《金屬切削 機(jī)床》-第4章

4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用4.1.1概述起重機(jī)對電氣傳動(dòng)的要求有：調(diào)速、平穩(wěn)或快速啟制動(dòng)、大車運(yùn)行糾偏和電氣同步、機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動(dòng)作、吊重止擺等，其中調(diào)速為一重要要求，起重機(jī)的自動(dòng)控制等也是在調(diào)速的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)類別和相應(yīng)的各類負(fù)載特點(diǎn)描述如下。（1）提升機(jī)構(gòu)。（2）運(yùn)行機(jī)構(gòu)。（3）變幅機(jī)構(gòu)。（4）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用4.1.2變頻調(diào)速對電動(dòng)機(jī)的要求目前，變頻器已經(jīng)發(fā)展到除非有超同步調(diào)速的要求或1∶20以上的大速比低調(diào)速要求或特低噪聲要求外，一般無須選用變頻專用電動(dòng)機(jī)作變頻系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)。變頻調(diào)速時(shí)，對于較理想的狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性曲線為一簇自然特性趨向的平移曲線，如圖4-1所示。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用提升重物時(shí)，開始的加速過程為：a→b→c→d→e→f→g→h→i→j→k→l→m→n→o→p，快到位時(shí)的減速過程則為加速過程的逆過程，電動(dòng)機(jī)工作在第I象限。放下重物時(shí)，加速過程為a′→b′→c′→d′→e′→f′→g′→h′→i′→j′→k′→l′→m′→n′→o′→p′，到位時(shí)的減速過程亦為其加速過程的逆過程，電動(dòng)機(jī)工作在第Ⅲ和第Ⅳ象限。如加減速過程中頻率變化較小，則圖4-2中平移曲線間距很小，加減速過程中沖擊很小，比較平穩(wěn)。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用4.1.3變頻起重機(jī)中電動(dòng)機(jī)的選型起重機(jī)提升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速比一般不大于1∶20，且為斷續(xù)工作制以下，通常接電持續(xù)率在60%以下，負(fù)載多為大慣量系統(tǒng)，嚴(yán)格意義上的變頻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，響應(yīng)速度較快，可工作在比額定轉(zhuǎn)速高出很多的工況條件下，這些特性均非起重機(jī)的特定要求。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用安川變頻器在調(diào)度比為1∶20的范圍內(nèi)確保起重機(jī)上普通電動(dòng)機(jī)有150%的過載力矩值。此外，起重機(jī)電動(dòng)機(jī)多用于大慣量短時(shí)工作制，通常不工作時(shí)間大于或略小于工作時(shí)間。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中可承受2.5倍額定電流值，遠(yuǎn)大于變頻啟動(dòng)要求的1.5倍值，運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)在以額定速度運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)常工作在額定功率以下，因此高頻引起的1.1倍電流值可不予考慮。但若電動(dòng)機(jī)要求在整個(gè)工作周期內(nèi)在大于1∶4的調(diào)速比下持續(xù)運(yùn)行則必須采用他冷式電動(dòng)機(jī)。電流型逆變器有較強(qiáng)的限流功能及電能回生功能、無須附加再生用變流器，可用于大型起重機(jī)或頻繁加速的起重機(jī)或工作于前級(jí)電源容量小的場合。但電流型逆變器不利于空載啟動(dòng)，且需單臺(tái)配置變頻器。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用4.1.4變頻器容量選擇1.提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般來說可為額定力矩值的1.3～1.6倍。通常對普通鼠籠電動(dòng)機(jī)來講，等額變頻器僅能提供小于150%超載力矩值，為此可通過提高變頻器容量（YZ型電動(dòng)機(jī)）或同時(shí)提高變頻器和電動(dòng)機(jī)容量(Y型電動(dòng)機(jī))來獲得200%的力矩值。此時(shí)變頻器容量為上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用重力加速度，9.81m/s2

；P為提升額定負(fù)載所需功率（kW）；ηM為電動(dòng)機(jī)效率，ηM≈0.85；PCN為變頻器容量（kVA）；K為系數(shù)，K=2。提升機(jī)構(gòu)變頻器容量依據(jù)負(fù)載功率計(jì)算，并考慮兩倍的安全力矩。若用在電動(dòng)機(jī)額定功率選定的基礎(chǔ)上提高一擋的方法選擇變頻器的容量，則可能會(huì)造成不必要的損失與麻煩。在變頻器功率選定的基礎(chǔ)上再作電流驗(yàn)證，公式如下。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用2.運(yùn)行機(jī)構(gòu)當(dāng)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)在300s內(nèi)有小于60s的加速時(shí)間t，并且啟動(dòng)電流不超過變頻器額定值的1.5倍時(shí)，變頻器容量可按下式計(jì)算。當(dāng)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)在300s內(nèi)電動(dòng)機(jī)有大于60s加速時(shí)間tA時(shí)，變頻器容量按下式取值。當(dāng)認(rèn)為所需變頻器容量過大時(shí)，可適當(dāng)延長啟動(dòng)時(shí)間，減少動(dòng)態(tài)電流值。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用4.1.5制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻的選擇在采用變頻器的交流調(diào)速控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)是通過降低變頻器輸出頻率實(shí)現(xiàn)減速的。當(dāng)重載快速下降時(shí)，由于重力加速度的存在，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度超過變頻器輸出頻率所對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，負(fù)載的機(jī)械能將被轉(zhuǎn)換為電能并被反饋給變頻器，變頻器直流回路的電容因充電而使電壓升高。為了不使因電壓過高而導(dǎo)致變頻器的過電壓保護(hù)電路動(dòng)作切斷變頻器的輸出，此時(shí)可在其直流電路中設(shè)一個(gè)三極管，當(dāng)電壓超過一定界限時(shí)制動(dòng)三極管將會(huì)導(dǎo)通，過剩的電能通過與之相接的制動(dòng)電阻器轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，此裝置即為變頻器的制動(dòng)單元。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用起重機(jī)械在做下降運(yùn)動(dòng)時(shí)，位能負(fù)載將拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，這時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參與制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為最大制動(dòng)功率制動(dòng)電阻按下式計(jì)算。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用4.1.6控制線路起重機(jī)提升控制線路圖如圖4-3所示，提升電動(dòng)機(jī)由FR-A241E型變頻器控制。平移電動(dòng)機(jī)由FR-A240E型變頻器控制，F(xiàn)R-A241E型變頻器是日本三菱公司專為起重機(jī)類負(fù)載設(shè)計(jì)的專用變頻器。與其他變頻器不同，F(xiàn)R-A241E型內(nèi)部有兩個(gè)逆變橋，一個(gè)是普通逆變橋，完成電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的逆變工作；另一個(gè)則為能量回饋橋，是將電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)所發(fā)出的電能回饋給電網(wǎng)。上一頁下一頁返回4.1變頻器在橋式起重機(jī)改造中的應(yīng)用電動(dòng)機(jī)在不同象限工作時(shí)，兩個(gè)逆變橋的工作由變頻器自動(dòng)切換，故FR-A241E變頻器具有其他變頻器所不具備的100%連續(xù)制動(dòng)力矩的功能。除此之外，F(xiàn)R-A241E變頻器所為更適應(yīng)起重機(jī)類負(fù)載的要求，設(shè)計(jì)了以下特有功能。（1）接觸停止控制功能。（2）基于負(fù)載的頻率控制功能。（3）剎車順序控制功能。上一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例4.2.1起重機(jī)負(fù)載的特點(diǎn)重物下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，其工作特性如圖4-4所示。4.2.2重力負(fù)載的四象限運(yùn)行1.重物上升穩(wěn)態(tài)上升運(yùn)行：工作點(diǎn)在第Ⅰ象限，其工作特性如圖4-5所示。下一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例2.空鉤（包括輕載）下降輕載穩(wěn)態(tài)下降運(yùn)行：工作點(diǎn)在第Ⅲ象限。頻率減小的過渡過程：工作點(diǎn)跳轉(zhuǎn)到第Ⅳ象限，又轉(zhuǎn)移到第Ⅲ象限，其工作特性如圖4-6所示。3.重載下降重載下降穩(wěn)態(tài)運(yùn)行：工作點(diǎn)在第Ⅳ象限，其工作特性如圖4-7所示。上一頁下一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例4.2.3變頻器選型1.型號(hào)具有四象限運(yùn)行特點(diǎn)。采用無反饋矢量控制方式，選用三菱FR-540A系列變頻器。2.容量PMN＝11kW；IMN＝24.6A；選用SN＝23.6kVA（15kW）；IN＝31A。上一頁下一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例4.2.4變頻調(diào)速系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)選用為了與原有減速機(jī)安裝尺寸配套,將原有YZR繞線異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子短接,電刷舉起或取消。直接由變頻系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速。這樣,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在低速時(shí)原有自冷風(fēng)扇風(fēng)量變小,散熱能力變差,將出現(xiàn)溫升。為此拆除原有風(fēng)葉,改裝恒速冷卻風(fēng)扇,保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在低速時(shí)的冷卻效果。繞線異步電動(dòng)機(jī)與籠形異步電動(dòng)機(jī)相比,其繞組的阻抗較小,因此容易發(fā)生紋波電流而引起的過電流跳閘。上一頁下一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例且繞線異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)往往較大、同步轉(zhuǎn)速較低,同樣功率下電動(dòng)機(jī)的額定電流往往較大,所以在選擇變頻器時(shí)要留有一定的余量。電動(dòng)機(jī)和變頻器接法如圖4-8所示，變頻器功能預(yù)置見表4-1。電動(dòng)機(jī)參數(shù)的自測步驟：變頻器通電；變換模式：變頻器從編程模式切換成運(yùn)行模式。電動(dòng)機(jī)參數(shù)的自測、定預(yù)置相關(guān)功能見表4-2。上一頁下一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例4.2.5起升裝置的防溜鉤1.磁制動(dòng)器的接法見圖4-9，圖中KM2斷開時(shí)，MB仍有續(xù)流電流。2.電磁制動(dòng)器的接法RUN端子：用于控制KMB，進(jìn)而控制電磁鐵線圈的通電。MRS端子：當(dāng)限位開關(guān)動(dòng)作時(shí)，用于封鎖逆變管，但不跳閘。提升機(jī)變頻控制電路見圖4-10。上一頁下一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例3.變頻器控制的防溜鉤運(yùn)行：從啟動(dòng)頻率上升到開啟頻率，同時(shí)，測量電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流→確認(rèn)電流已經(jīng)足夠→電磁鐵通電，制動(dòng)器開始松開→延時(shí)“松開時(shí)間”→頻率上升至運(yùn)行頻率。停止：頻率下降到制動(dòng)器斷電頻率→電磁鐵斷電→頻率下降到開啟頻率→制動(dòng)器開始抱緊→延時(shí)“抱緊時(shí)間”→頻率下降至0。變頻器控制的防溜鉤的方法如圖4-11所示，圖中功能碼說明見表4-3。上一頁下一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例4.2.6應(yīng)急措施舉例將接觸器KMD的3個(gè)主觸點(diǎn)串聯(lián)，以代替制動(dòng)單元。每個(gè)觸點(diǎn)并聯(lián)電容器，以減小火花。控制每次下行時(shí)使接觸器KMD得電，因?yàn)橄滦袝r(shí)電動(dòng)機(jī)將處于再生制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)單元損壞后的應(yīng)急措施見圖4-12。上一頁下一頁返回4.2運(yùn)用變頻器改造橋式起重機(jī)控制線路舉例當(dāng)變頻器型號(hào)、類別確定之后（確定方法以后講述），變頻器的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置過程如下。（1）設(shè)置變頻器、電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的保護(hù)參數(shù)。（2）選擇變頻器的頻率給定方式和操作控制方式。（3）根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能、生產(chǎn)工藝要求和其他技術(shù)指標(biāo)選擇變頻器的參數(shù)和功能。（4）輸入電動(dòng)機(jī)參數(shù)。（5）根據(jù)調(diào)試情況修改變頻器參數(shù)和功能選擇。上一頁返回4.3車床的變頻調(diào)速4.3.1車床的外形與特性低速段：為恒轉(zhuǎn)矩特性。高速段：受刀具強(qiáng)度和床身強(qiáng)度的限制，只能恒功率切削。車床外形及機(jī)械特性見圖4-13。4.3.2改造應(yīng)用實(shí)例某意大利產(chǎn)SAG型精密車床，基本數(shù)據(jù)如下。（1）主軸轉(zhuǎn)速：75r/min、120r/min、200r/min、300r/min、500r/min、800r/min、1200r/min、2000r/min；（2）電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)：2.2kW，5A，1420r/min。下一頁返回4.3車床的變頻調(diào)速（3）車床的計(jì)算轉(zhuǎn)速：nD＝300r/min。即nL≤300r/min為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)；nL≥500r/min為恒功率區(qū)。（4）各擋轉(zhuǎn)速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：負(fù)載的實(shí)際功率按2kW計(jì)算，則各擋轉(zhuǎn)速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩如表4-4所示。（5）電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為：上一頁下一頁返回4.3車床的變頻調(diào)速4.3.3拖動(dòng)系統(tǒng)的折算（1）轉(zhuǎn)速的折算：（2）轉(zhuǎn)矩的折算：上一頁下一頁返回4.3車床的變頻調(diào)速4.3.4兩擋傳動(dòng)比方案1.傳動(dòng)比50Hz（1420r/min）與300r/min對應(yīng)，

，取λL＝5；恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速范圍：nL＝0～300r/min，對應(yīng)fX＝0～50Hz；恒功率轉(zhuǎn)速范圍：nL＝300～600r/min，對應(yīng)fX＝50～100Hz。上一頁下一頁返回4.3車床的變頻調(diào)速2.高速擋的傳動(dòng)比50Hz（1420r/min）與1000r/min對應(yīng)

，取λH＝1.5；恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速范圍：nL＝0～1000r/min，對應(yīng)fX＝0～50Hz；恒功率轉(zhuǎn)速范圍：nL＝1000～2000r/min，對應(yīng)fX＝50～100Hz。低速擋：λL＝5，相當(dāng)于把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩放大了5倍。高速擋：λH＝1.5→相當(dāng)于把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩只放大了1.5倍，兩擋傳動(dòng)比方案見圖4-14。上一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造4.4.1外形與功率特性主運(yùn)動(dòng)：刨臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械特性：v≤25m/min時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩；v＞25m/min時(shí)，受床身及刀具機(jī)械強(qiáng)度的影響，只能恒功率切削。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：分兩擋傳動(dòng)比：v≤45m/min時(shí)為2λ；v＞45m/min時(shí)為λ，其外形結(jié)構(gòu)和功率特性如圖4-15所示。下一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造刨臺(tái)的往復(fù)周期：刨刀切入工件：為防止崩壞工件，應(yīng)慢速切入。刨削：以刨削速度刨削，刨削速度可調(diào)。刨刀退出工件：為防止帶壞工件，應(yīng)慢速退出。返回：返回時(shí)屬于空行程，速度應(yīng)盡量地快，返回速度可調(diào)。返回低速：返回快結(jié)束時(shí)，為了減小換向時(shí)的慣性，也應(yīng)低速。換向：又轉(zhuǎn)為正方向切削，重復(fù)上述周期。其示意圖見圖4-16。上一頁下一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造4.4.2關(guān)于拖動(dòng)系統(tǒng)的容量1.直流調(diào)速特性電流反饋和轉(zhuǎn)速反饋的信號(hào)，都只能作用于電樞電路，圖4-17為直流調(diào)速特點(diǎn)示意圖。2.變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)因?yàn)檗D(zhuǎn)矩信號(hào)和磁場信號(hào)在電路上并未分開，故額定頻率以上和以下都可以進(jìn)行矢量控制。機(jī)械特性：額定頻率以上和以下都很硬，其特點(diǎn)如圖4-18所示。上一頁下一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造3.拖動(dòng)系統(tǒng)容量直流拖動(dòng)系統(tǒng)：額定轉(zhuǎn)速須和低速擋的45r/min相對應(yīng)。變頻拖動(dòng)系統(tǒng)：額定轉(zhuǎn)速和低速擋的30r/min相對應(yīng)即可。結(jié)論：變頻拖動(dòng)系統(tǒng)的容量只要大于直流拖動(dòng)系統(tǒng)的2/3即可。直流和變頻拖動(dòng)的有效轉(zhuǎn)矩見圖4-19。4.4.3主電路的設(shè)計(jì)1.變頻器電路變頻器電路如圖4-20所示，主要功能預(yù)置見表4-5。上一頁下一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造刨臺(tái)前進(jìn)：接通FWD端子，刨臺(tái)處于切削方向，切削速度的給定信號(hào)由電位器RPD1調(diào)整，從端子AI1輸入。刨臺(tái)后退：接通REV端子，刨臺(tái)處于返回方向，返回速度的給定信號(hào)由電位器RPD2調(diào)整，從端子AI3輸入。刨臺(tái)步進(jìn)：將端子X1預(yù)置為“正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)”，同時(shí)預(yù)置點(diǎn)動(dòng)頻率和點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間，則接通X1端子，刨臺(tái)即處于步進(jìn)狀態(tài)。刨臺(tái)步退：將端子X2預(yù)置為“反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)”，同時(shí)預(yù)置點(diǎn)動(dòng)頻率和點(diǎn)動(dòng)加速時(shí)間，則接通X2端子，刨臺(tái)即處于步退狀態(tài)。前進(jìn)低速：將端子X3預(yù)置為“多擋轉(zhuǎn)速1”，同時(shí)預(yù)置第一擋轉(zhuǎn)速的工作頻率，則同時(shí)接通X3端子和FWD端子，刨臺(tái)即處于低速前進(jìn)狀態(tài)。上一頁下一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造2.PLC控制電路工作臺(tái)停止：是正常運(yùn)行中的工作臺(tái)停止，由按鈕ST1執(zhí)行。當(dāng)PLC的X10得到信號(hào)后，使Y0或Y1無輸出，變頻器按預(yù)置的減速時(shí)間將頻率下降為0Hz。緊急停機(jī)：是刨床的工作出現(xiàn)異常情況時(shí)，使刨臺(tái)立即停住，由按鈕KFD執(zhí)行。當(dāng)PLC的X0得到信號(hào)后，由Y11把信號(hào)傳遞給變頻器的X8，變頻器將立即停止輸出（逆變管封鎖），同時(shí)，向電動(dòng)機(jī)繞組注入直流電流，變頻器的PLC控制電路見圖4-21。上一頁下一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造3.緊急停機(jī)變頻器跳閘：變頻器因故障跳閘時(shí)，首先把逆變管封鎖，同時(shí)，故障繼電器觸點(diǎn)TA－TC閉合，快速制動(dòng)器將把直流電通入電動(dòng)機(jī)繞組，使電動(dòng)機(jī)迅速停住。緊急停機(jī)：當(dāng)需要緊急停機(jī)時(shí)，變頻器的X8得到外部發(fā)生故障的信號(hào)，立即把逆變管封鎖，同時(shí)，故障繼電器觸點(diǎn)TA－TC閉合，快速制動(dòng)器將把直流電通入電動(dòng)機(jī)繞組，使電動(dòng)機(jī)迅速停住。警告：切不可直接接通變頻器的TA－TC實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)！當(dāng)直接接通變頻器的TA－TC時(shí)，變頻器并未封鎖逆變管，在這種情況下通入直流電流，將損壞逆變管。緊急情況的快速制動(dòng)見圖4-22。上一頁下一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造4.4.4制動(dòng)電阻和制動(dòng)單元1.制動(dòng)電阻值制動(dòng)轉(zhuǎn)矩：根據(jù)試車結(jié)果，要求：TB＝1.5TMN；制動(dòng)電流

0.75IMN＝0.75×104.9＝78.7(A)；電壓上限：UDH＝700(V)。制動(dòng)電阻值：上一頁下一頁返回4.4龍門刨床的變頻器改造2.自制制動(dòng)電阻計(jì)算示意圖如圖4-23。3.容量核算運(yùn)行功率：

；實(shí)際功率：PB1＝5×12＝60kW＞PB0。4.制動(dòng)單元設(shè)計(jì)制動(dòng)單元如圖4-24所示，用接觸器觸點(diǎn)串聯(lián)代替制動(dòng)單元：因刨臺(tái)的加、減速十分頻繁，接觸器壽命較短。用IGBT換下接觸器觸點(diǎn)，效果很好。上一頁返回4.5變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻改造4.5.1改造前狀況某三相異步電動(dòng)機(jī)因工藝要求需進(jìn)行調(diào)速，電氣方面采用的是三速變極調(diào)速。電動(dòng)機(jī)參數(shù)為容量（110/75/50）kW，接法為YY/Y/Δ，轉(zhuǎn)速為（1000/750/500）r/min，電流為（205/205/184）A。主電路如圖4-25所示，電動(dòng)機(jī)控制原理如圖4-26所示。從原理圖中可知電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速是通過交流接觸器的相互切換來實(shí)現(xiàn)定子線圈的不同接法，從而改變電動(dòng)機(jī)的極數(shù)來達(dá)到變速的目的。下一頁返回4.5變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻改造下面簡單地介紹用按鈕和交流接觸器控制三速異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的電路原理。（1)合上QS接通電源，電源監(jiān)視器YJ和低電壓監(jiān)視裝置DZJ得電進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。（2)合上SA，按下SB1，KA線圈得電自鎖觸頭閉合，聯(lián)鎖觸頭斷開，為停車做好準(zhǔn)備。（3)低速啟動(dòng)運(yùn)行：按下合閘按鈕SB2→接觸器KM1線圈得電→KM1觸頭動(dòng)作→電動(dòng)機(jī)M第一套定子繞組出線端U1、V1、W1（U3通過KM1常開觸頭與W1并接）與三相電源接通→電動(dòng)機(jī)M接成△低速運(yùn)行。上一頁下一頁返回4.5變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻改造（4)低速轉(zhuǎn)為中速運(yùn)行：先按下分合閘按鈕SB3→KM2線圈得電→KM2常閉觸頭斷開→KM1線圈失電→KM1觸頭復(fù)位→電動(dòng)機(jī)M失電；再次分合閘按鈕SB3→KM3線圈得電→KM3觸頭動(dòng)作→電動(dòng)機(jī)M第二套定子繞組出線端U4、V4、W4與三相電源接通→電動(dòng)機(jī)M接成Y形中速運(yùn)行。（5)中速轉(zhuǎn)為高速運(yùn)行：先按下分合閘按鈕SB4→KM4線圈得電→KM4常閉觸頭斷開→KM3線圈失電→KM3觸頭復(fù)位→電動(dòng)機(jī)M失電；再次分合閘按鈕SB4→KM7線圈得電→KM7觸頭動(dòng)作（將電動(dòng)機(jī)M第一套定子繞組出線端U1、V1、W1、U3接成Y形），同時(shí)KM5線圈得電→電動(dòng)機(jī)M第一套定子繞組出線端U2、V2、W2與三相電源接通→電動(dòng)機(jī)M接成YY形高速運(yùn)行。上一頁下一頁返回4.5變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻改造4.5.2變頻改造為了改善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，滿足工藝對調(diào)速精度的要求和加大節(jié)能降耗的措施，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻改造。變頻控制原理圖如圖4-27所示。1.設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)為：電動(dòng)機(jī)采用變頻、工頻兩種控制方式。變頻器損壞或檢修時(shí)切換到工頻運(yùn)行，變頻與工頻回路相互聯(lián)鎖，避免在檢修時(shí)造成人身觸電及設(shè)備事故的發(fā)生。上一頁下一頁返回4.5變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻改造2.編程當(dāng)KM1得電時(shí)，可進(jìn)行編程，要求及編程如下。（1)要求：為了調(diào)試及現(xiàn)場操作方便，以及根據(jù)原題意要求有低、中、高速，要求進(jìn)行多段速編程，編程后利用RH、RM、RL的開關(guān)信號(hào)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。（2)編程及接線試運(yùn)行。①全部清除（清零），具體將參數(shù)值和校準(zhǔn)值全部初始化到出廠時(shí)的設(shè)定值。上一頁下一頁返回4.5變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻改造②根據(jù)要求先設(shè)定Pr.79=3。③再設(shè)定Pr.4=50Hz、Pr.5=30Hz、Pr.6=10Hz、Pr.24=15Hz、Pr.25=40Hz、Pr.26=35Hz、Pr.27=8Hz。④設(shè)定后交檢查無錯(cuò)誤時(shí)可按圖4-28進(jìn)行接線。⑤按圖4-28接好線后，先按下STF（正轉(zhuǎn)）或按下STR（反轉(zhuǎn)），再按下相應(yīng)的按鈕可進(jìn)行電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行的調(diào)試，如圖4-29所示。上一頁下一頁返回4.5變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻改造高速：合上RH，則電動(dòng)機(jī)按速度1（50Hz）運(yùn)行；中速：合上RM，則電動(dòng)機(jī)按速度2（30Hz）運(yùn)行；低速：合上RL，則電動(dòng)機(jī)按速度3（10Hz）運(yùn)行；同時(shí)合上RM、RL，則電動(dòng)機(jī)按速度4（15Hz）運(yùn)行；同時(shí)合上RH、RL，則電動(dòng)機(jī)按速度5（40Hz）運(yùn)行；同時(shí)合上RH、RM，則電動(dòng)機(jī)按速度6（35Hz）運(yùn)行；上一頁下一頁返回4.5變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)的變頻改造同時(shí)合上RH、RM、RL，則電動(dòng)機(jī)按速度7（8Hz）運(yùn)行。⑥調(diào)試無誤后，按進(jìn)行接線并將按鈕接到操作現(xiàn)場即可。(3)現(xiàn)場操作箱安裝。圖4-28變頻器故障報(bào)警鈴、鈴聲解除轉(zhuǎn)換開關(guān)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、電流表、電動(dòng)機(jī)開、停均采用按鈕。上一頁返回技能訓(xùn)練變頻器與PLC總線控制調(diào)速一、技能目標(biāo)掌握變頻器總線調(diào)速控制的頻率給定的方式。二、知識(shí)目標(biāo)

（1）掌握幾種變頻器典型的控制方式：U/F控制，矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制，了解不同控制方式的應(yīng)用領(lǐng)域。（2）掌握變頻器總線控制調(diào)速的基本過程。（3）掌握變頻器的啟動(dòng)運(yùn)行方式：從啟動(dòng)頻率啟動(dòng)、先制動(dòng)再啟動(dòng)、跟蹤啟動(dòng)。（4）掌握加減速方式。（5）掌握停機(jī)與制動(dòng)方式。下一頁返回技能訓(xùn)練變頻器與PLC總線控制調(diào)速三、技能訓(xùn)練步驟1.器材準(zhǔn)備3G3MV變頻器實(shí)訓(xùn)設(shè)備，PLC（CP1H）一臺(tái)通用三相異步電動(dòng)機(jī)、三相交流電源以及連接導(dǎo)線等。2.控制要求通過安裝在CP1H上的串行端口2向地址為1的變頻器發(fā)送指令，當(dāng)按下和0.01相連接的按鈕SB1時(shí)，使該變頻器開始驅(qū)動(dòng)所帶的電動(dòng)機(jī)以60Hz的頻率開始轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)按下和0.02相連接的按鈕SB2時(shí)，使該變頻器開始驅(qū)動(dòng)所帶的電動(dòng)機(jī)以50Hz的頻率開始轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)按下和0.03相連接的按鈕SB3時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。對地址為2的變頻器也能進(jìn)行同樣的操作。上一頁下一頁返回技能訓(xùn)練變頻器與PLC總線控制調(diào)速3.PLC和變頻器之間的接線PLC和變頻器之間的連線如圖4-30所示。4.變頻器開關(guān)及通信參數(shù)設(shè)置從PLC看終端變頻器時(shí)，將SW2的ON/OFF開關(guān)放在ON側(cè)。上一頁下一頁返回技能訓(xùn)練變頻器與PLC總線控制調(diào)速n003=2n004=6n151=4n152=0n153=1,2n154=2n155=0n156=10n157=0上一頁下一頁返回技能訓(xùn)練變頻器與PLC總線控制調(diào)速5.PLC開關(guān)及通信參數(shù)設(shè)置1）CIF11DIP開關(guān)設(shè)定1：ON，2：OFF（422方式），3：OFF（422方式），4：〖DK〗（空），5：ON，6：ON。2）串口網(wǎng)關(guān)參數(shù)設(shè)置選“串口2”，在“通信設(shè)置”中選：“定制”波特率：9600；格式：“8，1，E”；模式：為“串口網(wǎng)關(guān)”。上一頁下一頁返回技能訓(xùn)練變頻器與PLC總線控制調(diào)速6.通信數(shù)據(jù)及格式1）PLC的通信數(shù)據(jù)及格式Modbus-RTU簡易主站用DM固定分配區(qū)域在以下的DM區(qū)域（串行端口1：D32200～D32249、串行端口2：D32300～D32349）記載了Modbus-RTU的指令。當(dāng)“Modbus-RTU簡易主站功能執(zhí)行開關(guān)”由OFF→ON后，發(fā)送命令，應(yīng)答則被保存到以下的DM區(qū)域（串行端口1：D32250～D32299、串行端口2：D32350～D32399）。具體內(nèi)容見表4-7。上一頁下一頁返回技能訓(xùn)練變頻器與PLC總線控制調(diào)速變頻器地址為0～31，設(shè)定為0時(shí)，同時(shí)一齊發(fā)送(變頻器不給響應(yīng))。3種指令編號(hào)如表4-8所示。2）變頻器通信數(shù)據(jù)及格式變頻器的數(shù)據(jù)有顯示數(shù)據(jù)(只可寫入