bị nóng | không | có, do hài bội ba | thay cáp |
| Tụ bù nổ cầu chì | ít khả năng | cộng hưởng hài kinh điển | lắp tụ lớn hơn |
| Tiếp điểm công tắc tơ bị rỗ | cao, do dòng khởi động | thấp hơn | đổi hãng công tắc tơ |
| Biện pháp khắc phục đúng | khởi động mềm hoặc cải tạo bằng VFD | cuộn kháng, rồi AFE hoặc 12 xung | cả hai đều tồn tại, chúng không thay thế được nhau |
Đây là số liệu lập kế hoạch của chúng tôi, dựa trên tỷ số dòng khởi động do ABB công bố và tốc độ chuyển động từ bảng dữ liệu 50 tấn đã công bố. Điều cần rút ra là câu hỏi đầu tiên với bất kỳ vấn đề nguồn điện nào trên cầu trục hai dầm không phải là méo hài bao nhiêu. Mà là có biến tần hay không. Tôi đã từng thấy một bộ lọc hài được báo giá cho một cầu trục đóng cắt bằng công tắc tơ, đó là cách nói lịch sự của việc bán cho người ta một máy biến áp mà họ không cần.
Vì thanh cái là một điện trở có điện cảm, và cầu trục lấy dòng tại đúng điểm mà dầm cầu đang ở đó. Một cầu trục đỗ ở đầu cấp gần như không thấy sụt áp. Cùng cầu trục đó ở đầu xa thì thấy toàn bộ chiều dài dây dẫn, và trên một khoang dài thì các con số không còn mang tính lý thuyết nữa.
Các giá trị tổng trở đã công bố cho hệ thống dây dẫn có vỏ bọc dùng trên đường chạy cầu trục, ở 35 °C, tính theo mét.
| Dây dẫn | Dòng định mức | Tổng trở, ohm mỗi mét | Điện trở DC, ohm mỗi mét |
|---|---|---|---|
| Nhôm, mặt tiếp xúc thép không gỉ | 500 A | 0,000158 | 0,000098 |
| Nhôm | 800 A | 0,000145 | 0,000075 |
| Nhôm | 1000 A | 0,000138 | 0,000052 |
| Đồng | 500 A | 0,000162 | 0,000105 |
| Đồng | 800 A | 0,000138 | 0,000058 |
| Đồng | 1000 A | 0,000128 | 0,000035 |
Phần hữu ích nhất là các ví dụ tính toán của chính nhà sản xuất trên cùng bảng dữ liệu, vì chúng cho thấy điều gì xảy ra khi một khoang bị dùng chung. Hai cầu trục lấy tổng 900 A trên thanh nhôm 1000 A, chiều dài khoang 245 m, cấp từ một đầu: sụt 52,6 V. Cùng khoang đó bằng đồng: 48,8 V. Một cầu trục lấy 1000 A trên thanh nhôm 1000 A dài 250 m: 59,7 V. Trên hệ thống 400 V, đó là 13,2% và 14,9%.
Con số đó vượt xa mọi giới hạn hợp lý, và nó không do cầu trục gây ra. Nó do việc cấp một khoang dài từ một đầu ở mức gần dòng định mức của thanh dẫn. Điều ví dụ này thực sự chứng minh là một đường chạy dùng chung là vấn đề thiết kế điện trước khi là vấn đề cầu trục, và vị trí điểm cấp quan trọng hơn vật liệu dây dẫn.
IEC 60364-5-52 Phụ lục G mang tính tham khảo chứ không bắt buộc, nhưng đó là con số mọi người thiết kế theo: tối đa 3% cho mạch chiếu sáng và tối đa 5% cho các mạch cuối khác, đo từ điểm cấp nguồn. Cùng phụ lục đó nói rõ rằng sụt áp khi khởi động động cơ phải được kiểm tra riêng, vì đạt giới hạn xác lập không bảo đảm mức sụt áp chấp nhận được trong lúc khởi động.
Vậy câu hỏi với một cầu trục hai dầm là thanh cái ăn bao nhiêu trong 5% đó. Tính toán dưới đây dùng các tổng trở đã công bố ở trên, cấp một đầu, 400 V, và dòng điện cầu trục từ bảng đầu tiên.
| Cầu trục | Dòng điện | Chiều dài đường chạy | Thanh cái | Sụt áp | Tỷ lệ so với 400 V |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 t | 45,5 A | 150 m | 1000 A Al | 1,63 V | 0,41% |
| 20 t | 45,5 A | 300 m | 1000 A Al | 3,26 V | 0,82% |
| 50 t | 83,8 A | 200 m | 1000 A Al | 4,01 V | 1,00% |
| 50 t | 83,8 A | 400 m | 1000 A Al | 8,01 V | 2,00% |
| 100 t | 170 A | 300 m | 1000 A Al | 12,2 V | 3,05% |
| 100 t | 170 A | 400 m | 500 A Al | 18,6 V | 4,65% |
| 2 x 50 t chạy cùng lúc | 167,6 A | 400 m | 1000 A Al | 16,0 V | 4,01% |
| Ví dụ đã công bố, 2 cầu trục | 900 A | 245 m | 1000 A Al | 52,6 V | 13,2% |
Tính toán của chúng tôi từ tổng trở mỗi mét đã công bố, dùng quan hệ ba pha tiêu chuẩn với chiều dài dây dẫn bằng nửa khoang khi cấp giữa và bằng cả khoang khi cấp một đầu. Mọi dòng đều cấp một đầu để so sánh cùng điều kiện.
Kết quả thì yên tâm cho cầu trục và không dễ chịu cho đường chạy. Một cầu trục hai dầm đơn lẻ ở 45 đến 84 A ăn 0,4 đến 2% ngân sách, thế là ổn. Hai cầu trục dùng chung một thanh 400 m ăn 4%, gần như không còn gì cho các tuyến cấp nội bộ của nhà máy. Ba cầu trục ở 900 A ăn 13,2%, đúng như ví dụ đã công bố, và đó là lý do một khoang dùng chung thất bại trong khi từng cầu trục riêng lẻ trông vẫn đúng trên giấy.
Còn một điều nữa mà sụt áp gây ra và đồng hồ đo sẽ không cho thấy. Nó xảy ra ở mối nối động, tại các chổi lấy điện, không phải trong hộp đấu dây. Tiếp xúc chổi lấy điện chập chờn trên một thanh dài là nguồn kinh điển của hiện tượng mà ngành gọi là chuyển động yếu ở đầu xa: công tắc tơ vẫn giữ, động cơ vẫn quay, mà tải vẫn không nâng lên được. Nếu triệu chứng của bạn chỉ xuất hiện khi dầm cầu ở một đầu khoang, hãy đo điện áp tại cầu trục, không phải tại tủ.
Chúng nấu chín nó. Tổn thất biến tần được công bố ở 40 đến 50 W mỗi kVA định mức, tức 3 đến 5% công suất định mức. Một biến tần pa lăng 45 kW ở hệ số công suất 0,85 tương đương khoảng 53 kVA, nên tổn thất ở tải định mức của nó rơi vào khoảng 2,1 đến 2,7 kW nhiệt bên trong một hộp thép.
Một ví dụ tính toán đã công bố từ một nhà thiết kế tủ cầu trục làm điều này cụ thể. Tủ pa lăng chính loại luyện kim QDY tích lũy khoảng 1,68 kW tổn thất: 1,5 kW trong biến tần, 0,07 kW trên thanh cái, 0,04 kW trong công tắc tơ, 0,02 kW trong bộ nguồn và 0,05 kW ở các hạng mục nhỏ. Vỏ tủ là 2.000 x 800 x 600 mm, đặt đứng độc lập, cho diện tích truyền nhiệt hiệu dụng 5,712 m² theo quan hệ của IEC TR 60890. Thép sơn truyền khoảng 5,5 W mỗi mét vuông mỗi kelvin. Ở mức tăng 15 K, hộp tủ tản 471 W.
Vậy 1,68 kW tổn thất trong một hộp chỉ tản tự nhiên 471 W sẽ ổn định ở mức tăng bằng 1.680 chia cho tích của 5,5 và 5,712, tức 53,5 K. Trong một xưởng 42 °C, bên trong tủ đó chạy ở khoảng 95 °C.
Giờ thêm pa lăng thứ hai. Một cầu trục hai dầm trên 16 tấn đặt hai nhóm biến tần trong cùng một vỏ tủ, và pa lăng phụ không hề nhỏ vì tủ là dùng chung.
| Cầu trục | Công suất biến tần lắp đặt | Nhiệt ở 3,5% | Tản tự nhiên ở 15 K | Mức tăng ổn định, không quạt | Bên trong ở môi trường 40 °C |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 t một dầm | 14,1 kW | 0,49 kW | 471 W | 16 K | 56 °C |
| 20 t hai dầm | 24,1 kW | 0,84 kW | 471 W | 27 K | 67 °C |
| 32 t hai dầm | 33,2 kW | 1,16 kW | 471 W | 37 K | 77 °C |
| 50 t hai dầm | 44,4 kW | 1,55 kW | 471 W | 49 K | 89 °C |
| 50 t với một bộ quạt | 44,4 kW | 1,55 kW | 1.200 W với 250 m³/h không khí có lọc | khoảng 15 K | khoảng 55 °C |
Tính toán của chúng tôi, dùng suất tổn thất đã công bố, quan hệ vỏ tủ đã công bố và đường cong giảm định mức đã công bố. Dòng cuối dùng một bộ quạt có lọc điển hình 250 m³/h và chỉ mang tính tham khảo; đường cong của nhà cung cấp quạt là căn cứ quyết định.
Vì sao điều này đặc biệt quan trọng với méo hài. Mức giảm định mức biến tần đã công bố là 1,5% dòng ra định mức mỗi độ trên môi trường 40 °C. Ở 55 °C bên trong vỏ tủ, biến tần còn 77,5% định mức, nên một biến tần 45 kW hành xử như biến tần 35 kW. Một biến tần chạy ở 78% công suất danh định cấp cho động cơ được chọn theo tải đầy đủ sẽ hoặc nhảy quá dòng, hoặc tệ hơn, chạy ở một điểm làm việc bị méo, nơi dạng sóng dòng có nhiều thành phần hài hơn con số trên datasheet mà nó được chỉ định theo. Làm mát tủ không phải hạng mục tiện nghi trên cầu trục hai dầm. Đó là một phần của lập luận tuân thủ sóng hài.
Hai thói quen liên quan từ cùng nguồn đó đáng được áp dụng. Đặt điện trở hãm ra ngoài vỏ tủ, vì bề mặt của nó vượt 300 °C trong một chu kỳ tái sinh. Và không bao giờ treo tủ lên tường mà không tính lại nhiệt, vì một vỏ tủ đơn treo tường mất khoảng 11% diện tích hiệu dụng so với tủ đặt đứng độc lập.
Đôi khi, và biên an toàn hẹp hơn phần lớn người mua tưởng. Cuộn hút của công tắc tơ có dải hút và dải nhả, và dải nhả khá rộng. Một datasheet công tắc tơ loại nhỏ đã công bố cho mức hút ở 85 đến 110% điện áp cuộn định mức và mức nhả ở bất kỳ đâu từ 20 đến 75%. Nếu đơn vị cụ thể của bạn nhả ở đỉnh của dải đó, một lần sụt 25% sẽ làm nó nhả.
Trên cầu trục hai dầm điều này quan trọng hơn trên cầu trục một dầm vì có nhiều công tắc tơ hơn và nhiều chuyển động hơn để mất. Mất một trong bốn công tắc tơ di chuyển khiến ba động cơ kéo một đầu còn một động cơ chạy trôi, và điều khiển master/slave sau đó cố sửa bằng cách đẩy ba động cơ kia mạnh hơn. Đó là cách một bánh xe leo lên ray.
| Nguồn | Con số | Ý nghĩa tại công trường |
|---|---|---|
| Datasheet công tắc tơ đã công bố | hút 85 đến 110%, nhả 20 đến 75% định mức cuộn hút | sụt 25% có thể làm nhả một cuộn hút trường hợp xấu nhất |
| IEC 60034-1, vùng A | điện áp ±5%, tần số ±2% | động cơ an toàn, công tắc tơ thì có thể không |
| IEC 60034-1, vùng B | điện áp ±10%, tần số +3 đến -5% | có mô-men định mức nhưng nóng hơn, chỉ trong thời gian ngắn |
| NEMA MG 1 | điện áp ±10%, tần số ±5%, tổng hợp không quá 10 | tương đương Bắc Mỹ, hơi rộng hơn |
| Nghiên cứu ride-through của EPRI | phần lớn sụt áp kéo dài 5 đến 15 chu kỳ, 83 đến 250 ms | đủ dài để cuộn hút nhả và đóng lại |
| Thực tiễn chọn máy phát | động cơ chịu được 30 đến 35%, người chỉ định giới hạn ở 20% | con số 20% là vì công tắc tơ, không phải vì động cơ |
Biện pháp thực tế gần như không tốn gì và gần như không ai làm: cấp mạch điều khiển từ một máy biến áp ổn áp nhỏ hoặc từ nguồn DC có tụ, để điện áp cuộn hút không bám theo thanh cái động lực. Biện pháp còn lại là ra lệnh chuyển động tuần tự thay vì đồng thời, điều mà PLC làm được miễn phí.
Hoàn toàn phụ thuộc vào việc cầu trục có tạo ra đỉnh công suất tháng của bạn hay không. Ở nơi nó có, một biểu giá công nghiệp đã công bố cho thấy mức thiệt hại. Một bảng giá của hợp tác xã điện nông thôn thu 11,56 USD mỗi kW công suất nhu cầu mua và 11,81 USD mỗi kW công suất nhu cầu phân phối, tức khoảng 23,37 USD mỗi kW mỗi tháng. Cùng bảng giá đó điều chỉnh công suất nhu cầu tính tiền tăng lên khi hệ số công suất tại nhu cầu cực đại dưới 97%, bằng cách nhân công suất ghi nhận với 97 chia cho hệ số công suất thực tế. Bảng giá cũng thu 0,01009 USD mỗi kVARh vượt khi trung bình tháng xuống dưới 95%.
Một biến tần 6 xung không cuộn kháng có hệ số công suất thực gần 0,69 dù hệ số dịch pha của biến tần là 0,98, vì thành phần méo kéo tổng xuống. Đây là tác động lên một cầu trục 24,1 kW.
| Hệ số công suất | Công suất biểu kiến | Công suất nhu cầu tính tiền | Phạt mỗi tháng | Phạt mỗi năm | Nguyên nhân khả dĩ |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,98 | 24,6 kVA | 24,1 kW | không | không | bộ chỉnh lưu tích cực |
| 0,93 | 25,9 kVA | 25,1 kW | 23 USD | 281 USD | cuộn kháng 5% |
| 0,85 | 28,4 kVA | 27,5 kW | 79 USD | 953 USD | cuộn kháng 2 đến 3% |
| 0,69 | 34,9 kVA | 33,9 kW | 229 USD | 2.748 USD | 6 xung, không cuộn kháng |
| 0,69, hai cầu trục cùng đạt đỉnh | 69,8 kVA | 67,8 kW | 458 USD | 5.496 USD | như trên, gấp đôi |
Tính toán của chúng tôi áp dụng cho biểu giá đã công bố và 24,1 kW của cầu trục, ở 23,37 USD mỗi kW mỗi tháng. Hai lưu ý trung thực. Điều này chỉ đau ở nơi cầu trục trùng với đỉnh tính tiền, thường gặp trong xưởng đúc hoặc bãi bê tông đúc sẵn và ít gặp trong kho nơi cầu trục chạy không thường xuyên. Và nó giả định đơn vị điện áp dụng đúng nguyên văn biểu giá cụ thể đó, điều thay đổi theo khu vực.
Ở nơi nó thực sự đau, một cuộn kháng vài trăm USD mang lại bốn con số mỗi năm. Đó là toàn bộ lý do thương mại để chỉ định cuộn kháng trên cầu trục hai dầm, và nó không liên quan gì đến việc trở thành công dân tốt.
Cầu trục trên cao hạng nặng chạy tới bốn động cơ di chuyển đồng bộ, với việc đồng bộ do một biến tần cầu trục ở chế độ master/slave đảm nhận. Dữ liệu biến tần đã công bố cho chế độ cầu trục đặt động cơ di chuyển ở 1,8 lần mô-men định mức khi khởi động, chế độ S4 với hệ số thời gian chu kỳ 40%, tới 360 lần khởi động mỗi giờ, và cách điện theo NEMA MG 1 Phần 31 để tương thích với biến tần.
Hai kiểu hỏng điện thuộc về bố trí này và không thuộc về bất kỳ thứ gì khác trên cầu trục. Thứ nhất là lệch mô-men: nếu một slave bị trễ, master tăng mô-men trên cả bốn, dầm đầu dẫn bị trượt hoặc leo ray, và cầu trục bị xoay lệch trong đường chạy. Thứ hai là dòng tuần hoàn giữa các động cơ nối cùng một thanh cái DC khi chiều dài cáp của chúng khác nhau đáng kể, biểu hiện thành nhiệt không đều trong các động cơ mà camera nhiệt phát hiện rất lâu trước khi mã lỗi xuất hiện.
Cả hai đều không phải vấn đề sóng hài, và cả hai đều thường bị đổ lỗi cho sóng hài vì triệu chứng là nhảy bảo vệ. Nếu cầu trục của bạn nhảy bảo vệ trong lúc di chuyển và không bao giờ trong lúc nâng, bạn đang đối mặt với vấn đề phối hợp biến tần, không phải vấn đề chất lượng điện năng.
Gần như hoàn toàn. Các giới hạn thiết kế đã công bố cho pa lăng, đối chiếu chéo giữa phân loại ISO, FEM, CMAA và AS, đặt ra mức trần cứng về giờ chạy và số lần khởi động mỗi giờ cho từng cấp.
| Cấp | ISO / AS | FEM | CMAA | Giờ chạy mỗi ngày | Số lần khởi động mỗi giờ |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 | M4 | 1Am | B | 2 | 180 |
| 5 | M5 | 2m | C | 4 | 240 |
| 6 | M6 | 3m | D | 8 | 300 |
| 7 | M7 | 4m | E | 16 | 360 |
| 8 | M8 | 5m | F | 16 trở lên | 360 |
Một máy ở cấp M5 tích lũy khoảng 8 triệu lần khởi động trong vòng đời ở bốn giờ mỗi ngày. Một máy ở cấp M7 tích lũy khoảng gấp bốn lần, vì mức trần của cấp cao gấp bốn lần. Sóng hài mỗi lần khởi động không thay đổi. Số lần khởi động mà tại đó sóng hài và dòng khởi động trùng với mọi thứ khác trong nhà máy thì thay đổi.
Đây là chỗ dải 5 đến 100 tấn tách ra, và nó tách ở một chỗ khó xử. Giới hạn phát thải sóng hài cho thiết bị nối vào hệ thống hạ áp công cộng ở 16 đến 75 A mỗi pha do IEC 61000-3-12 quy định. Một cầu trục hai dầm 20 tấn ở 45,5 A nằm trong cửa sổ đó. Một máy 50 tấn ở 83,8 A nằm ngoài, và cùng một dòng sản phẩm sau đó được đánh giá theo giới hạn méo của chính đơn vị điện thay vì theo tiêu chuẩn thiết bị.
| Tài liệu | Phạm vi | Cầu trục hai dầm nằm ở đâu |
|---|---|---|
| IEC 61000-3-2 | dòng vào tới 16 A mỗi pha | chỉ những máy nhỏ nhất; loại 5 t ở 16,6 A đã nằm ngoài |
| IEC 61000-3-12 | 16 đến 75 A mỗi pha, tới 690 V, 50 hoặc 60 Hz, hạ áp công cộng | 5 đến 32 t nằm trong; 40 t và 50 t nằm ngoài |
| IEEE 519-2022 | méo dòng và méo áp tại điểm nối chung, giới hạn theo tỷ số ngắn mạch | giới hạn áp dụng trong phần lớn hợp đồng xuất khẩu, TDD 5 đến 20% tùy tỷ số |
| IEC 60204-32:2023 | thiết bị điện của máy nâng từ công tắc nguồn cầu trục trở đi, gồm thanh dẫn và hệ cáp treo ngoài máy, tới 1000 V AC | bao trùm phần cấp nguồn đường chạy, phần hay bị bỏ sót nhất trong hợp đồng cầu trục |
| IEC 60364-5-52 Phụ lục G | sụt áp khuyến nghị, 3% cho chiếu sáng, 5% cho mạch cuối khác, kiểm tra riêng sụt áp khi khởi động | ngân sách mà đường chạy ăn vào |
| IEC 61800-5-1 | an toàn điện của hệ truyền động, bao gồm bảo vệ dòng rò | biến tần có thể tạo dòng dư DC phẳng, nên cần thiết bị loại B hoặc B+ |
Bảng điện áp của IEEE 519-2022 đáng để mang theo, vì đó là bảng người mua hay trích dẫn mà bỏ phần điều kiện. Tại điểm nối chung dưới 1 kV, giới hạn là 5,0% cho bất kỳ hài đơn lẻ nào và 8,0% tổng. Từ 1 đến 69 kV, giới hạn siết lại còn 3,0 và 5,0. Bảng dòng điện mà mọi người hay quên thì co giãn theo tỷ số ngắn mạch: 4,0% cho hài bậc 5 và TDD 5,0% khi tỷ số dưới 20, tăng lên 15,0 và 20,0 khi tỷ số trên 1.000. Một cầu trục trong nhà máy có nguồn cứng có nhiều dư địa hơn cùng cầu trục đó ở cuối một tuyến cấp nông thôn dài, trong khi thiết bị hoàn toàn giống nhau.
Về dòng rò, điểm đặc thù của cầu trục là thiết bị loại AC hoặc loại A có thể bị "mù" bởi thành phần DC phẳng mà biến tần tạo ra khi có sự cố. Tài liệu thiết bị đã công bố cho các công trình lắp cầu trục khuyến nghị dùng loại B hoặc B+ có khả năng chống nhảy nhầm trên cáp dài, và ghi chú rằng bộ lọc EMC tích hợp chỉ được công bố là hiệu quả trong khoảng 5 đến 10 m cáp động cơ có vỏ bọc. Trên một cầu trục hai dầm với tủ ở một đầu và pa lăng ở đầu kia, khoảng cách đó thường xuyên bị vượt, và đó chính là tình huống mà các thiết bị có khả năng chống nhảy nhầm được tạo ra để xử lý.
Mười dòng, tất cả đều có thể trả lời trong một trang bởi bất kỳ nhà cung cấp có năng lực. Tôi thích những dòng này hơn một chứng chỉ tuân thủ không có con số nào phía sau.
1. Số động cơ được đóng cắt riêng và, với mỗi động cơ, bộ chỉnh lưu là 6 xung, 12 xung hay tích cực. 2. Có cuộn kháng hay bộ lọc, tổng trở phần trăm, phía AC hay mạch DC. 3. Vật liệu thanh cái, dòng định mức, số lượng và vị trí các điểm cấp, và sụt áp tính toán tại dòng của cầu trục trên chiều dài khoang thực tế. 4. Bao nhiêu cầu trục dùng chung thanh cái và thiết kế giả định hệ số đồng thời là bao nhiêu. 5. Tổn thất nhiệt của tủ tính bằng kW, phương pháp làm mát, và nhiệt độ môi trường tại vị trí đặt tủ vào mùa hè. 6. Điện áp cuộn hút và dung sai giữ, và mạch điều khiển có máy biến áp riêng hay không. 7. Cách điện động cơ theo NEMA MG 1 Phần 31 nếu có lắp biến tần. 8. Loại và cài đặt thiết bị chống dòng rò, và liệu nó có miễn nhiễm với dòng dư đa tần hay không. 9. Cấp làm việc theo ISO 4301, FEM hoặc CMAA, kèm số lần khởi động mỗi giờ. 10. Nhà cung cấp thiết kế theo giới hạn sóng hài nào, và tại điểm đo nào.
Nếu bạn nhận được một báo giá chỉ nói rằng cầu trục có dấu CE, thì không dòng nào trong mười dòng trên được trả lời. Đó không phải lời chỉ trích dấu CE. Đó là nhận xét rằng dấu CE không nói gì về cầu trục thứ mười trong khoang của bạn.
Với những máy đang chạy, thứ tự công việc dưới đây là điều tôi thực sự sẽ làm, sắp theo lợi ích thu về chứ không theo tính thẩm mỹ kỹ thuật.
| Hành động | Chi phí | Khắc phục được gì | Thời gian hoàn vốn |
|---|---|---|---|
| Chuyển tủ ra khỏi vùng nóng và thêm bộ quạt | 400 đến 1.500 USD | 20 đến 25 K mức tăng bên trong, khôi phục đủ định mức biến tần | dưới 1 năm nếu hay nhảy bảo vệ |
| Cấp mạch điều khiển từ nguồn ổn áp | 200 đến 600 USD | công tắc tơ nhả khi sụt áp | tức thì |
| Cuộn kháng 5% cho mọi biến tần chưa có | 200 đến 600 USD mỗi biến tần | THDi từ khoảng 100 xuống khoảng 40%, hệ số công suất từ 0,69 lên 0,93 | 6 đến 18 tháng nhờ tiền công suất nhu cầu |
| Điểm cấp thứ hai ở giữa tuyến đường chạy | 1.500 đến 5.000 USD | giảm một nửa sụt áp trên khoang dài | cách chữa thực sự duy nhất cho chuyển động yếu ở đầu xa |
| Nguồn cấp dịch pha cho pa lăng phụ | 2.000 đến 6.000 USD | triệt tiêu hài bậc 5 và 7 giữa hai biến tần lớn nhất | 2 đến 6 năm tùy giới hạn áp dụng |
| Bộ chỉnh lưu tích cực cho pa lăng chính | phụ trội 3.000 đến 9.000 USD | THDi dưới 5%, hệ số công suất bằng 1, có tái sinh | 3 đến 8 năm, nhanh hơn ở chế độ làm việc nặng |
| Bộ lọc hài trên thanh cái nhà máy thay vì trên cầu trục | 4.000 đến 12.000 USD | vấn đề chung, nếu nhiều cầu trục cùng góp phần | hoàn toàn phụ thuộc vào thứ khác trên thanh cái |
| Lắp bộ lọc hài cho cầu trục đóng cắt bằng công tắc tơ | 3.000 đến 8.000 USD | không gì cả, vì không có bộ chỉnh lưu nào | không bao giờ. Hãy lắp khởi động mềm thay thế |
Chi phí là số liệu lập kế hoạch của chúng tôi cho năm 2026, nguồn cung châu Âu và Trung Đông. Dòng cuối được đưa vào bảng là có chủ ý. Đó là sai lầm tôi thấy thường xuyên nhất, và là sai lầm được duyệt chi vì chữ "bộ lọc" nghe có vẻ kỹ thuật.
Có, nhưng không vì lý do mọi người vẫn tưởng. Hai biến tần pa lăng cộng dòng hài của chúng tại thanh cái trước khi dòng điện tới máy biến áp của bạn, và những biến tần giống nhau với góc pha giống nhau thì cộng gần như theo số học. Một thử nghiệm công bố trong phòng thí nghiệm đã đo hài bậc 5 từ một biến tần là 10,9 A và gần gấp đôi khi chạy thêm biến tần thứ hai. Pa lăng phụ là bộ khó chịu hơn trong hai bộ vì nó nhỏ và chạy ở điểm làm việc kém. Dải cầu trục hai dầm của chúng tôi liệt kê riêng cả hai pa lăng chính xác vì lý do này.
Không, và đây là phần khiến người mua ngạc nhiên. Cuộn kháng đưa một biến tần riêng lẻ từ THDi khoảng 100% xuống khoảng 40%, một cải thiện lớn và đáng tiền. Trên một thanh cái năm biến tần, tổng méo theo nhu cầu thu được vẫn rơi vào khoảng 15 đến 18% ngay cả khi các góc pha phân bố hoàn hảo, so với giới hạn 8% của IEEE 519. Cuộn kháng là cần thiết nhưng chưa đủ. Dịch pha hoặc một bộ chỉnh lưu tích cực là thứ lấp phần còn lại của khoảng cách.
Vì thanh cái chính là mạch điện, và cầu trục lấy dòng tại đúng điểm mà nó đã đi tới. Một bảng dữ liệu dây dẫn đã công bố cho thanh nhôm 1000 A giá trị 0,000138 ohm mỗi mét, điều này khiến một khoang 245 m dùng chung bởi các cầu trục lấy 900 A bị sụt 52,6 V, tức 13,2% của 400 V. Một cầu trục hai dầm đơn lẻ ở 45 đến 84 A chỉ ăn 0,4 đến 2%, nên triệu chứng bạn đang thấy hầu như luôn là do khoang dùng chung. Hãy thêm một điểm cấp giữa tuyến trước khi thay thế bất cứ thứ gì.
Có, và nhiều máy như vậy. Một cầu trục hai dầm 50 tấn, khẩu độ 13,5 m đã công bố liệt kê 44,4 kW thiết bị điện với động cơ đổi số cực hai cấp tốc độ cho cơ cấu nâng, xe con và di chuyển, không có biến tần ở bất kỳ đâu. Máy đó gần như không tạo ra dòng hài, vì động cơ cảm ứng đổi số cực là tải tuyến tính. Thay vào đó nó tạo dòng khởi động gấp sáu đến tám lần dòng định mức, và biện pháp khắc phục đúng là khởi động mềm, không phải bộ lọc. Hãy hỏi bạn đang mua thiết kế nào trước khi chấp nhận một giải pháp sóng hài.
Vì hai nhóm biến tần dùng chung một vỏ tủ và tổn thất biến tần ở mức 3 đến 5% công suất định mức. Một ví dụ tính toán đã công bố cho tủ pa lăng 45 kW đơn lẻ là 1,68 kW tổn thất bên trong trong một hộp chỉ tản tự nhiên 471 W ở mức tăng 15 K, và kết quả ổn định ở mức tăng 53,5 K, tức khoảng 95 °C bên trong khi xưởng ở 42 °C. Biến tần giảm định mức 1,5% dòng ra mỗi độ trên 40 °C, nên biến tần 45 kW chỉ còn hành xử như biến tần 35 kW. Hãy lắp bộ quạt và đặt điện trở hãm ra ngoài tủ.
Làm mát tủ, rồi đến điện áp mạch điều khiển, rồi đến cuộn kháng, theo đúng thứ tự đó. Hạng mục thứ tư có hoàn vốn là điểm cấp thứ hai trên đường chạy, nhưng chỉ khi triệu chứng là chuyển động yếu ở đầu xa chứ không phải méo hài. Nếu nhà máy của bạn áp dụng điều chỉnh hệ số công suất, vài trăm USD cuộn kháng trên một cầu trục 24,1 kW tiết kiệm khoảng 2.700 USD mỗi năm ở hệ số công suất thực 0,69, dựa trên một biểu giá đã công bố thu khoảng 23,37 USD mỗi kW công suất nhu cầu.
Bài viết liên quan:
Chất lượng điện năng cầu trục: Cầu trục một dầm làm gì với một lưới điện yếu
Tiêu thụ năng lượng cầu trục hai dầm: Chi phí vận hành thực sự của một máy 5 đến 100 tấn
Lắp đặt cầu trục hai dầm: Lắp ghép dầm cầu tại công trường
Carbon hàm chứa của cầu trục: Một cầu trục hai dầm 20 tấn thực sự mang theo những gì
Tiêu thụ năng lượng của pa lăng: Số kilowatt giờ thực sự đi đâu