單臺專用高頻變頻器驅(qū)動多主軸電機方案設(shè)
&nbs大傾角皮帶p;
1&nbs板式喂料機p; 引言
隨著變頻技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用需求也越來越多樣化。某瑞士產(chǎn)VOUMARD203N3X3Y內(nèi)圓磨床由于電控設(shè)備損壞, 導(dǎo)致機床不能正常運行, 考慮到該機床為進口產(chǎn)品,年代長,無法自行修復(fù),且維自動提升機小型提升機修費用和購買費用都很高,故廠家決定將其進行改造。VOUMARD203N3X3Y內(nèi)圓磨床磨頭電主軸共有五種類型,參數(shù)各不相同,要求采用一臺專用變頻器及相應(yīng)的控制部件完成系統(tǒng)的電氣控制,實現(xiàn)主軸的調(diào)速。本文通過分析設(shè)備中五種磨頭主軸電機的特性,提出并分析了兩種解決方案,選擇了其中一種性價比較好的方案,取得了較好的使用效果。
2&n石料破碎機bsp; 驅(qū)動要求及方案對照
2.礦用刮板輸送機1 驅(qū)動要求及難點
(1) 磨床主拍擊篩軸電機參數(shù)
廠碎石生產(chǎn)線設(shè)備家提供的磨床主軸電機參數(shù)如下:
l 1號磨頭工作頻率933Hz,最高轉(zhuǎn)速28000r/min,功率2.3kW 448V 4.5A糧食輸送設(shè)備;
l 2號磨頭工作頻率900H砂石分離機z,最高轉(zhuǎn)速18000r/min,功率3kW 432V 6.6A;
l&管式螺旋輸送機nbsp;3號磨頭工作頻率966Hz,最高轉(zhuǎn)速58000r/min,功率1kW 465V 1.75A;
l 4號磨頭工作頻率1250重錘破碎機Hz, 最高轉(zhuǎn)速75000r/min,功率1.3kW 191V 9A;
l 5號磨頭工作頻率2000Hz,最高轉(zhuǎn)速105000r/min, 功率0.53kW 306V&nbs振動給料機p; 2A。
(2) 驅(qū)動要電機振動給料機求
l 一臺懸掛輸送變頻器對5個主軸電機均可單獨控制,在整個頻率范圍內(nèi)變頻器均能正常工作;
l 要求在更換電主軸后,變頻器的參數(shù)和相應(yīng)的電主軸參DY型移動輸送機數(shù)自動相匹配;
l 變頻器和磨床主軸冷卻、潤滑系統(tǒng)有聯(lián)鎖保護功能;
l 變頻器具備減速停車功能。
(3) 技術(shù)難點
根據(jù)加工工藝和電機性能的要求可知,實現(xiàn)該控制存在以下幾個難點:
l 調(diào)頻范圍寬
變頻器調(diào)頻范圍在0~2000Hz的寬頻率范圍內(nèi),目前,許多生產(chǎn)廠家無該類型產(chǎn)品;
l 兩種電壓供電
同一臺變頻器提供兩種電壓范圍460V和306V, 這樣對供電電源提出較高要求;
l 參數(shù)匹配
參數(shù)、工作狀態(tài)與當(dāng)前選擇的磨頭相匹配。
2.2 方案對照
經(jīng)過對廠家提出的要求進行仔細(xì)分析,提出如下兩種方案:
(1) 方案1:輸入變壓器+變頻器+輸出電抗器方案
由于磨頭電壓有460V和300V兩種電壓等級,設(shè)計工頻輸入變壓器,原邊380V供電,副邊兩個繞組,分別為(U1,V1,W1) 460V, (U2,V2,W2) 306V, 中間采用接觸器進行邏輯控制,按照不同磨頭選擇相應(yīng)供電電壓;變頻器選用西安春日電氣公司KVFG-H高頻系列產(chǎn)品,頻率調(diào)節(jié)范圍0~2500Hz,對其進行專用化改造;輸出側(cè)加電源濾波器,以減小輸出諧波對主軸電機的沖擊;具體原理框圖如1所示。
圖1 方案1原理框圖
方案1優(yōu)點在于充分利用變頻器寬工作電壓范圍的特點,采用不同工作電源,使單臺變頻器滿足五種不同磨頭的電機。缺點是變頻器內(nèi)部相應(yīng)的電壓、電流檢測及定標(biāo)改動較大。
(2) 方案2:變頻器+輸出高頻變壓器方案根據(jù)磨頭電壓460V和306V兩種等級,設(shè)計輸出變壓器,原邊由高頻變頻器輸出0~380V供電,副邊兩個繞組,分別輸出對應(yīng) (U1,V1,W1)0~460V, (U2,V2,W2)0~306V電壓。
采用接觸器進行邏輯控制,按照不同磨頭選擇相應(yīng)供電電壓;變頻器仍選用西安春日電氣公司KVFG-H高頻系列產(chǎn)品,頻率調(diào)節(jié)范圍0~2500Hz,對其進行專用化改造;具體原理框圖如2所示。
圖2 方案2原理框圖
方案2優(yōu)點在于變頻器工作電壓保持380V不變,程序該動小,設(shè)計高頻變壓器滿足兩種電壓等級,使單臺變頻器滿足五種不同磨頭電機。缺點是在0~2500Hz工作PWM波輸入高頻變壓器難以加工。
3 參數(shù)選型設(shè)計
通過對驅(qū)動要求進行分析對照,決定采用方案1,并進行了系統(tǒng)設(shè)計,關(guān)鍵部件選型設(shè)計如下:
(1) 變壓器選型設(shè)計
變壓器原邊輸入電源為50Hz,380V三相交流,副邊輸出為雙繞組,一組為465V,另一組為306V,容量根據(jù)磨頭電機中最大功率3kW并考慮一定余量,選用8kVA。
(2) 專用變頻器選型設(shè)計
變頻器作為該控制設(shè)備中的核心部件,其性能直接關(guān)系到該方案能否實現(xiàn)。本設(shè)計選用西安春日電氣有限公司KVFG-H475E變頻器,變頻器采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制變頻調(diào)速技術(shù)、同步調(diào)制方式,調(diào)頻范圍0~2500Hz,開關(guān)頻率達到18kHz(其參數(shù)為:Vin=3AC(300~460)V,Vout=3AC(0~4600)V,Pw=7.5kW,Ie=17A)。
根據(jù)廠家提出的要求,通過修改變頻器外部端子X1功能,實現(xiàn)了系統(tǒng)冷卻、潤滑準(zhǔn)備就緒輸入信號接口功能;修改外部端子EMS功能,實現(xiàn)了系統(tǒng)冷卻、潤滑故障報警功能;修改外部端子OUT1,OUT2功能,實現(xiàn)了磨頭選擇切換;作為變頻器核心技術(shù)的V/F曲線設(shè)置,根據(jù)磨頭電機特性的不同,設(shè)置了五組功能碼選項,用以選擇匹配的V/F工作曲線。圖3給出了一組部分V/F曲線示意圖。
圖3 V/F曲線示意圖
(3) 輸出濾波電抗器的選型
由于變頻器輸出的電壓為PWM波, 含有諧波成分, 同時, 開關(guān)元器件工作時產(chǎn)生的dv/dt會對主軸電機的絕緣特性及正常工作帶來很大的危害。因此本系統(tǒng)選用:25A、0.015mH、0~2500Hz輸出電抗器進行濾波。
4 結(jié)束語
本文針對進口磨床改造中,采用單臺特種變頻器實現(xiàn)對五種磨頭的綜合控制,采用變壓器加變頻器輸入寬電壓工作范圍的方案,解決了單臺機型兩種供電電壓問題;同時通過程序軟件實現(xiàn)了個性化磨頭V/F特性曲線的設(shè)置,以及外部各種系統(tǒng)聯(lián)鎖控制。該方案在實踐中已取得很好的使用效果。
參考文獻
[1] 西安春日. 變頻器調(diào)速器應(yīng)用手冊
[2] 郭世明,黃念慈. 電力電子技術(shù). 成都:西南交通大學(xué)出版社,2002
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