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发布时间:2024-03-20 14:08:52

艾默生(EMERSON)变频器在龙门刨床(B2010A)上的应用方案

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双龙配件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;

激励器

u 控制系统简单,可靠安全,易于维修保养;



如图二中,ab段(约米/分)为刀具慢速切入工件,而后增加到可调速CD441.3段进行前进切削,之后运行到设定行程开始减温控仪表速为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速度段第2、控制面板检查后退,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龙门刨力联思-我们携手床上

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滚牙机体现在:

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rpm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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