普通车床的变频调速系统改造设计

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1、目录摘要4第一章交流变频调速器41.1变频调速器的基础知识41.1.1变频器的变频与变压51.1.2变频器的构成与功能6第二章通用变频器的介绍72.1变频器的组成与功能72.1.1主控电路82.1.2面板控制器82.1.3外接给定与输入控制端82.2变频器的主要外接电路82.2.1外接主电路的结构92.2.2正反转控制电路122.3变频器的主要参数简介132.3.1启停控制方式132.3.2与频率设定相关的参数132.3.3频率给定方式14192.3.4变频器的控制方式142.3.5变频器参数142.3.6

2、PID调节功能参数142.3.7报警与故障参数15第三章金属切削车床的变频系统153.1主运动的负载性质及对主拖动系统的要求153.1.1主运动的负载性质153.1.2主运动对主拖动系统的要求163.1.3电气原理图：163.1.4硬件接线图：173.2变频调速系统的设计方案183.2.1变频器的容量选择183.2.2变频器控制方式的选择183.3变频器调速控制系统及其工作过程193.3.1变频器接线193.3.2继电器控制电路20结束语21参考文献22附表一2219附表二22摘要随着变频技术的提高，交流电

3、动机的应用越来越广泛，采用变频调速，可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量，有利于实现生产过程的自动化，使电力拖动系统具有优良的控制性能，而且在许多生产场合具有显著的节能效果。变频调速的核心设备是变频调速器，变频器与电动机的控制配合构成了变频调速系统。传统的金属切削车床速度控制为人工换挡，调速范围有限，调速精度低，而电机始终在额定转速运行，利用效率差，齿轮箱体积庞大复杂，电器控制部分故障较多。将变频器应用于各种大型自动化生产线和机械加工中，会大大提高金属切削车床的调速系统的静态、动态性能，保证系统的

4、安全可靠经济运行。该系统选用三菱FR-A500系列变频器，采用普通继电器实现逻辑控制。主电动机可以正反转运行，速度有低、中、高三档，并具有点动微调功能。关键词：变频技术电力拖动变频器金属切削车床的变频调速系统第一章交流变频调速器在交流调速系统中，变频器的作用是将频率固定（通常为工频为50Hz）的交流电（三相的或单相的）变换成变频连续可调（多数为0-400Hz）的三相交流电。如下图所示，变频器的输入端（R、S、T）接至频率固定的三相交流电源，输出端输出的是频率在一定的范围内连续变化可调的三相交流电，接至电动机

5、。19图1.1变频器的使用1.1变频调速器的基础知识1.1.1变频器的变频与变压根据电机学原理可知，交流电动机的同步转速(1-1)感应电机负载转速(1-2)式中，f1为供电频率、p为电动机极对数、s为转差率。由此可见，若能连续的改变感应电动机的供电频率f1，就可以平滑的改变电动机的同步转速和相应的电动机转速，从而实现感应电动机的无级调速，这就是变频调速的基本原理。变频调速的最大优点是：电动机从高速到低速，其转差率始终保持最小的数值，因此变频调速时，变频调速器的功率因数都很高。可见，变频调速时一种理想的调速方

6、式。但它需要特殊的变频装置供电，以实现电压和频率的协调控制。由电机学知（1-3）（1-4）式中，E1为气隙磁通在定子每相中的感应电动势的有效值（V），f119为定子频率（Hz）,KN1为定子每相绕组串联匝数，KN1为基波绕组系数，Φm为每极气隙主磁通量（Wb），Te为电磁转矩（N.m），Cm为转矩系数，I2为转子电流折算至定子侧的有效值，cosa为转子电路的功率因数。三相感应电动机正常运行时，定子阻抗压降很小，因此可以忽略，则有（1-5）式中U1为定子相的电压（V）。于是，主磁通（1-6）由于4.44N1K

7、N1为常数，因此感应电动势的有效值与定子供电频率和主磁通的乘积成正比，由于U1没有变化，因此可以认为E1基本不变。现假设从额定频率fN向下调节频率，此时主磁通将增加。若从额定频率fN向上调节频率，此时主磁通将减少。在关于电动机调速时，一个重要的因素是希望保持每极磁通为额定值，由于磁通增加将会引起铁心过分饱和，励磁电流急剧增加，导致绕组过分发热，功率因数降低磁通太弱，没有充分利用电动机的铁心，是一种浪费。而磁通减少也会使电动机的输出转矩下降，如负载转矩仍维持不变，势必导致定、转子过电流，也要产生过热，因此希望

8、保持磁通恒定。由此可见，只要控制好E1和f1，便可达到控制磁通的目的，对此，我们只需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。(1)基频以下调速由上可知，要保持主磁通不变，当频率f1从额定值f1N向下调节时，必须同时降低E1，使E1/f1常数，即采用恒电动势频比控制方式。然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势较高时，可以忽略定子绕组的漏阻抗压降，而认为定子相电压U1和感应电动势的有效值E1大约相等