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电工小创新(二十三)

第三篇 变频调速篇 第六章 变频改造补遗

发布日期:2016-06-20 浏览次数:10849
 6.3.3.4 电动机容量不变的可行性核算
1.核算公式
(1)电动机的转速

 



(2)在第6档,电动机有效转矩为负载转矩的14.6⁄15.9=0.92,在实际工作中,已能满足要求。
故得出结论:不更换电动机是完全可行的,如图6-13所示。图6-13是根据实际数据画出的,为便于观察,也把电动机轴上的转矩换算到负载轴上。由图可知,电动机的有效转矩与负载的机械特性是十分贴近的。


6.3.4 变频调速系统的设计
6.3.4.1变频器的选择

1.变频器的容量
考虑到车床在低速车削毛坯时,常常出现较大的过载现象,且过载时间有可能超过1分钟。故所选变频器的容量比正常的配用电动机容量加大一档。



2.控制方式的选择
 
(1)根据用户要求,不考虑增加转速反馈环节;
(2)最低工作频率为12.5Hz,并不很低。
所以,选择V⁄F控制方式或无反馈矢量控制方式均可。

6.3.4.2 变频器的功能预置

1.频率给定方式
该车床原有的调速装置是由一个手柄旋转9个位置(包括0位)控制4个电磁离合器来进行调速的。为了防止在改造后操作工因不熟悉而误操作,用户要求,调节转速的操作方法不变。同时,用户不希望增加PLC。故采用电阻分压式给定方法,如图6-14所示。其中,各档电阻
值的计算应能使各档的转速与改造前相同。


2.基本频率与最高频率
 
(1)基本频率  
基本频率是和额定电压相对应的,故预置为50Hz;

(2)最高频率  
最高频率是和最大给定信号相对应的,由表6-3知,最高运行频率为104Hz,故最高频率预置为110Hz。
 
3.U⁄ƒ比(转矩提升)
预置方法如下:使车床运行在最低速档,按最大切削量切削最大直径的工件,逐渐加大U⁄ƒ比,直至能够正常切削,然后退刀,观察空载时是否因过电流而跳闸。如不跳闸,则预置完毕。
 
4.升、降速时间
考虑到车削螺纹的需要,将升、降速时间预置为1s。由于变频器容量已经加大了一档,升速时不会跳闸。为了避免降速过程的跳闸,将降速时的直流电压上限值预置为680V(过电压跳闸值通常>700V)。与此同时,升、降速都预置了防止跳闸(防失速)功能,当升速电流或降速时的直流电压超过上限值时,变频器将自动延长升、降速时间,以防止跳闸。
 
5.过载保护
变频器的电流取用比


在变频器的热保护功能中,将保护电流的百分数预置为55%。上述改造方案已经在十台车床上工作了20余年,运行良好。

6.4 龙门刨床变频改造的若干问题
6.4.1龙门刨床简介
 
龙门刨床主要用来加工机床身、箱体、横梁、立柱、导轨等大型机件的水平面、垂直面、倾斜面以及导轨面等,是重要的工作母机之一。
 
6.4.1.1 龙门刨床的构造
 
龙门刨床主要由七个部分组成,如图6-15a)所示。
 
1.床身
是一个箱形体,上有V形和U形导轨,用于安置工作台。
 
2.刨台
也叫工作台,用于安置工件。下有传动机构,可顺着床身的导轨作往复运动。


3.横梁
用于安置垂直刀架。在切削过程中严禁动作,仅在更换工件时移动,用以调整刀架的高度。
 
4.垂直刀架
安装在横梁上,可沿水平方向移动,刨刀也可沿刀架本身的导轨垂直移动。
 
5.左右侧刀架
安置在立柱上,可上、下沿移动。
 
6.立柱
用于安置横梁及刀架。

7.龙门顶
用于紧固立柱。
龙门刨床的刨削过程是工件(安置在刨台上)与刨刀之间作相对运动的过程。因为刨刀是不动的,所以,龙门刨床的主运动就是刨台频繁的往复运动。

6.4.1.2 刨台运行的机械特性

1.刨台的调速
以A系列龙门刨床为例, 其最低刨削速度是4.5m/min,最高刨削速度是90 m/min,调速范围为20。电动机数据是:60 kW,1000 m/min。为了提高电动机的工作效率,龙门刨床采取两级齿轮变速箱变速的机电联合调速方法。即:45 m/min以下为低速档,45 m/min以上为高速档。
 
2.刨台运动的机械特性
和车床类似,刨台的刨削速度也分低速段和高速段,计算转速是25 m/min,具体地说,则:切削速度vQ≤25m/min时,由于受刨刀允许切削力的限制,调速过程具有恒转矩性质。切削速度vQ>25m/min时,由于受横粱与立柱等机械结构强度的限制,只能进行恒功率调速。其低速档的机械特性如图6-16中之曲线①所示,高速挡的机械特性如曲线②所示。
 
3.刨台对电动机机械特性的要求
龙门刨床在刨削过程中,由于工件表面不平、工件

材质不均匀,以及工件内部存在砂眼等原因,负载转矩可能发生变化。当负载转矩发生变化时,要求电动机的转速变化越小越好,即要求电动机有较硬的机械特性。


龙门刨床对静差度的要求是:s≤0.05~0.1对静差度的要求实际上也就是对电动机机械特性硬度的要求,即要求电动机的机械特性越硬越好。

6.4.2 两种调速系统的比较
6.4.2.1 直流调速系统
 
1.直流调速系统的构成
刨台的原拖动系统如图(6-15b)所示,由直流电动机MD拖动,MD由直流发电机G1供电,G1的原动机是三相交流异步电动机MA,MA还同时拖动一台励磁发电机G2。G2发出的电,一方面为DM和G1提供励磁电流,同时也为控制电路提供电源
 
2.直流电动机的调速
直流电动机DM是通过调节电枢电压来调速的,电枢电压是由直流发电机DG提供的,直流发电机的励磁电流又是由交磁放大机KG提供的。交磁放大机是一种具有放大作用,反映十分灵敏的特殊发电机。调节电位器RP1,就调节了DG的励磁电流,也就调节了主回路的电压UG,从而调节了电动机的转速,如图(6-17a)所示。
 
 
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