臺式鉆床調速裝置的升級改造

程致梁

(新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453000)

0 前言

臺鉆采用變頻器構成變頻調速傳動系統，是為了滿足提高勞動生產率、改善產品質量、提高自動化程度、提高生活質量及改善生活環境等要求；也是為了節約能源、降低生產成本。根據不同工況選擇不同類型的變頻器。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成。根據電機的實際需要來提供所需電源電壓，實現節能調速。

隨著機械工程技術和自動控制技術的日益發展，三相交流異步電動機的調速已經從繼電器控制時代發展到今天的由變頻器控制調速，隨著交流變頻技術的日趨完善，特別是在大功率高壓設備上的應用效果更加明顯。對耗電大、生產環境惡劣的機械行業推廣應用變頻技術更具有現實意義。

1 臺式鉆床及調速裝置介紹

臺鉆由電動機通過塔輪調速，使主軸可變五種轉速，頭架可在立柱上移動，可繞立柱中心轉動，調整到適當位置后用手柄鎖緊。這種臺鉆使用方便，但是由于構造簡單，變速部分直接用帶輪變速，最低轉速較高，一般在400r/min以上，不能滿足特殊材料或工藝需用低速加工需求。

臺鉆主軸轉速的調整方法：需根據工況的不同選擇轉速。調整時主軸停轉，用手轉動帶輪，先將V帶掛在小帶輪上，再掛在大帶輪上，調整到位。通過加裝變頻器調速裝置，可以提升臺鉆的調速效果，三相交流異步電動機的定子是用來產生旋轉磁場的，三相交流異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由0.35～0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成。由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，減少了由于交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈。定子繞組是三相交流異步電動機的電路部分，三相交流異步電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產生旋轉磁場。在電機定子中通入三相交流電，使其產生旋轉磁場，轉速為n。不同的磁極對數p，在相同頻率f=50Hz的交流電作用下，會產生不同的同步轉速n，電機轉子的轉速小于旋轉磁場的轉速，它和感應電機基本上是相同的。

2 三相異步電動機與高性能矢量變頻調速器

本次升級改造選用的是V800系列高性能矢量變頻調速器適用于一般的工業三相交流異步電動機。正確選擇通用型變頻器對于傳動系統能夠正常運行時至關重要的，首先要明確使用通用變頻器的目的，按照生產機械的類型、調速范圍、速度響應和控制精度、啟動轉矩等要求，充分了解變頻器所驅動負載特性，決定采用什么功能的通用變頻器構成控制系統，然后決定選用哪種控制方式最合適。所選用的通用變頻器應是既滿足生產工藝要求，又要在技術經濟指標上合理。若對通用變頻器選型、系統設計使用不當，往往會使通用變頻器不能正常的運行、達不到預期目標，甚至引發設備故障，造成不必要的損失。另外，為了確保通用變頻器長期可靠的運行，變頻器的地線的連接也是非常重要的。

2.1 變頻器的安裝要求

鉆床的調速裝置中，變頻器安裝環境要求有以下內容，以V800系列變頻器為例，其為壁掛式變頻器，應垂直安裝，以利于空氣流通散熱，變頻器與周圍物體之間的距離應滿足兩個條件:兩側A>100mm；上下F>150mm。安裝變頻器的場所應具備以下的條件：(1)禁止將變頻器安裝在易燃物上；(2)不要將變頻器安裝在陽光直射的地方，否則有損壞財物的危險；(3)本系列變頻器不能安裝在含有爆炸性氣體的環境里，否則有引發爆炸的危險；(4)不要將異物掉入變頻器內，否則有火災或受傷的危險；(5)安裝時，應將變頻器安裝在能夠承受其重量的地方，否則有掉落時受傷或財物損壞的危險。多臺變頻器采用上下安裝時，變頻器之間應用導流隔板以確保散熱良好。如圖1所示單臺變頻器的安裝間隔及距離要求。如圖2所示多臺變頻器采用上下安裝時，變頻器之間應用導流隔板以確保散熱良好。

圖1 安裝的間隔距離圖

圖2 多臺變頻器的安裝

2.2 變頻器的配線

安裝鉆床調速裝置配線的注意事項：(1)空氣開關要安裝在變頻器與電源當中，以免變頻器故障時事故擴大。在安裝變頻器時，讓其與電機間的距離不超過30cm，如果過長，則需要調整變頻器的載波頻率。(2)電磁干擾影響嚴重的話，就需要調整，需要將浪涌吸收器安裝在變頻器相關電路中的輔助電氣裝置的線圈上。(3)選擇合適規格的接線使用在Al、AO、RS485模擬信號使用中，屏蔽層需要接地，一般選擇變頻器接地端子處(保持屏蔽層單端接地)，接線長度不能大于30cm。(4)規格為0.75mm2以上的絞合線或屏蔽線應用在DI、DO以及繼電器輸出回路的接線上。(5)強電接線與弱電控制線需要隔離，平行布線應相隔10cm以上，交又布線應使其垂直。(6)所有引線必須與端子充分緊固，以保證接觸良好。相關接線耐壓等級應符合變頻器電壓等級。注意：吸收電容不能出現在U、V、W輸出端。

2.3 變頻器的調速與使用

(1)變頻器的常用參數：P0.00(G/P機型設定)，0：G型機，1：P型機；P0.07(下限頻率)，0.0 Hz～[P0.08]；P0.08(上限頻率)，[P0.07]～600.00Hz；P7.00(運行方向設定)，個位：0表示與設定方向一致，1表示與設定方向相反。十位：0表示反轉防止無效，1表示反轉防止有效。

(2)參數控制正轉步驟：按下確認/ENTER鍵；把參數P0.00調到P7.003.按下確認/ENTER鍵，調到0000；按下確認/ENTER鍵，再按下返回/ESC鍵，回到初始狀態；運行，調節旋鈕，正轉。

(3)參數控制反轉步驟：按下確認/ENTER鍵；把參數P0.00調到P7.00；按下確認/ENTER鍵，調到0001；按下確認/ENTER鍵，再按下返回/ESC鍵，回到初始狀態；運行，調節旋鈕，反轉。

(4)參數調節轉速步驟：增大/減小轉速：按下確認/ENTER鍵；調至參數P0.00到P0.08；按下確認/ENTER鍵，會顯示0000；按下增大/減小鍵，可以調節轉速范圍0000～6000；調節到設定轉速后按下確認/ENTER鍵，再按下返回/ESC鍵，回到初始狀態；運行，旋轉旋鈕。

2.4 變頻器的故障分析及處理

(1)過電流故障：跳閘是因為產生過電流，變頻器調速產生過電流，故障檢測：首先排除短路，在確認是否接地；排除機械；檢查逆變器；調試運行時間；降低扭矩上升數值；排除變頻器自身問題設置好諧波干擾數值。

(2)過電壓故障：變頻器產生沒有電壓現象進行故障檢測，檢查電源電壓、設置足夠的減速時間，可排除放電部分或制動單元故障。

(3)欠電壓故障：通過變頻器顯示數據判斷欠電壓，故障檢測：確認電源正常、電壓正常；確認主回路電器元件及回路設計正常；排除電源系統中存在大電流負載。

(4)過載故障：通過變頻器顯示數據判斷過載，故障檢測：選擇合適的變頻器與負載；加大熱繼電器保護設定值；加大轉矩提升量；變頻器內部故障。

該裝置通過運用變頻技術，使得電機定子電源頻率變化。變頻調起著很重要的作用，其有過電流保護和失速防止功能，特別出現不穩定電流時，峰值超過了其檢測值。而失速防止功能是為了避免頻繁的跳閘給生產帶來的不便。在減速制動過程中和浪涌電壓所引起有過電壓保護功能，同時當總體電壓降低后，會引起主電路直流電壓下降，從而使各支路的電壓隨之降低，其中變頻器的的輸出電壓也降低，則電動扭矩不夠，產生發熱現象，該保護功能動作，變頻器就會停止輸出。

電源突然沒有供電時，主電路直流電壓隨之降低，主電路隨時會出現電壓不夠的情況。為了能夠使系統依然正常工作，所以又了瞬間停電再啟動功能。

電動機的運行電流雖然比額定值高，但電流高處的量在合理范圍內，產生強大沖擊電流的幾率不大，電動機能夠旋轉。通常使用熱繼電器對電動機進行過載保護。