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发布时间:2021-10-21 09:24:41

艾默生(EMERSON)变频器在龙门刨床(B2010A)上的应用方案

艾默生(EMERSON)变频器在龙门刨床(B2010A)上的应用方案 2011年12月09日 来源: 一、B2010A龙门刨床工况概述

龙门刨床是机械化自动化程度很高的大型机床。龙门刨床的动力及控制回路比较复杂,尤其是刨床工作台主拖动系统完全依靠电气自动化控制来执行的。B2010A龙门刨床的主拖动采用最初50年代的A-G-M调速系统,即电机扩大机---直流发电机---直流电动机组系统。如图一所示。采用机械速比2:1和电气调速范围为10:1的机电联合调速系统。

龙门刨床对电力拖动的技术要求---龙门刨床是频繁往复运动的生产机械,它的工作方式为循环方式。前进行程是切削行程;后退行程是不作切削的,只让工作台驶回为下一步切削作准备。运动示意图如图二所示。实际工作中为了提高劳动生产效率,轻载后退的速度要大于前进切削速度。由于不同的金属材料和不同的加工工艺,必须要求控制系统具备:

u 工作台主拖动具有比较宽的调速范围和较硬的机械特性;

u 工作台前进切削和后退的过程中运行平稳,不振荡,速度能单独地作无级调整,无须停车;

u 运行方向的改变要迅速、平滑、冲击力小、动作反应快;

u 在低速范围内切削力基本保持恒定状态,静差度小于3%;

u 前进与后退行程的末尾工作台自动减速,反向准确;

u 传动效率高,耗电量小;

u 控制系统简单,可靠安全,易于维修保养;



如图二中,ab段(约12-15米/分)为刀具慢速切入工件,而后增加到可调速CD段进行前进切削,之后运行到设定行程开始减速为ef段,再经过换向行程控制,工作台由前进减速迅速制动并快速反向运行可调hi速度段后退,再后退至减速换向切换到前进行程。形成一个循环工作周期。

以上简略叙述B2010A直流拖动系统过程,有助于对它的性能特点和工作情况能进步了解。

二、龙门刨床拖动系统的演变

1. 原系统存在的主要缺陷

我们知道龙门刨床这种A-G-M调速系统,它具有占地面积大、噪声污染严重、尤其交流电动机拖

动发电机浪费电能很严重。从工作情况来看,直流电动机的功率并没有得到充分利用,并且维护

保养较困难。目前许多在使用该系统工作的厂家都在想办法解决以上问题。

2. 演变

从70年代至目前有极少部分采用晶闸管---直流电动机机组(V-M调速系统)。该系统低速时损

耗大、功率因数低、对电网污染严重,而使用的还是直流电动机,维护保养困难的问题还是没有

解决。

3. 飞跃

随着科技进步,在电力电子技术和微电子技术方面有了飞速发展,以及矢量控制技术的完善,使

得变频调速技术日新月异,并且变频调速发展空间愈加宽广,涉及领域之多,其优越性为众所周

知。为此广大科技工作者致力于交流变频调速技术的应用,龙门刨床的拖动方式在向变频调速的

方向转移,国外已有很多成功应用的实例。

三、EMERSON变频器应用在B2010A龙门刨床上

1、选型

根据前述龙门刨床直流拖动系统工作要求,对于取代直流拖动并超越直流拖动的交流变频调速来说,选择高性能可靠矢量型的变频器尤其关键。通过查阅有关资料及请教有关资深学者(对此深表感谢),加之深入了解国内外同类变频器,反复比较论证,我们从性价比上选择了美国EMERSON公司出产的高性能矢量控制变频器---TD3000系列产品。TD3000系列变频器在性能上完全符合B2010A型龙门刨床拖动系统的要求。它通过对交流电机磁通电流和转矩电流的解耦控制,实现了转矩的快速响应和准确控制,能以很高的控制精度进行宽范围的调速运行;而且我们还采用了有速度传感器PG反馈矢量控制方式。根据我们在实际应用中确实感到TD3000矢量控制变频器稳定可靠,对于象龙门刨床这种从安全可靠性要求很高的大型设备,选用该矢量控制型变频器非常合适。TD3000系列变频器是美国EMERSON公司自主开发生产的高品质、多功能、低噪音的矢量控制通用变频器。具有电机参数自动调谐、零伺服控制、速度控制和转矩控制在线切换、转速跟踪、内置PLC、内置PID控制器、编码器和给定及反馈信号断线监测、掉载保护、内置PG接口、故障信号追忆、28种故障监控、丰富的I/O端子和多达十种的速度设定方式,能满足各类负荷对传动控制的要求。TD3000系列变频器的优越性能主要体现在:

l 有速度传感器矢量控制,调速范围为1:1000,稳态控制精度0.05%;

l 低频启动转矩10-100rpm时,200%额定转矩;

l 启动预励磁,加快矢量控制快速响应;

l 动态转矩响应小于150ms;

l 零伺服锁定功能,可以保持零速时150%的转矩输出

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