畢業(yè)設計論文普通車床的變頻調速系統設計

1、摘 要隨著變頻技術的提高，交流電動機的應用越來越廣泛，采用變頻調速，可以提高生產機械的控制精度、生產效率和產品質量，有利于實現生產過程的自動化，使電力拖動系統具有優(yōu)良的控制性能，而且在許多生產場合具有顯著的節(jié)能效果。變頻調速的核心設備是變頻調速器，變頻器與電動機的控制配合構成了變頻調速系統。傳統的金屬切削車床速度控制為人工換檔，調速范圍有限，調速精度低，而電機始終在額定轉速運行，利用效率差，齒輪箱體積龐大復雜，電器控制部分故障較多。將變頻器應用于各種大型自動化生產線和機械加工中，會大大提高金屬切削車床的調速系統的靜態(tài)、動態(tài)性能，保證系統的安全可靠經濟運行。 該系統選用英威騰chv100系列變頻

2、器，采用普通繼電器實現邏輯控制。主電動機可以正反轉運行，速度有8三檔，并具有點動微調功能。關鍵詞：變頻技術 電力拖動 變頻器 金屬切削車床的變頻調速系統abstractwith the increased frequency technology, exchange more and more extensive application of the motor, using frequency control, can improve the control precision machinery production, production efficiency and product q

3、uality, conducive to the realization of the production process automation, the electric drive system is excellent control performance, and in many occasions have significant production of energy-saving effect. frequency control is the core of frequency control, the inverter and motor control with co

4、nstitutes a frequency control system. the traditional metal-cutting lathe speed control for manual shifting, speed limited in scope, low-speed precision, and the motor always running in the rated speed, poor efficiency, volume of large and complex gear box, electrical control of the fault more. conv

5、erter will be applied to all kinds of large-scale automated production lines and machinery processing, will greatly enhance the speed metal-cutting lathe system of static, dynamic performance, and ensure safe and reliable system of economic operations.the system chosen invt chv100 series inverter, a

6、 general realization of the relay logic control. positive and the main motor can run, speed is low, middle and high third gear and have to move the fine-tuning function.key words:inverter technology power inverter drag the metal-cutting lathe speed control system目 錄abstract2目 錄3第一章 交流變頻調速器51.1 變頻調速器

7、的基礎知識61.1.1變頻器的變頻與變壓61.1.2變頻器的構成與功能8第二章 通用變頻器的介紹92.1 變頻器的組成與功能92.1.1主控電路92.1.2面板控制器102.1.3外接給定與輸入控制端102.1.4外接輸出控制端102.2 變頻器的主要外接電路112.2.1外接主電路的結構112.2.2與工頻切換的控制電路132.2.3正反轉控制電路142.3 變頻器的主要參數簡介152.3.1啟?？刂品绞?52.3.3頻率給定方式172.3.5變頻器參數182.3.6報警與故障參數19第三章 金屬切削車床的變頻調速系統193.1主運動的負載性質及對主拖動系統的要求193.1.1主運動的負載性

8、質193.1.2主運動對主拖動系統的要求203.1.3系統框圖203.2變頻調速系統的設計方案203.2.1變頻器的容量選擇203.3變頻調速系統控制系統及其工作過程213.3.1變頻器接線223.3.2繼電器控制電路22結束語24參考文獻25前言機床技術水平高低及其在金屬切削加工機床產量和總擁有量的百分比，是衡量一個國家國民經濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標志之一。車床是機床的主要品種之一，它在機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。主軸是車床構成中一個重要的部分，對于提高加工效率，擴大加工材料范圍，提升加工質量有著重要的作用。經濟型車床大多數是不能

9、自動變速的，需要變速時，只能靠車床的齒輪箱中的大量齒輪嚙合，然后手動變速。而全功能數控車床的主傳動系統大多采用無級變速。目前，無級變速系統主要有變頻主軸系統和伺服主軸系統兩種，一般采用直流或交流主軸電機。通過帶傳動帶動主軸旋轉，或通過帶傳動和主軸箱內的減速齒輪(以獲得更大的轉矩)帶動主軸旋轉。由于主軸電機調速范圍廣，又可無級調速，使主軸箱的結構大為簡化。由于變頻器的高性價比，所以變頻器在車床上使用非常普遍。英威騰系列變頻器以其獨特的性能和優(yōu)越的性價比，在機床變頻調速的應用方面迅速崛起，已經成為目前市場上一支強大的生力軍。 第一章 交流變頻調速器在交流調速系統中，變頻器的作用是將頻率固定（通常為

10、工頻為50hz）的交流電（三相的或單相的）變換成變頻連續(xù)可調（多數為0-400hz）的三相交流電。如下圖所示，變頻器的輸入端（r、s、t）接至頻率固定的三相交流電源，輸出端輸出的是頻率在一定的范圍內連續(xù)變化可調的三相交流電，接至電動機。+圖1.1 變頻器的使用1.1 變頻調速器的基礎知識1.1.1變頻器的變頻與變壓根據電機學原理可知，交流電動機的同步轉速 （1-1）感應電機負載轉速 （1-2）式中，f1為供電頻率、p為電動機極對數、s為轉差率。由此可見，若能連續(xù)的改變感應電動機的供電頻率f1，就可以平滑的改變電動機的同步轉速和相應的電動機轉速，從而實現感應電動機的無級調速，這就是變頻調速的基本

11、原理。變頻調速的最大優(yōu)點是：電動機從高速到低速，其轉差率始終保持最小的數值，因此變頻調速時，變頻調速器的功率因數都很高?？梢?，變頻調速時一種理想的調速方式。但它需要特殊的變頻裝置供電，以實現電壓和頻率的協調控制。 由電機學知 （1-3） （1-4）式中，e1為氣隙磁通在定子每相中的感應電動勢的有效值（v）f1為定子頻率（hz），n1為定子每相繞組串聯匝數，kn1為基波繞組系數，m為每極氣隙主磁通量（wb），te為電磁轉矩（n.m），cm為轉矩系數，i2為轉子電流折算至定子側的有效值，cosa為轉子電路的功率因數。 三相感應電動機正常運行時，定子阻抗壓降很小，因此可以忽略，則有 （1-5）式中u

12、1為定子相的電壓（v）。于是，主磁通 （1-6）由于4.44n1kn1為常數，因此感應電動勢的有效值與定子供電頻率和主磁通的乘積成正比，由于u1沒有變化，因此可以認為e1基本不變?，F假設從額定頻率fn向下調節(jié)頻率，此時主磁通將增加。若從額定頻率fn向上調節(jié)頻率，此時主磁通將減少。在關于電動機調速時，一個重要的因素是希望保持每極磁通為額定值，由于磁通增加將會引起鐵心過分飽和，勵磁電流急劇增加，導致繞組過分發(fā)熱，功率因數降低;磁通太弱，沒有充分利用電動機的鐵心，是一種浪費。而磁通減少 也會使電動機的輸出轉矩下降，如負載轉矩仍維持不變，勢必導致定、轉子過電流，也要產生過熱，因此希望保持磁通恒定。由此

13、可見，只要控制好e1和f1，便可達到控制磁通的目的，對此，我們只需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。 (1)基頻以下調速由上可知，要保持主磁通不變，當頻率f1從額定值f1n向下調節(jié)時，必須同時降低e1，使e1/f1=常數，即采用恒電動勢頻比控制方式。然而，繞組中的感應電動勢是難以直接控制的，當電動勢較高時，可以忽略定子繞組的漏阻抗壓降，而認為定子相電壓u1和感應電動勢的有效值e1大約相等，則得u1/f1=常數，即恒壓頻比控制方式。低頻時，u1和e1都較小，定子阻抗壓降所占的分量就比較顯著，不能忽略。這時，可以人為地把u1抬高一些，以便近似地補償定子壓降。(2)基頻以上調速在基頻以上

14、調速時，頻率可以從f1n往上增高，但電壓u1卻不能增加得比額定電壓u1n還要大，最多只能保持u1=u1n。由u1=e1正比于f1與主磁通的乘積可知這將迫使磁通與頻率成反比地減少，相當于直流電動機弱磁升速的情況。感應電動機的變頻調速必須按照一定的規(guī)律同時改變其定子電壓和頻率，即必須通過變頻裝置獲得電壓、頻率均可調的供電電源，實現所謂的vvvf調速控制。通用變頻器可以實現本平臺上的基本要求。1.1.2變頻器的構成與功能 變頻器由主回路和控制回路組成。在許多場合，為了保持調速時電動機的最大轉矩不變，需要維持磁通恒定，以避免電動機帶負載能力降低和要大負載下過電流，這就要求變頻器輸出電壓值也要隨輸出頻率

15、的變化作相應調節(jié)。而需要快速反應的場合，則必須控制輸出電流。此時，變頻器主回路的輸出電壓或輸出電流及頻率由控制回路的控制指令進行控制，而控制指令由外部給定的運轉指令經過某些函數關系的運算求得，整個系統時開環(huán)的。而對于控制精度要求較高的場合，比如變頻調速恒壓供水系統電路，運算還應包括由電動機側檢測的反饋信號，此時系統時閉環(huán)的。另外，為了避免主回路過壓，過流引起的損壞，還應設有保護電路。 （1）主回路 將工頻電源變成電壓或電流及頻率可調的交流電源來為感應電動機供電的電力變換部分為變頻器的主回路。主回路由變頻器、濾波回路和逆變回路三部分組成，另外，一旦電動機需要制動，需附加“制動回路”。 （2）控制

16、回路現代通用變頻器都是數字控制的，微處理器是控制回路的核心，它通過輸入接口電路和通訊接口取得外部信號，通過檢測回路取得電壓、電流、溫度、轉速等運行信號，根據設置的運行方式，進行uf控制、矢量控制或直接轉矩控制，間控制命令傳送給pwm控制回路，去觸發(fā)逆變器，實現變頻調速。第二章 通用變頻器的介紹2.1 變頻器的組成與功能2.1.1主控電路 （1）主控電路的基本任務 1）接受各種信號：在功能預置階段，接受對各功能的預置信號；接受從鍵盤或外界輸入端子輸入的給定信號；接收從外接輸入端子輸入的控制信號；接受從電壓、電流采樣電路以及其他傳感器輸入的狀態(tài)信號。 2） 進行基本運算：進行矢量控制運算或其他必要

17、的運算；實時計算出spwm波形各切換點的波形。 3）輸出計算結果：輸出至逆變管模塊的驅動電路，使逆變管按給定信號及預置要求輸出spwm電壓波。輸出給顯示器，顯示當前的各種狀態(tài)。輸出給外接輸出控制端子。 （2）主控電路的其他任務 1）實現各種控制功能；2）實施各項保護功能。2.1.2面板控制器 操作面板由顯示器和鍵盤輸出器構成。2.1.3外接給定與輸入控制端 （1）外接給定端：各種變頻器都配有接受從外部輸入給定信號的端子。根據給定信號類別的不同，通常有電壓信號給定端和電流信號給定端。 （2）外接輸入控制端：接受外部輸入的各種控制信號，以便對變頻器的工作狀態(tài)和輸出頻率進行控制。2.1.4外接輸出控

18、制端 （1）報警輸出端：通常采取繼電器輸出； （2）測量信號輸出端：模擬量測量信號和數字量測量信號； （3）狀態(tài)信號輸出端：主要有運行信號、頻率到達信號、頻率檢測信號等，各輸出端的具體測量內容可通過功能預置來設置。 狀態(tài)信號的輸出電路通常是晶體管的集電極開路輸出方式，用于直流低壓電路中。外電路可通過光電耦合管接受其信號，可直接用發(fā)光二極管來指示各種狀態(tài)。2.2 變頻器的主要外接電路變頻器的外接電路是變頻器的接線端子和外圍設備相連的電路，變頻器的接線端子分為主回路端子和控制回路端子。各變頻器的主回路端子相差不大，通常用r、s、t表示交流電源的輸入端，u、v、w表示變頻器的輸出端。2.2.1外接主

19、電路的結構 （1）單獨控制的主電路變頻器在實際應用中，還需要和許多外接的配件一起使用，下圖2.1所示為單獨控制的外接主電路。圖中，qf是空氣斷路器，km是接觸器的主觸點，uf是變頻器。圖2.1變頻器接入電路主電路空氣斷路器的主要功能是： 1）隔離作用。當變頻器需要檢修，或由于某種原因而長時間不用時，將qf切斷，使變頻器與電源隔離。 2）保護作用。當變頻器的輸入側發(fā)生短路故障時，進行保護。 接觸器的主要功能是： 1）可通過按鈕方便的控制變頻器的通電與斷電。 2）變頻器發(fā)生故障時，可自動切斷電源。由于變頻器有比較完善的過電流和過載保護功能，且空氣斷路器也具有過電流保護功能，因此進線側可不必接熔斷器

20、。又由于變頻器內部具有電子熱保護功能，因此在只接一臺電動機的情況下，可不必接熱繼電器。 （2）和工頻切換的主電路 圖2.2變頻和工頻切換電路 和工頻切換的必要性： 1）在供水系統中，為了減少設備的投資費用，常常采用有一臺變頻器來控制兩臺或三臺水泵的方案。其工作過程是：首先由變頻器控制一號泵，實行恒壓供水，當工作頻率已經達到49hz或50hz，而供水量尚不足時，則將一號泵切換成工頻運行，再由變頻器去啟動二號泵。 2）某些生產機械是不允許停機的。再“變頻”運行時，當變頻器因發(fā)生故障而跳閘時，需將電動機迅速切換至工頻運行，使生產機械不停機。 3）用戶可根據工作需要選擇“工頻運行”或“變頻運行”。 該

21、電路特點： 1）由于電動機具有再工頻下運行的可能性，因此熔斷器fu和熱繼電器fr是不能省略的。 2）在進行控制時，變頻器的輸出接觸器km2和工頻接觸器km3之間必須有可靠的互鎖，防止工頻電源直接和變頻器的輸出端相接而損壞變頻器。2.2.2與工頻切換的控制電路（a） （b）圖2.3工頻和變頻切換電路圖 （1）主電路如圖2.3（a）所示，接觸器km1用于將電源接至變頻器的輸入端；km2用于將變頻器的輸出端接至電動機；km3用于將工頻電源接至電動機，熱繼電器fr用于工頻運行時的過載保護。 （2）控制電路如圖2.3(b)所示。對控制電路的要求是：接觸器km2和km3絕對不允許同時接通，互相間必須有可靠

22、的互鎖。運行方式有三位開關sa進行選擇。 當sa合至“工頻運行”方式時，按下啟動按鈕sb2，中間繼電器ka1得電吸合并自鎖，其動合觸點ka1（17）閉合，使接觸器km3得電吸合。km3的主觸點閉合，電動機進入“工頻運行”狀態(tài)。按下停止按鈕sb1，中間繼電器ka1和接觸器km3均失電，電動機停止運行。 當sa合至“變頻運行”方式時，按下啟動按鈕sb2，中間繼電器ka1得電吸合并自鎖，其動合接觸點ka1（17）閉合，使接觸器km2得電吸合。km2的主觸點閉合，將電動機接至變頻器的輸出端。km2得電吸合后，其動斷觸點km2(911)斷開，使km3失電釋放，其主觸點斷開，電動機脫離工頻電源；其動合接觸

23、點km2（1517）閉合，使km1也得電吸合，其主觸點閉合，將工頻電源接到變頻器的輸入端，并允許電動機啟動。km1的動合觸點km1（2123）閉合，為ka2得電做準備。按下sb4，中間繼電器ka2得電吸合，其動合觸點ka2（ab）閉合，電動機開始加速，進入“變頻運行”狀態(tài)。ka2動作后，其動合觸點ka2(13)閉合，停止按鈕sb1將失去作用，以防止直接通過切斷變頻器電源使電動機停機。在變頻運行過程中，如果變頻器因故障而跳閘，則觸點“ps(bc)”斷開，接觸器km2和km1均失電，變頻器和電源之間，以及電動機和變頻器之間，都被切斷。與此同時，觸點“ps(ca)”閉合，一方面，由蜂鳴器ha和指示燈

24、hl進行聲光報警；同時，時間繼電器kt得電，其觸點kt（79）延時后閉合，使km3得電吸合，電動機進入工頻運行狀態(tài)。操作人員發(fā)現后，應將選擇開關sa旋至“工頻運行”位。此時，聲光報警停止，并使時間繼電器kt斷開。2.2.3正反轉控制電路繼電器控的正反轉電路如圖所示：圖2.4正反轉控制電路圖km是變頻器通電接觸器；ka1是正傳控制繼電器；ka2是反轉控制繼電器。按鈕sb2 sb1用于控制接觸器km，從而控制變頻器接通或切斷電源；按鈕sb4 sb3用于控制正轉繼電器ka1，從而控制電動機的正轉運行和停止；按鈕sb5 sb3用于控制反轉繼電器ka2，從而控制電動機的反轉運行和停止。正轉與反轉運行只有

25、在接觸器km已經運作變頻器已經通電的狀態(tài)下才能運行。與按鈕sb1的動觸點并聯的ka1 ka2的動合觸點用以防止電動機在運行狀態(tài)下通過km直接停機。2.3 變頻器的主要參數簡介2.3.1啟?？刂品绞阶冾l器初上電時，處于待機狀態(tài)。此時其輸出端子u、v、w沒有電源輸出，電動機處于停機狀態(tài)。若要啟動變頻器，使其輸出預期頻率的交流電源，則必須將其啟動。啟動方式有以下幾種：可通過設置相關的參數進行選擇，選擇哪種方式應根據生產過程的控制要求和生產作業(yè)的現場條件等因素來確定，達到即滿足控制要求，又能夠以人為本的目的。 （1）操作面板的控制通用的變頻器均配有操作面板，其上有按鍵和顯示器。可以設定變頻器的運行頻率

26、、監(jiān)視操作命令、設定各種符號運行要求的參數和顯示故障報警信息等，同時也可以利用其實的按鍵進行變頻器的啟?？刂?。這種模式不需要外接其他的操作控制信號，可以直接在變頻器的面板上進行遠距離的操作。一般采用面板控制方式的啟?？刂浦挥性谧冾l器試用或者系統初期調試時使用，比較方便，但不使用與自動控制系統，用的較少。對于臺達vfd-f變頻器，在選擇操作面板控制方式時，則需將參數p01設定成0，由于為出廠設定值，可以不用設定。其操作面板如下圖所示：圖2.5 變頻器控制面板表2.1 vfd-f變頻器操作面板按鍵功能操作面板功能說明prgm/reset選擇正常操作模式或編程模式，在變頻器運轉或停機狀態(tài)，按此鍵均有

27、效，若變頻器因異常情況而發(fā)生中斷，在異常現象排除后，按此鍵可復位。fwd/rev按下此鍵會使電動機減速至0hz，再以反方向開始加速至所設定的頻率值。jog 按下此鍵，按著預先設定的點動頻率執(zhí)行點動運行。func/data在正常操作模式下，按此鍵可顯示變頻器各項狀態(tài)信息，如給定頻率、輸出頻率及輸出電流；在編程模式下壓按此鍵、可顯示參數內容，再壓下此鍵可將更改過的數據寫入可掉電記憶的存儲器內。run啟動運行鍵，若 設定為外圍端子控制，按此鍵無效。stop停止運行鍵。 （2）外接端子控制方式 通用的變頻器均有專門啟?？刂品绞降耐獠慷俗?，一般由外部的命令按鈕或plc的輸出端子控制，適用于構成自動控制系

28、統，用得較多。 （3）通信控制方式目前的變頻器一般都具有通信功能，通過rs485等通信鏈路實現pc機與變頻器之間、變頻器與變頻器之間，以及變頻器與plc之間的數據交換，可以實現變頻器的啟?？刂萍皡翟O定等。具有傳輸數據量大、節(jié)省導線等優(yōu)點，在大型的自動化系統中應用較多。2.3.2與頻率設定相關的參數 （1）給定頻率：與頻率給電信號相對應的頻率稱為給定頻率 （2）輸出頻率：即變頻器實際輸出的頻率 （3）基本頻率：與變頻器最大輸出電壓相對應的頻率成為基本頻率。基本頻率一般預置成電動機的額定頻率，在我國為50hz。因此設定好后，基本頻率是一定值，與給定信號無關。 （4）最大頻率：最大頻率是與最大的給

29、定信號相對應的頻率，也是變頻器允許輸出的最高頻率。最大頻率一般設置成等于電動機的額定頻率。設置好了最大頻率，則外部頻率給定信號和給定頻率的對應關系就確定了。 （5）上限頻率：上限頻率不同于最大頻率，它和頻率給定信號沒有對應的關系。上限頻率應和生產機械所要求的最高轉速相對應，一般不能超過最大頻率。變頻器的輸出頻率不可能超過上限頻率，因此它可以避免生產機械運行在過高的轉速下。 （6）下限頻率：下限頻率和生產機械所要求的的最低頻率相對應。變頻器的輸出頻率不可能低于下限頻率，有保護作用。 （7）啟動頻率：啟動頻率即變頻器啟動時的開始頻率。由于在恒u/f控制方式下，在開始啟動時，頻率很低，電壓很低，使得

30、電動機啟動轉矩不足，對于較大的負載可能會造成電動機無法啟動。為了避免這一頻率死區(qū)，可將啟動頻率設置為能夠確保電動機正常啟動的頻率上。但啟動頻率過高會造成電動機啟動不平滑，對生產機械造成沖擊。需要注意的是，啟動頻率預置好后，小于該啟動頻率的運行頻率將不能工作。 （8）跳躍頻率：任何機械都有一個固有振蕩頻率，在對機械進行無極調速時，其實際的頻率也在不斷的變化。當兩個頻率相等時，機械將發(fā)生諧振，振蕩加劇，可能損壞設備。消除機械共振的方法很多，在變頻器中，只要使其輸出頻率始終不經過導致諧振的頻率值，就可以避免共振。這個頻率值就是跳躍頻率。 （9）點動頻率：有時為了工件等的定位需要點動運行，此參數可設定

31、點動運行速度。2.3.3頻率給定方式 所謂頻率給定方式就是調節(jié)變頻器輸出頻率的具體方法。 （1）外部模擬量給定方式 當給定信號為模擬量時，頻率給定精度略低，給定信號有以下兩種： 1）電壓信號：以電壓大小作為給定信號，給定信號的范圍一般0-10v。 2）電流信號：以電流大小作為給定信號，給定信號的范圍一般為4-20ma。 （2） 數字量給定方式 即給定信號為數字量，頻率給定精度高，常見的給定方式有兩種： 1）操作面板給定：即通過面板上的“加”鍵和“減” 鍵來控制頻率的上升和下降。 2）多擋轉速控制：在變頻的外接控制端子中，通過必要的參數設置，可以將若干個輸入端作為多擋轉速控制端。在變頻的外接控制

32、端子中，通過必要的參數設置，可以將8個輸入端作為多檔轉速控制端。根據這8個輸入端子的狀態(tài)（接通或斷開）即位8檔。每一檔可預置一個對應的工作頻率。這樣電動機速度的切換就可以用外部開關通過改變外接控制端子的狀態(tài)來實現。 （3）通信給定方式 有上位機通過通信接口進行設定，上位機一般為pc機或可編程控制器plc。2.3.4變頻器的控制方式 （1）恒u/f控制 為了保證磁通為恒值，以充分發(fā)揮電動機的潛能，變頻調速最基本的方法就是使輸出的頻率和輸出的電壓按正比例變化。此控制方法的缺點是低頻區(qū)電動機轉矩不足，因此在低速時一般要使用轉矩提升功能。 （2）矢量控制 矢量控制的基本思路就是模仿直流調速的特點實現對

33、電磁轉矩的有效控制，可與直流調速相媲美，其控制性能優(yōu)于普通的恒u/f控制。 矢量控制的效果與三相感應電動勢的參數有很大的關系。因此，如果選用矢量控制方式，就必須向變頻器提供相關的消息，比如，定子電感和電阻、轉子電感和電阻、轉速等參數。當熱，由于變頻器的智能化程度越來越高，矢量控制所需的參數可由變頻器的參數自測功能實現，速度信息也可以估算出來，可省去轉速傳感器。2.3.5變頻器參數 （1）死區(qū)時間：在變頻器逆變電路部分，為了防止同一相上下橋臂兩個功率開關器件同時導通，從而發(fā)生橋臂直通現象，要設置死去時間。死去時間的大小與開關器件關斷時間有關，死去時間太小，有方式橋臂直通的危險，太大則會影響輸出波

34、形的質量。一般使用出廠值即可。 （2）載波頻率 載波頻率高低影響電動機運行時的噪聲大小和變頻器的開關損耗等。變頻器運行時若對噪聲抑制要求不高，可選用較低的載波頻率，這將有利于減少變頻器的開關損耗金額降低射頻干擾發(fā)射的強度。一般使用出廠值即可。2.3.6報警與故障參數在通用變頻器中，故障保護與報警功能是很完善的，比如過流、過載、過壓、欠壓保護等，這為用戶提供可很大的方便。通過故障報警提示信息，可以幫助用戶找到故障原因，自動消除故障。當然如果由于使用上重大錯誤而引起的變頻器毀滅性損壞，變頻器自身的保護措施也是無能為力的。第三章 金屬切削車床的變頻調速系統 金屬切削機床的主運動都要求調速，并且調速的

35、范圍往往較大。但主運動的調速一般都在停機的情況下進行，在切削過程種是不進行調速的。3.1主運動的負載性質及對主拖動系統的要求3.1.1主運動的負載性質 （1）低速段 在刀具耐用程度一定的情況下，允許的進刀量與切削速度成反比。但進刀量又受到刀具和工件的強度等因素的限制。實際上任何機床在低速段的進刀量都是一定的。因此，低速段的最大切削力并無變化，其負載轉矩是相同的，屬于恒轉矩調速范圍。 （2）高速段 在高速段，受刀具耐用程度和機床床身機械強度的限制，速度越高，允許的進刀量越小。即在高速段，轉速越高，負載轉矩越小，但切削功率保持相同，屬于恒功率區(qū)。3.1.2主運動對主拖動系統的要求 （1）車床的主軸

36、帶動工件的旋轉運動是普通車床的主運動，帶動主軸旋轉的拖到系統為主拖動系統。由于切削螺紋的需要，要求主拖動系統能夠正反轉。 （2）車床的進給運動是刀架作橫向或縱向的直線運動。由于在切削螺紋時，刀架的移動速度必須和工件的旋轉速度相配合，因此大多數中小型車床的進給運動通常是有主電動機經進給傳動鏈而拖動的。 （3）為了便于在安裝工件時的調整，要求具有點動功能。3.1.3系統框圖圖3.1 變頻調速系統框圖3.2變頻調速系統的設計方案3.2.1變頻器的容量選擇考慮到車床在低速車削毛坯時，常常出現較大的過載現象，且過載時間有可能超過1min。因此，變頻器的容量應比正常的配用電動機容量加大一檔。3.2.2變頻

37、器控制方式的選擇 在通用變頻器中，在控制方式方面，有些低檔變頻器可能只具有恒u/f控制，而不具有高性能的矢量控制或直接轉矩控制。因此在選擇變頻器時，必須要關注這個參數。對于車床切削系統，除了在車削毛坯時負載大小有較大變化外，以后的切削過程中，負載的變化通常是很小的。因此，一般而言選擇恒u/f控制方式是能夠滿足要求的。但由于恒u/f控制存在低速區(qū)轉矩不足的卻缺點，在低速切削時，效果可能不盡人意。而矢量控制已經能夠做到在低速時轉矩充足，運行穩(wěn)定，而且由于實現了無速度傳感器矢量控制，不需要額外增加硬件成本，雖然變頻器價格要高些，但綜合來說無傳感器矢量控制是一種最佳的選擇。目前具有直接轉矩控制方式的變

38、頻器還不多見。 選好了變頻器的容量和控制方式，然后選擇一個口碑好的品牌，變頻器基本就確定了 。 其他器件： （1）空氣斷路器：額定電流一般取變頻器額定電流的1.3-1.4倍。 （2）交流接觸器：額定電流一般取比變頻器的額定電流稍高一些即可。 （3）中間繼電器：根據實際控制系統的復雜程度，簡單的可用普通的繼電器。3.3變頻調速系統控制系統及其工作過程該系統選用英威騰chv100系列變頻器，采用普通繼電器實現邏輯控制。chv100 是高性能矢量型變頻器，采用雙cpu 控制（mcu+dsp）的系統方案，引領變頻器控制技術硬件平臺，不僅提高了核心算法的運行速度，同時也打造了功能算法無限擴展的硬件基礎。

39、采用獨特的模塊化設計，可根據不同客戶定制不同功能的擴展系統。主電動機可以正反轉運行，速度有8檔，并具有點動微調功能。但是考慮到電動機的機械特性，當負載過大時必須選擇小得傳動比才能滿足工作要求，所以當負載轉速高于800r/min時需切換傳動比。3.3.1變頻器接線stf 、str分別為變頻器的正轉、反轉控制端。r1、 r2、 r3 、r4、 r5、 r6 、r7、 r8、jog為變頻器的數字量控制端，其功能可設定。在此，r1、 r2、 r3 、r4、 r5、 r6 、r7、 r8設定為固定頻率給定端子，jog設定為點動運行控制端子。a、c為變頻器故障總報警輸出端子，為繼電器輸出類型。變頻調速系統

40、控制電路如圖3.2所示：（a） （b）圖3.2 變頻調速系統控制電路圖3.3.2繼電器控制電路上圖（b）為繼電器控制電路。圖中，電動機的正反轉和停止分別有按鈕開關sb4、sb5、sb3控制。點動運行由按鈕sb6控制。按鈕sb1、sb2控制變頻器的上電、失電。ka1 、ka2 、ka3分別為控制電動機正轉、反轉、點動運行的中間繼電器。ka4為變頻器故障報警中間繼電器。不難看出，電動機正轉、反轉運轉只有在變頻器接通電源后才能進行；變頻器只有在正反轉都不工作時才能切斷電源；一旦發(fā)生故障報警，設備必須重新上電，才能解除故障自鎖。 表3.1 各檔轉速的轉矩核算結果負載轉速（r/min）751202003

41、0050080012002000傳動比 5 1.5電動機轉速（r/min）375600100015002500120018003000電動機工作頻率（hz）13213552874262.5104電動機調頻比0.260.420.71.041.740.841.252.08電動機的有效轉矩（n·m）14.614.614.614.08.41.611.77.0負載轉矩（n·m）38.238.238.238.238.223.915.99.55負載轉矩折算值（n·m）7.647.647.647.647.6415.910.66.37帶負載的過載能力4.84.84.84.52.752.32.762.75表3.2 變頻器的參數設定參數功能參數號設定值設定功能8段速設定（1檔）pr.113 hz電動機轉速375r/min8段速設定（2檔）pr.221 hz電動機轉速600r/min8段速設定（3檔）p