变频技术在龙门刨床上运用

1、变频技术在b2016a龙门刨床上的应用设备节能减排创新安徽星瑞齿轮传动有限公司吴许辉陈道军【摘 要】随着科学的发展，变频器的使用也越来越广泛，可以说只要有三相异步电动机的地 方，就有变频器的存在。对高能耗设备进行变频器以及可编程控制器改造，可以提高效率和 显著的节电效果而广泛应用于大、中型交流电机等，被公认为最有发展前途的调速控制。abstract with the development of science, the use of frequency converter is more and more widely, it can be said that as long as the

2、three phase asynchronous motor with the place, there is the frequency converter. for frequency converter for high energy consumption equipment, programmable controller reforming, can improve the efficiency and obvious energy-saving effect and is widely used in large and medium-sized ac motor, etc.,

3、is recognized as the most promising speed control.【关键词】变频改造应用节能keywords frequency reconstructionapplicationenergy saving o一、概述我司1976购无锡机床厂产一台型号为b2016a龙门刨床（最大刨削长度为6米），原工作 台驱动配置为常州牵引电机厂产功率为70千瓦直流发电机组携带永磁式带刷直流电动机并 通过1:40减速机构进行驱动，电路控制方式为逻辑接触器控制方式。图1设备外观、电器柜及标牌随着节能需求的不断提升，通过与先进的变频技术对比发现该电机单位能耗较大、启动 瞬时电流大

4、、电机易发热（特别是低速运行时）、自身损耗较大等问题，同时该类电机作业时 噪声较大（经检测现场作业声音约为94db -96db）o二、改造设想与实施考虑到机床工作特点为在刨削过程中需低速运行，要求电机必须能够满足低转速恒转矩, 同时结合冃前节能技术的运用，确定选用变频电机替换原直流电机。依据电机扭矩测算公式：t二9550*p/n二9550*70 kw/1450r/min=461n m经测算原电机扭矩约为461n in。经对变频技术的研究，我们发现变频感应电机具有恒转矩特征。如：变频器和电机额定 值都是：15kw/380v/30a,电机可以工作在50hz以上，当转速为50hz时,变频器的输出电压

5、为 380v,电流为30a,这时如果增大输出频率到60hz时转矩就发生变化了，因为p=wt （w:角速 度，t:转矩），当为p不变，w增加了，转矩会相应减小。我们述可以再换一个角度来看：电 机的定子电压u二e + i*r （i为电流，r为电子电阻，e为感应电势），可以看出：u、1不 变时，e也不变，而e二k*f*x, （k:常数，f:频率，x:磁通），所以当f由50>60hz时，x 会相应减小，对于电机来说，t=k*i*x,（心常数，1:电流，x:磁通），转矩t会跟着磁通x减 小而减小。同时，小于50hz时,由于i*r很小,所以u/f=e/f不变时，磁通（x）为常数，转矩 t和电流成正比

6、。这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载（转矩）能力，并称 为恒转矩调速（额定电流不变一>最大转矩不变），因此当变频器输出频率从50hz以上增加时, 电机的输岀转矩会减小。依据以上原理我们参照原电机相关参数，依据电机扭矩测算公式：t二9550*p/n二9550*70 kw/1450r/min=461n m经测算原电机扭矩约为461n - m,选用了西门子1lg0280型低压交流界步电动机，（电机 功率为45kw,转速为980r/min,转矩约为438nm）,同时该类型电机具有：电机适于变转速、 恒转速且当低于额定转速时输出转矩恒定以及低噪音（约为80 db）的特点。图2-1电机

7、改造连接图片在变频器配备方面：我们依据该电机的负载特性为恒转矩负载，选用了 mtcr0master fx440型变频器，因为它采用高性能的矢量控制技术，能够提供低速高转矩输出和良好的动 态特性；在信号处理方面具有数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器 输出3个，避免了外接信号处理的弊端；在控制功能方面具有闭环矢量控制，闭环转矩控制和节能控制模式；在保护功能方面具有闭锁电机保护，防止失速保护（这个功能非常重要）， 能够满足木次节能改造需求。在信号处理方面我们利用该变频器自带的模拟量输入点ain1ain2,通过外接二个可调 电位器实现低速刨削和快速回程，通过数字输入din1端口实现

8、主电机启停，通过d1n2输入 端子实现电机反转。将原逻辑控制线路改造成由plc控制，降低主电机能耗与线路稳定性。图2-2变频器信号接线图及电器柜经现场制作连接部分、重新制作电器柜，设备与2011年5月完成安装、调试并投入现场使用，同时我们也将现场相关改造技术图纸打印，装订成册并更换原机床图纸。图2-3 一次主线路图及三菱plc接线原理图三、应用效果本系统自2011年5刀投入使用以来，运行效果良好，控制状态稳定，节能效果十分明显。 以该机床每天工作7.5小时，每月工作20天计算，改造前每月用电量约为10500度，改造后 变为6750度，节电性能达35%,相当可观，而且大大减少了操作工人的日常维护

9、量，基木实 现了免维护，反应良好。四、结束语理论和实践证明：在低速驱动控制中用变频调速系统取代传统的直流调速系统，不仅在 技术上取得新的跨越。变频器除了可以节电以外，还有许多优点，由于变频器采用微机控制, 具有16种电压、频率特征曲线可供选择，因而拖动各种不同性质的负荷均能进入最佳运行状 态，电机的加速和减速时间能根据负荷的要求来调整，在启动运行过程中做到了软起动；变 频调速又属于无级调速方式，在运行稳态过程和运行调节过程中能起到显著的节能效果，此 外还可降低起动电流，提高功率因数，而且在初期投资少、运行费用低、设备运行稳定可靠, 用变频技术实现工业生产中的驱动控制是一种性能价格比很高的新方案。参考文献：micromaster 440通用型变频器使