1 龍門刨床調速系統(tǒng)改造的必要性
龍門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。主要用來加工各種平面、斜面、槽，特別適宜加工大型的、狹長的機械零件。我廠使用兩臺B2012A龍門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進給方向。拖動系統(tǒng)是交磁放大機的調壓調磁閉環(huán)系統(tǒng)?？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(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)問題，給維修帶來相當大的困難，維修成本不斷增大。龍門刨床的調速系統(tǒng)急待改造。
2 變頻技術改造龍門刨床的可行性
異步電機降電壓調速，繞線轉子異步電機轉子串電阻調速等交流調速傳動的控制已廣范實用化，但在調速范圍、穩(wěn)定性、可靠性和維修性等方面有些不足。隨著電子技術的不斷發(fā)展和進步，伴隨著新的控制理論的提出與完善，性能優(yōu)異的變頻調速傳動得到飛速的發(fā)展。繞線轉子異步電機轉子串級調速，采用變頻器的無換向器電機調速，籠型異步電機的變頻調速等依次實用化，完成了以變頗調速為主流的交流調速傳動的基礎?，F(xiàn)代矢量技術的應用，使交流調速傳動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(jié)它使直流電機的單機容量、過載能力、最高電壓和最高轉速等重要技術指標受到限制，也給直流電機的制造和維修帶來了不少麻煩，這些限制了直流電機的應用。交流變頻調速傳動中的籠型異步電機結構簡單、堅固耐用、運行可靠、維修方便、傳動慣動量小、動態(tài)性能好，其單擊容量、電壓等級和最高轉速等技術指標，均優(yōu)于直流電機。當前，高性能的交流變頻調速系統(tǒng)已完全可以和直流調速系統(tǒng)相媲美，而且可以在直流電機無法應用的場合使用。近年來，交流變頗調速傳動的發(fā)展日新月異，它的優(yōu)異的調速性能已能取代傳統(tǒng)的直流調速系統(tǒng)。伴隨著電子元器件的發(fā)展和集成電路得出現(xiàn)，變頻器的價格大幅度降低，經(jīng)濟性價比不斷上升，也給它的應用提供了日益廣闊的市場。我們詳細分析比較了直流調速系統(tǒng)和變頻調速系統(tǒng)的優(yōu)缺點，采用變頻技術改造原調速系統(tǒng)。其優(yōu)點在于:
2.1 簡化控制線路:變頻器的使用極為方便、可通過其外圍的少數(shù)幾個端子進行全范圍的控制。變頻器內部有完善的保護措施，勿需在其外圍線路中設計各種保護電路。由于變頻器的正反向運行是通過控制端子來改變逆變器的輸出相位來實現(xiàn).因此，可以比原直流調速系統(tǒng)少兩個大型直流接觸器。采用具有無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，使控制線路大為簡化。2.2 可以采用標準異步電機:采用籠型異步電機可以發(fā)揮它結構簡單、堅固耐用、運行可靠、維修方便、價格低廉的優(yōu)勢，避免直流電機定期更換、維護電刷和換向器的問題。
2.3 調試方便:變頻器的各種運行參數(shù)調試通過智能化鍵盤和顯示器來完成，設置方便、更改靈活、調試時間短。傳統(tǒng)的直流調速系統(tǒng)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(shù)的綜合統(tǒng)條調，調試難度大、時間長，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(tǒng)的正常運行是至關重要的。選擇變頻器，首先要按照機械設備的類型、負載轉距特性、調速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉距的要求，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足機械設備的實際工藝生產(chǎn)要求和使用場合的前提下，實現(xiàn)變頻器應用的最佳性價比。
機械設備的負載轉距特性通常分為三大類型:恒轉距負載、恒功率負載和流體類負載。
恒轉距負載是指負載轉距TL與轉速n無關，任何轉速下總保持恒定或基本恒定，負載功率則隨著負責功率的增高而線性增加。轉送帶、攪拌機和機械設備的進給機構等摩擦類負載以及起重機、提升機、電梯等重力負載都屬于恒轉距負載。
4 根據(jù)負載特性選取適當控制方式的變頻器
B0212A六米龍門刨床的進給機構，工作臺進給和左、右主軸進給機構均屬于恒轉距負載。原來的直流調速系統(tǒng)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，分別進行獨立的瞬時控制，同時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。隨著控制理論的發(fā)展和數(shù)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控制的無速度傳感器矢量也實現(xiàn)了實用化。市場上出售的無速度傳感器矢量控制變頻器的調速范圍可達到100:1。無速度傳感器矢量控制是通過轉距電流的變化量的積分運算來推算電機的轉速，是必會帶來推算誤差。如要求進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(jù)，不必進行詳細的轉距計算。而工作臺進給電機容量(55KW)大于左、右主軸進給電機容量，所以變頻器容量的計算以工作臺進給電機為依據(jù)。
2.2 可以采用標準異步電機:采用籠型異步電機可以發(fā)揮它結構簡單、堅固耐用、運行可靠、維修方便、價格低廉的優(yōu)勢，避免直流電機定期更換、維護電刷和換向器的問題。
2.3 調試方便:變頻器的各種運行參數(shù)調試通過智能化鍵盤和顯示器來完成，設置方便、更改靈活、調試時間短。傳統(tǒng)的直流調速系統(tǒng)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(shù)的綜合統(tǒng)條調，調試難度大、時間長，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(tǒng)的正常運行是至關重要的。選擇變頻器，首先要按照機械設備的類型、負載轉距特性、調速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉距的要求，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足機械設備的實際工藝生產(chǎn)要求和使用場合的前提下，實現(xiàn)變頻器應用的最佳性價比。
機械設備的負載轉距特性通常分為三大類型:恒轉距負載、恒功率負載和流體類負載。
恒轉距負載是指負載轉距TL與轉速n無關，任何轉速下總保持恒定或基本恒定，負載功率則隨著負責功率的增高而線性增加。轉送帶、攪拌機和機械設備的進給機構等摩擦類負載以及起重機、提升機、電梯等重力負載都屬于恒轉距負載。
4 根據(jù)負載特性選取適當控制方式的變頻器
B0212A六米龍門刨床的進給機構，工作臺進給和左、右主軸進給機構均屬于恒轉距負載。原來的直流調速系統(tǒng)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，分別進行獨立的瞬時控制，同時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。隨著控制理論的發(fā)展和數(shù)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控制的無速度傳感器矢量也實現(xiàn)了實用化。市場上出售的無速度傳感器矢量控制變頻器的調速范圍可達到100:1。無速度傳感器矢量控制是通過轉距電流的變化量的積分運算來推算電機的轉速，是必會帶來推算誤差。如要求進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(jù)，不必進行詳細的轉距計算。而工作臺進給電機容量(55KW)大于左、右主軸進給電機容量，所以變頻器容量的計算以工作臺進給電機為依據(jù)。
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