变频器在外圆磨床上的应用,变频器性能特点

【导读】 标准机械加工所使用的外圆磨床，砂轮电动机均按传统启动电路运行。电动机启动后按照额定转速运转，由于电网电压有一定的波动，砂轮和工件的磨擦负载不断的变化，都会影响电动机的转速误差，标准

标准机械加工所使用的外圆磨床，砂轮电动机均按传统启动电路运行。电动机启动后按照额定转速运转，由于电网电压有一定的波动，砂轮和工件的磨擦负载不断的变化，都会影响电动机的转速误差，标准砂轮电动机起动电路一般只有一种加工速度，难以适应不同工件大小的要求不同的加工相对线速度，以致于所加工工件的加工精密度很难保证。因此从提高加工质量和加工效率，节约能源等方面考虑，将变频调速技术应用于外圆磨床中，可以收到满意的效果。 

机械加工行业外圆磨床所加工的产品种类繁多，工件大小尺寸不同，要求加工精度各异。相对的要求砂轮转速于主轴的线速度不同，单纯的调整主轴的转速来满足工件的加工线速度很难调整到理想状态。又由于轴杆类在加工过程中所产生的应力弯曲，在磨削过程中会产生砂轮进给的力矩不同，这样就带来砂轮输出转速/力矩不同的变化，相应的会产生振刀纹/烧糊纹等，磨削精度很难保证，由此造成生产效率低，精品率低等。 

随着电力电子技术的发展，变频调速技术的越来越普及，在机械加工行业变频器的应用收到很好的效果。变频器的无级调速，软启动，恒转矩输出极大的满足了机械加工设备对恒速度/恒转矩的要求。 
　　 
外圆磨床加工的负载特性 

根据不同的轴杆类直径的大小，主砂轮电动机的转速等于砂轮输出的转速。磨削力的大小取决于砂轮电动机的输出转矩。在驱动工件旋转的主轴电动机的高速段，相对于砂轮输出转速不变，所加工的工件直径小，磨削进给少；加工大直径，长轴类工件时，工件旋转的电动机在低速段，砂轮进给量大，砂轮磨削力也在变大，电动机很难在恒转矩/恒速度下运行。速度的变化就产生了如振刀纹/烧糊纹/加工精度等的变化。变频调速电动机的无级调速，恒转矩输出恰能弥补上述缺陷。 

变频器的选择 

根据系统运行的特点，考虑满足机械加工外圆磨床的使用要求和设备投资费用等角度考虑，选用带自动转矩提升功能的通用型V/F变频器。以东元Speecon?7200MA系列为例，根据砂轮电动机的功率不同选用18.5KW/15KW的变频器，以15KW为例，额定电压三相380V，输出电流32A，频率控制0.5?400HZ，速度控制0.1%，过负载能力150%/60S。具有自动转矩提升功能，柔性PWM控制，可实现更低噪音运行，多于10段的转速控制。 

系统的启动与调速 

外圆磨床的主砂轮电动机起动电路多采用星?三角转换起动电路。用变频器取代原有电路，利用原有接触器的常开触点控制变频器的运行，考虑砂轮启动的惯性，变频器软启动时间设定为10S，停止刹车时间设定为15S，根据不同类型的砂轮启动力矩可在50%--80%之间调节设定。系统速度通过外接可调电位器调节频率，根据工件直径不同的适应速度调整，因受电动机高速时的机械强度/噪音/振动等因素的限制，电动机*高频率设定为60HZ；因低速时电动机散热效果差，考虑工件旋转的变速因素和实际*大加工工件尺寸，*低频率设定为35HZ，基准频设定为50HZ。由前面的负载特性分析可知，高速段为恒功率性质，低速段为恒转矩性质，且低转速时负载要求转矩大，过载能力强。对电动机基准频以上，为保证电动机不过压，采用恒压变频调速。由电动机理论可知，当电压不变，频率增大时，电动机每极下的磁通随着频率的增大而减小；当电动机电流为额定电流时，*大允许输出转矩减小，容许输出功率不变，属恒功率调速，适用于恒功率负载。基频以下，为保证电动机每极下磁通不变，采用V/F=常数的变压变频调速，当电动机的电流为额定电流时，电动机容许输出转矩不变，属于恒转矩调速，适用于恒转矩负载。但当速度较低时因电动机内阻不可忽略，若仍保持V/F为常数，则电动机转矩将减小，无法满足低速时负载要求的转矩大，过载能力强的性能，因此采用变频器的转矩自动补偿功能，选择补偿后的V/F曲线加以修正。 

变频器外部装备应留意的问题 　　1、挑选适宜的外部熔断器，以防止因内部短路对整流器材的损坏的类型断定后，若变频器内部整流电路前没有维护硅器材的疾速熔断器，变频器与之间应装备符合需求的熔断器和阻隔开关，不能用空气替代熔断器和阻隔开关。

　　2、挑选变频器的引进和引出电缆依据变频器的功率挑选导线截面适宜的三芯或四芯屏蔽动力电缆。尤其是从变频器到电机之间的动力电缆必定要选用屏蔽布局的电缆，且要尽能够短，这样可下降电磁辐射和容性漏电流。当电缆长度超越变频器所答应的输出电缆长度时，电缆的杂散将影响变频器的正常作业，为此要装备输出电抗器。关于操控电缆，尤其是I/0信号电缆也要用屏蔽布局的。关于变频器的外围元件与变频器之间的衔接电缆其长度不得超越10m。

　　3、在输入侧装沟通电抗器或EMC滤波器依据变频器装置场所的其它设备对电网质量的需求，若变频器作业时已影响到这些设备的正常运转，可在变频器输入侧装沟通电抗器或EMC滤波器，抑制由功率器材通断导致的电磁搅扰。若与变频器衔接的电网的变压器中性点不接地，则不能选用EMC滤波器。当变频器用500V以上电压驱动电机时，需在输出侧装备du/dt滤波器，以抑制逆变输出电压尖峰和电压的改变，有利于维护电机，一起也下降了容性漏电流和电机电缆的高频辐射，以及电机的高频损耗和轴承电流。运用du/dt滤波器时要留意滤波器上的电压降将导致电机转矩的略微下降；变频器与滤波器之间电缆长度不得超越3m。