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| 龙门机床调频变速体系的开发 | |
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| 详细信息 |
| 1系统组成及工作原理 1.1变频调速系统的组成 由于龙门刨床工序比较多，惯性比较大，应用PLC可编程序控制器可以使系统工作可靠；回馈制动的采用，提供给系统快速的制动能力；另外，龙门刨床主电机调整处于低速运行，而磁通矢量控制使变频器具有低速扭矩大的能力。由此，B2010A系列龙门刨床变频调速系统框图。 1.2变频器矢量控制原理 直流电动机电枢电流控制方式被认为是具有控制性能最优良的传动特性，分别控制电枢电流Ia和磁通φ两个参数就能控制转矩，矢量控制使同等的传动特性在异步机调速系统中得以实现。矢量控制原理的特点是将供给异步机的定子电流在理论上分为两部分：产生磁场的电流分量（磁场电流）和与磁场相垂直、产生转矩的电流分量（转矩电流）。此磁场电流、转矩电流与直流机的磁场电流、电枢电流相当。矢量控制方式就是对磁场电流和转矩电流分别进行控制，同时将二者合成的定子电流供给电动机，这样，就得到与直流机相同的控制性能。与V/F控制方式相比较，具有如下特点：（1）急加减速控制无限度，过电流抑制能力增强；（2）速度控制范围由1∶10提高到1∶100以上；（3）速度控制响应达到30～1000rad/s；（4）可以进行转矩控制。 1.3再生回馈制动原理 对于交流异步电机的制动方式，目前国内大都采用能耗制动方式，即通过直流母线正负级间跨接一个大功率晶体管，当电机制动时，电机定子线圈的感应电势通过续流二极管使直流母线电压升高，这时控制电路使晶体管导通，电能通过制动电阻发热而消耗掉，实现电机的再生电能电阻能耗制动。这种制动方式的缺点是电阻发热严重，快速制动效果差，泵升电压高，使用寿命受限于电阻所允许的投入次数。而回馈制动是一种新型的有源逆变技术，可将系统中交流电动机发电制动状态的再生电能逆变为与电网同频率的交流电回送电网，实现电机的再生回馈制动，与电阻能耗型制动方式相比具有节约电能，运行平稳，制动效果好，泵升电压低，体积小，发热少，寿命长等优点，能带来很好的经济效益。 2系统参数计算 2.1主电动机参数计算 B2010A系列龙门刨床工作台最大牵引力F=78.43N，计算速度Vg为25m/min，传动机械效率为η=0.75，则切削功率为： Pg′=F Vg/（60×η）=78.43×25/（60×0.75）=43.57kW，换算系数KH选择1.25. 则实际计算功率Pg=Pg′/KH=43.57/1.25=34.86kW因此选用三相异步电动机：Y280M―8，Pe=37kW，Ie=75A，ne=740r/min 2.2变频器的参数选择 日本安川616R3系列变频器采用12个IGBT管，使变频调速与再生回馈制动集于一体，制动迅速可靠，接线简单，故障减少，加工性能优良。另外根据B2010A型龙门刨床的主电机功率，我们选用日本安川616R345kW变频器。 2.3可编程控制器的参数选择 考虑到控制回路输入与输出点数及运行速度，我们选用东芝EX40PLUS可编程控制器，共有24个输入点，16个输出点，满足设计要求。 3系统的程序设计 （1）可编程控制器的主要程序设计[6]是工作台自动循环工作程序，根据工作台动作，其程序逻辑框。 （2）床身速度工艺流程。 （3）变频器预置频率设定。 4结语 B2010A龙门刨床经过交流变频调速改造后，刨床加工的调速范围变宽，达到1：100，且为无级调速，静差度减小为1，工作台运行更加平稳，尤其是反向迅速且冲击小，动态品质十分好，加工效率提高，节能效果十分明显，噪声降低很多。仅相当于一台普通车床或普通铣床的耗电量及噪声水平，维修量减少，检修时间减短。综上所述，龙门刨床交流变频调速系统的研制是成功的，因此，对50～60年代的龙门刨床进行交流变频技术改造是最佳的选择。 |
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