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| 龍門機床調頻變速體系的開發 | |
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| 詳細信息 |
| 1系統組成及工作原理 1.1變頻調速系統的組成 由于龍門刨床工序比較多，慣性比較大，應用PLC可編程序控制器可以使系統工作可靠；回饋制動的采用，提供給系統快速的制動能力；另外，龍門刨床主電機調整處于低速運行，而磁通矢量控制使變頻器具有低速扭矩大的能力。由此，B2010A系列龍門刨床變頻調速系統框圖。 1.2變頻器矢量控制原理 直流電動機電樞電流控制方式被認為是具有控制性能最優良的傳動特性，分別控制電樞電流Ia和磁通φ兩個參數就能控制轉矩，矢量控制使同等的傳動特性在異步機調速系統中得以實現。矢量控制原理的特點是將供給異步機的定子電流在理論上分為兩部分：產生磁場的電流分量（磁場電流）和與磁場相垂直、產生轉矩的電流分量（轉矩電流）。此磁場電流、轉矩電流與直流機的磁場電流、電樞電流相當。矢量控制方式就是對磁場電流和轉矩電流分別進行控制，同時將二者合成的定子電流供給電動機，這樣，就得到與直流機相同的控制性能。與V/F控制方式相比較，具有如下特點：（1）急加減速控制無限度，過電流抑制能力增強；（2）速度控制范圍由1∶10提高到1∶100以上；（3）速度控制響應達到30～1000rad/s；（4）可以進行轉矩控制。 1.3再生回饋制動原理 對于交流異步電機的制動方式，目前國內大都采用能耗制動方式，即通過直流母線正負級間跨接一個大功率晶體管，當電機制動時，電機定子線圈的感應電勢通過續流二極管使直流母線電壓升高，這時控制電路使晶體管導通，電能通過制動電阻發熱而消耗掉，實現電機的再生電能電阻能耗制動。這種制動方式的缺點是電阻發熱嚴重，快速制動效果差，泵升電壓高，使用壽命受限于電阻所允許的投入次數。而回饋制動是一種新型的有源逆變技術，可將系統中交流電動機發電制動狀態的再生電能逆變為與電網同頻率的交流電回送電網，實現電機的再生回饋制動，與電阻能耗型制動方式相比具有節約電能，運行平穩，制動效果好，泵升電壓低，體積小，發熱少，壽命長等優點，能帶來很好的經濟效益。 2系統參數計算 2.1主電動機參數計算 B2010A系列龍門刨床工作臺最大牽引力F=78.43N，計算速度Vg為25m/min，傳動機械效率為η=0.75，則切削功率為： Pg′=F Vg/（60×η）=78.43×25/（60×0.75）=43.57kW，換算系數KH選擇1.25. 則實際計算功率Pg=Pg′/KH=43.57/1.25=34.86kW因此選用三相異步電動機：Y280M―8，Pe=37kW，Ie=75A，ne=740r/min 2.2變頻器的參數選擇 日本安川616R3系列變頻器采用12個IGBT管，使變頻調速與再生回饋制動集于一體，制動迅速可靠，接線簡單，故障減少，加工性能優良。另外根據B2010A型龍門刨床的主電機功率，我們選用日本安川616R345kW變頻器。 2.3可編程控制器的參數選擇 考慮到控制回路輸入與輸出點數及運行速度，我們選用東芝EX40PLUS可編程控制器，共有24個輸入點，16個輸出點，滿足設計要求。 3系統的程序設計 �。�1）可編程控制器的主要程序設計[6]是工作臺自動循環工作程序，根據工作臺動作，其程序邏輯框。 （2）床身速度工藝流程。 �。�3）變頻器預置頻率設定。 4結語 B2010A龍門刨床經過交流變頻調速改造后，刨床加工的調速范圍變寬，達到1：100，且為無級調速，靜差度減小為1，工作臺運行更加平穩，尤其是反向迅速且沖擊小，動態品質十分好，加工效率提高，節能效果十分明顯，噪聲降低很多。僅相當于一臺普通車床或普通銑床的耗電量及噪聲水平，維修量減少，檢修時間減短。綜上所述，龍門刨床交流變頻調速系統的研制是成功的，因此，對50～60年代的龍門刨床進行交流變頻技術改造是最佳的選擇。 |
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