交流变频调速技术在龙门刨床电气改造中的应用

Ｖｏｌ　２Ｏ　Ｎｏ　ｌ　２０ｏ７－２　机械研究与应用　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　第２Ｏ卷第１期　２００７年２月　交流变频调速技术在龙门刨床电气改造中的应用　兰蓉，李斌贵　（三峡电力职业技术学院，湖北宜昌４４３０００）　摘要：介绍交流变频调速技术在龙门刨床电气改造中的应用和总体改造方案及有关参数的设置。　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—４４１４（２００７）Ｏ１—００５６一Ｏｌ　关键词：主拖动；变频器；调压调速　中图分类号：ＴＧ５５１　．２　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　ａｒｒｅｎｔ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｉｎ　Ｌｏｎｇｍｅｎ　ｐｌａｎｅｒ　Ｓ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ　Ｌａｎ　Ｒｏｎｇ。Ｌｉ　Ｂｉｎ—ｇｕｉ　（Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆｔｈｒｅｅ　ｇｏｒｇｅｓ　ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ－Ｙｗｈａｎｇ　Ｈｕｂｅｉ　４４３０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：１１１ｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ。ｍａｉｎ　ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｆ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｌｔｅｒａｎａｔｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｉｎ　Ｌｏｎｇｍｅｎ　ｐｌａｎｅｒ　ｓ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｉｎ　ｄｒａｇｇｉｎｇ；ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；ｖｏｌｔａｇｅ　ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｉｍｉｎｇ　目前，仍在使用的龙门刨床大都是２０世纪６０—７０年代　的产品，电气控制方式落后，器件严重老化，加工效率低、耗电　高、故障频繁、维修难度大。为此，笔者对Ｂ２０１０Ａ龙门刨床主　拖动进行了技术改造。　１主拖动调速系统的负荷性质　主拖动调速系统的负荷性质介绍如图１所示。图中，Ｆ　为最大切削力，　为切削速度，Ｐ　。为最大切削功率，　为对应　于最大转矩时最高切削速度，称为计算速度。在　，～　范围　内要求恒转矩调速，在　～　范围内则要求恒功率调速。　如果在整个调速范围内均采用具有恒转矩性质的调压调　速，则需要的电动机功率尸　将是负载需要的最大切削功率　Ｐ　ｌ的（”３／　２）倍。当　＝９０ｍ／ｍｉｎ，　２＝２５ｍ／ｍｉｎ时，Ｐ　１／Ｐ　ｌ　＝轱　一　毓蝻器　ＴＨＲ　前进　后退　点动前进　点动后进　３．６０。显然，单纯采用调压调速不合理。为克服上述方案　缺点，Ａ系列龙门刨床的主传动采用机电联合调速方案，即采　用机械传动比为１的齿轮变速与直流电动机的调压调速配　合。其中齿轮变速具有恒功率特性。这时，恒转矩调速范围　可缩小至　，一　，　，所需电动机功率尸皿３是负载需要的最大切　削功率Ｐ　ｌ的（ＩＩ３／２ｖ２）倍，即Ｐ岫３／Ｐ　１：９０／（２×２５）＝１．８…。　裟３０Ａ　主回路　报警保护　图１　调速系统的负荷性质图　图２变频器电路　可见，机电联合调速与单纯调压调速比较，电动机的设计　功率可缩小一半。不过，机电调速与生产机械的调速要求仍　（１）控制系统能高速计算电动机驱动负载所需功率、最　佳控制电压和电流矢量，最大限度地发挥电动机的输出转矩。　这点可适应龙门刨床大切削量和因工件形状、材料不均匀引　起切削力突变的特点。　（２）可按照动态转矩矢量控制方式配合负载实现最短时　不能完全匹配，所以，电动机的功率仍比负载所需最大功率大　０．８倍，则Ａ系列龙门刨床直流电动机的功率并没有得到充　分利用。如采用交流变频调速系统，可通过灵活的预置恒转　矩与恒功率的转换点，使调速系统的特性更好地满足龙门刨　间内平稳地加减速，以满足龙门刨床快速换向时对过渡过程　的要求。　床主拖动负载的调速特性要求，从而降低主拖动电动机的设　计功率。　（３）由于使用高速ＣＰＵ，龙门刨床可快速响应急变负载　和及时检测再生功率，实现无跳闸自动加减速过程，并在低速　时１５０％的高输出转矩。变频器在低速区的高输出转矩对龙　门刨床主拖动非常重要，它可弥补交流电动机低速时转矩下　（下转第５８页）　２总体改造方案　拆掉电机扩大机、主发电机组（交流电动机、直流发电机、　励磁机）；拆去控制柜内扩大机控制电路的速度给定、电压电　流反馈线路；拆除控制机组Ｙ一△起动线路。用１台变频器　收稿日期：２００６—１１一Ｏｌ　作者简介：兰・蓉（１９７５一），女，讲师，主要从事工程机械、焊接技术的教学与研究方面的工作。　５６・　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｖ０ｌ　２Ｏ　Ｎｏ　１　２ｏ０７．２　机械研究与应用　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＡＰＰＵＣＡＴＩＯＮ　第２Ｏ卷第１期　２００７年２月　滑套配合连接，滑套置于滑轨上，滑套下部布置有弹簧，在外　射器插入面板的孔洞，向下推压面板，直至针头接触上声级，　由于上声级高频振动，针头其物理效应在此发生强烈反应，瞬　间激活金属晶格中的粒子，使内部组织发生变形，针头继续向　下压，面板和滑套向下移动，使针头继续接触上声级，变形继　续进行，直至达到销毁目的。销毁残渣掉入废料抽屉。销毁　结束后，在弹簧的作用下，滑套带动面板向上移至原始位置，　然后将针管顺利取出。　力作用下，面板跟着滑套向下滑动。　４总结　本针头销毁器运用超声波原理，具有强大的销毁能力和　安全的使用性能，且结构简单、体积小，可在现场销毁，操作方　便、安全，效率高，无噪音，无污染，成本低。适用于各种医疗　机构、保健中心、防疫研究机构、实验室、检疫部门等，减轻广　图３针头销毁器局部主视图　１２．针管１３．面板１４．滑套１５．滑轨１６．弹簧　大医疗工作者的负担。　参考文献：　［１］　洪学仁，邓艳辉，蔡太生．护理人员操作中被针头刺伤情况调查　分析［Ｊ］．护理学杂志，２００２，１７（６）：４４９．　［２］锡林，姜健，关中原．超声波焊接［Ｍ］．北京：国防工业出版　社，１９６３．　工作时，将电源开关按钮按下，此时超声波发生器开始工　作，通过导线将高频电流传递给换能器，换能器将电能转换为　机械能，然后机械能通过聚能器放大振幅，再通过耦合杆把聚　能器输出的纵向振动改变成弯曲振动。当操作者把一次性注　【上接第５６页）　灵活地适应各种输入量。Ｆ９０自动调谐设定为１，Ｇ９Ｓ系列变　下降的弱点，使机床在低速区切削时仍保证足够的切削力。　（４）ＦＲＮ４５Ｇ９Ｓ变频器完备的控制功能能方便的满足龙　门刨主拖动对控制功能的要求，完成起动、停止、加减速、快速　换向及正反向速度的调整。　另外，通过键盘可方便设定运行参数／选择控制方式，如　速度指令的种类是电压输入还是电流输入；监视系统运行状　频器有自动调谐功能，能自动测量必要的逆变器输出电路参　数，并将其写入１０１、Ｆ９２中作为运行数据。Ｇ９Ｓ中存有富士　标准３项感应电动机的参数作为缺省数据，这些数据适用于　标准电动机。在调试时按说明书进行自动调谐操作。　态，如频率值、电压和电流值等；当发生故障时，通过变频器的　记忆功能可检查跳闸时详细的数据记录，便于迅速查出原因　排除故障。　＼　褂　羽　笨　３几个重要参数的设定　Ｆ０３基本频率决定恒功率与恒转矩的转折点。此参数设　定偏高或偏低都影响系统的正常运行，偏低将引起电动机过　电流，偏高则使电动机输出功率下降，Ｆ０３应设定在５０Ｈｚ。　１７０２最高频率，Ｆｌｌ上限频率，Ｆ１２下限频率，Ｆ１３频率偏置，　Ｆ５７起动频率，５个参数的关系如图３所示。分别设定为１；９２　＝起动频率　设定频率／Ｈｚ　图３变频图　４结束语　用交流变频调速技术对龙门刨床电气改造后，改进控制　水平，提高加工精度，并改善工作环境，减少噪声污染。由于　减少电动机传动环节还可节电３０％以上。　５０Ｈｚ，Ｆ１１＝５０Ｈｚ，Ｆ１２＝２Ｈｚ，Ｆ１３＝０Ｈｚ，Ｆ５７＝１Ｈｚ。另外，　最高频率Ｆ０２还与Ｆ１４频率设定信号增益有关，Ｆ１４参数决　定模拟设定频率信号对输出频率之间的比率（斜率）。当最　高输出频率Ｆ０２设定为５０Ｈｚ时，变频器在０Ｈｚ以上限频率运　参考文献：　［１］廖常初．可编程序控制器应用技术［Ｍ］．重庆：重庆大学出版社。　１９９ｌ２．　行时对应的输入信号为０—１０Ｖ或４～２０ｍＡ；当最高输出频率　Ｆ０２设定为１００Ｈｚ时，变频器在０Ｈｚ以上限频率运行时对应　的输入信号为０～５Ｖ或４—１２ｍＡ，所以，可通过改变Ｆ０２参数　［２］魏冬梅．施工机械构造［Ｍ］．北京：机械玉业出版社，１９９５．　・５８・