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變頻技術(shù)改造BZO12A龍門(mén)刨床

瀏覽: 作者: 來(lái)源: 時(shí)間:2022-02-27 分類(lèi):
變頻技術(shù)改造BZO12A龍門(mén)刨床
摘 要:分析了變頻器的控制特性,提出了無(wú)速度傳感器矢貴控制變頻器改造B2012A龍門(mén)創(chuàng )床的可行性、必要性,給出了變頻器選擇的滿(mǎn)足條件。 關(guān)鍵詞:調速;交流變預;控制特性;矢童控制變頻器 1 龍門(mén)刨床調速系統改造的必要性  龍門(mén)刨床是制造重型機械設備不可缺少的工作母機,它的加工范圍非常廣泛。主要用來(lái)加工各種平面、斜面、槽,特別適宜加工大型的、狹長(cháng)的機械零件。我廠(chǎng)使用兩臺B2012A龍門(mén)刨床加工印刷機械的機座、壓架 以及各種沖床的床身等。其分為主工作臺、左主軸和右主軸三個(gè)進(jìn)給方向。拖動(dòng)系統是交磁放大機的調壓調磁閉環(huán)系統??刂圃嗲覠╇s,元器件型勢老化,使用中控制水平及控制精度都較落后,且控制系統經(jīng)常出現問(wèn)題,給維修帶來(lái)相當大的困難,維修成本不斷增大。龍門(mén)刨床的調速系統急待改造。 2 變頻技術(shù)改造龍門(mén)刨床的可行性  異步電機降電壓調速,繞線(xiàn)轉子異步電機轉子串電阻調速等交流調速傳動(dòng)的控制已廣范實(shí)用化,但在調速范圍、穩定性、可靠性和維修性等方面有些不足。隨著(zhù)電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,伴隨著(zhù)新的控制理論的提出與完善,性能優(yōu)異的變頻調速傳動(dòng)得到飛速的發(fā)展。繞線(xiàn)轉子異步電機轉子串級調速,采用變頻器的無(wú)換向器電機調速,籠型異步電機的變頻調速等依次實(shí)用化,完成了以變頗調速為主流的交流調速傳動(dòng)的基礎?,F代矢量技術(shù)的應用,使交流調速傳動(dòng)也具備直流調速的高性能。直流電機的換向器是它的主要薄弱環(huán)節它使直流電機的單機容量、過(guò)載能力、最高電壓和最高轉速等重要技術(shù)指標受到限制,也給直流電機的制造和維修帶來(lái)了不少麻煩,這些限制了直流電機的應用。交流變頻調速傳動(dòng)中的籠型異步電機結構簡(jiǎn)單、堅固耐用、運行可靠、維修方便、傳動(dòng)慣動(dòng)量小、動(dòng)態(tài)性能好,其單擊容量、電壓等級和最高轉速等技術(shù)指標,均優(yōu)于直流電機。當前,高性能的交流變頻調速系統已完全可以和直流調速系統相媲美,而且可以在直流電機無(wú)法應用的場(chǎng)合使用。近年來(lái),交流變頗調速傳動(dòng)的發(fā)展日新月異,它的優(yōu)異的調速性能已能取代傳統的直流調速系統。伴隨著(zhù)電子元器件的發(fā)展和集成電路得出現,變頻器的價(jià)格大幅度降低,經(jīng)濟性?xún)r(jià)比不斷上升,也給它的應用提供了日益廣闊的市場(chǎng)。我們詳細分析比較了直流調速系統和變頻調速系統的優(yōu)缺點(diǎn),采用變頻技術(shù)改造原調速系統。其優(yōu)點(diǎn)在于:  2.1 簡(jiǎn)化控制線(xiàn)路:變頻器的使用極為方便、可通過(guò)其外圍的少數幾個(gè)端子進(jìn)行全范圍的控制。變頻器內部有完善的保護措施,勿需在其外圍線(xiàn)路中設計各種保護電路。由于變頻器的正反向運行是通過(guò)控制端子來(lái)改變逆變器的輸出相位來(lái)實(shí)現.因此,可以比原直流調速系統少兩個(gè)大型直流接觸器。采用具有無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻器后,還可以去掉用作傳速反饋的速度傳感器,使控制線(xiàn)路大為簡(jiǎn)化。
 2.2 可以采用標準異步電機:采用籠型異步電機可以發(fā)揮它結構簡(jiǎn)單、堅固耐用、運行可靠、維修方便、價(jià)格低廉的優(yōu)勢,避免直流電機定期更換、維護電刷和換向器的問(wèn)題。  2.3 調試方便:變頻器的各種運行參數調試通過(guò)智能化鍵盤(pán)和顯示器來(lái)完成,設置方便、更改靈活、調試時(shí)間短。傳統的直流調速系統調試涉及到觸發(fā)脈沖相位調整,轉速負反饋調試等多項參數的綜合統條調,調試難度大、時(shí)間長(cháng),且不易達到最優(yōu)控制。 3 變頻器的選擇  變頻器的正確選擇對于機械設備電控系統的正常運行是至關(guān)重要的。選擇變頻器,首先要按照機械設備的類(lèi)型、負載轉距特性、調速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉距的要求,然后決定選用何種控制方式的變頻器最合適。這里的合適是指在滿(mǎn)足機械設備的實(shí)際工藝生產(chǎn)要求和使用場(chǎng)合的前提下,實(shí)現變頻器應用的最佳性?xún)r(jià)比。  機械設備的負載轉距特性通常分為三大類(lèi)型:恒轉距負載、恒功率負載和流體類(lèi)負載。  恒轉距負載是指負載轉距TL與轉速n無(wú)關(guān),任何轉速下總保持恒定或基本恒定,負載功率則隨著(zhù)負責功率的增高而線(xiàn)性增加。轉送帶、攪拌機和機械設備的進(jìn)給機構等摩擦類(lèi)負載以及起重機、提升機、電梯等重力負載都屬于恒轉距負載。 4 根據負載特性選取適當控制方式的變頻器  B0212A六米龍門(mén)刨床的進(jìn)給機構,工作臺進(jìn)給和左、右主軸進(jìn)給機構均屬于恒轉距負載。原來(lái)的直流調速系統的調速范圍D=50,要達到50:1的調速比就必須選用帶有矢量控制功能的高性能變頻器。  異步電機的矢量控制就是向它勵直流電機控制一樣,將電機定子的輸人電流分解成產(chǎn)生磁通的電流分量和產(chǎn)生轉距的電流分量,分別進(jìn)行獨立的瞬時(shí)控制,同時(shí)將二者合成后的定子電流供給電機。原理上因為以矢量控制決定變頻器的輸出功率,所以需要檢測電機的轉速,即轉差型矢量控制。隨著(zhù)控制理論的發(fā)展和數字信號處理器(DSP) 的應用,不用速度傳感器,只用異步電機三根線(xiàn)控制的無(wú)速度傳感器矢量也實(shí)現了實(shí)用化。市場(chǎng)上出售的無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器的調速范圍可達到100:1。無(wú)速度傳感器矢量控制是通過(guò)轉距電流的變化量的積分運算來(lái)推算電機的轉速,是必會(huì )帶來(lái)推算誤差。如要求進(jìn)一步提高調速范圍和精度,就要選用帶速度傳感器的矢量控制。目前,市場(chǎng)上出售的帶速度傳感器矢量控制變頻器的調速范圍可達1000:1。 5 變頻器及其周邊設備的容量計算  5.1 變頻器容量計算:由于有原直流電機作依據,不必進(jìn)行詳細的轉距計算。而工作臺進(jìn)給電機容量(55KW)大于左、右主軸進(jìn)給電機容量,所以變頻器容量的計算以工作臺進(jìn)給電機為依據。
 工作臺進(jìn)給傳動(dòng)交流電機參數為:型號:J82-4;功率:Pn=55Kw ;轉速:n=l460rpm;額定電流:Ie=l03A  變頻器連續運行的場(chǎng)合,要求變頻器額定輸出電流大于或等于1.1倍的電機最大電流。滿(mǎn)足此條件即可。  5.2 再生能量的處理:高性能的工程型變頻器中,對連續再生能量的處理有以下兩種方案:5.2.1在直流回路設置電阻器,讓連續再生能量通過(guò)電阻器的形式耗掉,這種方式稱(chēng)為動(dòng)力制動(dòng);5.2.2采用再生整流器方式,將連續再生能量送回電網(wǎng),這種方式稱(chēng)為回饋制動(dòng)??紤]到節省資金、提高設備的可靠性和維修因素,權衡利弊,采取控制簡(jiǎn)單、成本低的動(dòng)力控制方式。  5.3 變頻器低速運行時(shí)的特點(diǎn)及對策:處于變頻調速系統中的自冷式異步電機在20Hz以下運行時(shí),轉子風(fēng)葉的冷卻能力下降,加之在恒轉距負載條件下,長(cháng)期運行,勢必造成電機溫升加劇,使調速系統的特性變壞。因此當自冷式異步電機在低頻運行且拖動(dòng)恒轉距負載時(shí),必須采用強制冷卻措施,改善電機的散熱能力,保證變頻調速系統的穩定性。限于篇幅,變頻器的選型,安裝等,此不贅述。  分析了變頻器的控制特性,提出了無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器改造B2012A龍門(mén)刨床的可行性、必要性,給出了變頻器選擇的滿(mǎn)足條件。經(jīng)過(guò)運行證明,整個(gè)調速系統的可靠性、可維修性得到大幅度提高。
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