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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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南通康誠重工機械有限公司主要生產(chǎn)各種規(guī)格的礦山機械、輸送機械、給料機械、振動篩、破碎機、振動機械等等
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NE系列斗式板鏈提升機適用于粉狀物料到大塊狀等各種物料的垂直提升,它采用流入式喂料替代傳統(tǒng)斗式提升機的淘取式喂料
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板鏈?zhǔn)教嵘龣C
NE系列板鏈?zhǔn)教嵘龣C適用于粉狀物料到大塊狀等各種物料的垂直提升,它采用流入式喂料替代傳統(tǒng)斗式提升機的淘取式喂料,是傳統(tǒng)斗式提升機的換代產(chǎn)品。
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振動喂料機系直線振動式給料機,具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、壽命長等特點,可為碎石機械連續(xù)、均勻喂料,并對物料進行粗篩分。
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