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谈谈东莞变频器在外圆磨床上的应用


  谈谈东莞变频器在外圆磨床上的应用

  1、变频器

  东莞变频器器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的,根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压,进而达到节能、调速的目的,另外,变频器还有很多的保护功能,如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高,变频器也得到了非常广泛的应用。

  2、外圆磨床加工的负载特性:

  根据不同的轴杆类直径的大小,主砂轮电动机的转速等于砂轮输出的转速。磨削力的大小取决于砂轮电动机的输出转矩。在驱动工件旋转的主轴电动机的高速段,相对于砂轮输出转速不变,所加工的工件直径小,磨削进给少;加工大直径,长轴类工件时,工件旋转的电动机在低速段,砂轮进给量大,砂轮磨削力也在变大,电动机很难在恒转矩/恒速度下运行。速度的变化就产生了如振刀纹/烧糊纹/加工精度等的变化。变频调速电动机的无级调速,恒转矩输出恰能弥补上述缺陷。

  3、变频器的选择:

  根据系统运行的特点,考虑满足机械加工外圆磨床的使用要求和设备投资费用等角度考虑,选用带自动转矩提升功能的矢量型变频器。以SANCH-S2000系列为例,根据砂轮电动机的功率不同选用18.5KW/15KW的变频器,以15KW为例,额定电压三相380V,输出电流32A,频率控制0.5—400HZ,速度控制0.1%,过负载能力150%/60S。具有自动转矩提升功能,柔性PWM控制,可实现更低噪音运行,多于10段的转速控制。

  4、系统的启动与调速:

  外圆磨床的主砂轮电动机起动电路多采用星—三角转换起动电路。用变频器取代原有电路,利用原有接触器的常开触点控制变频器的运行,考虑砂轮启动的惯性,东莞变频器软启动时间设定为10S,停止刹车时间设定为15S,根据不同类型的砂轮启动力矩可在50%--80%之间调节设定。系统速度通过外接可调电位器调节频率,根据工件直径不同的适应速度调整,因受电动机高速时的机械强度/噪音/振动等因素的限制,电动机最高频率设定为60HZ;因低速时电动机散热效果差,考虑工件旋转的变速因素和实际最大加工工件尺寸,最低频率设定为35HZ,基准频设定为50HZ。由前面的负载特性分析可知,高速段为恒功率性质,低速段为恒转矩性质,且低转速时负载要求转矩大,过载能力强。对电动机基准频以上,为保证电动机不过压,采用恒压变频调速。由电动机理论可知,当电压不变,频率增大时,电动机每极下的磁通随着频率的增大而减小;当电动机电流为额定电流时,最大允许输出转矩减小,容许输出功率不变,属恒功率调速,适用于恒功率负载。基频以下,为保证电动机每极下磁通不变,采用V/F=常数的变压变频调速,当电动机的电流为额定电流时,电动机容许输出转矩不变,属于恒转矩调速,适用于恒转矩负载。但当速度较低时因电动机内阻不可忽略,若仍保持V/F为常数,则电动机转矩将减小,无法满足低速时负载要求的转矩大,过载能力强的性能,因此采用变频器的转矩自动补偿功能,选择补偿后的V/F曲线加以修正。

  5、系统设计的注意事项:

  磨削砂轮平衡的精度要提高:将电动机在额定转速上运行,为了减小高速时的振动,应提高电动机转子和砂轮的动平衡度,并加以校正。

  低速时的散热情况:因电动机为自冷风扇方式散热冷却,低速时散热条件变差,而负载转矩较大,电动机温度会增加,因此最低转速的设定以电动机表面温差不超过容许值为依据。

  变频调速时因变频器输出含有高次谐波,会在电动机中产生电磁噪音,因此输出端要安装零相杂讯滤波器,可降低辅射干扰及感应杂讯。

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