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高频变频器在机床高速电主轴上的应用案例

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:高速电主轴即变频调速下的高速电动机。电主轴运行中的另一问题是变频器应提供足够稳定的转矩;当变频器容量确定后,最高转速时的转矩必然会降低,而电主轴的转矩又与电流成正比。表6-22 变频器的容量选择3.变频器在高速主轴上应用的其他问题变频器与电主轴的电气指标应相符 KVFG-H系列中有16种恒转矩U/f曲线供用户选用。

高频变频器在机床高速电主轴上的应用案例

1.高频变频器用于高速电主轴

(1)高速电主轴 一般把额定转速超过3600r/min的交流异步电动机称为高速电动机。高速电主轴即变频调速下的高速电动机。高速电主轴近年来发展很快,正向着高速、大功率、高效率、小体积的方向发展。目前高速主轴的最高转速是260000r/min,为意大利GAMFOR公司的产品。同类产品还有德国GMH公司的产品。电主轴的功率一般在15kW以下,近年来也有19~30kW的产品问世。

过去,高速电主轴的电源由中频发电机组提供,但由于它自身功耗大、机械故障多、噪声大(90dB)等缺点,现已为高性能、高可靠性的变频器所代替。

(2)高频变频器简介 20世纪80年代初日本春日公司研制的KVFG-H系列变频器(O~400Hz)适用于24000r/min的高速电主轴。在此基础上改型的KVFG-H系列适用于转速更高的场合。

该变频器具有如下特点:

1)采用专用微处理器,实现全数宇SPWM控制,输出电流正弦波,频率精度为0.1Hz。

2)具有可靠的保护功能。

3)具有70种控制功能,20个外接控制端子可与PLC联接。图6-48为其控制框图。

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图6-48 KVFG-H变额器的控制框图

2.高频变频器的容量选择

合理选择高频变频器的容量比较重要,一般变频器容量应大于电主轴的容量,表6-22给出日本东芝提供的参考数据供选用。(www.xing528.com)

新一代高频变频器的功率器件一般选用IGBT,使载波频率成倍提高,因谐波产生的电主轴温升得到有效抑制,故选择比电主轴功率大一档的变频器基本上能满足要求。电主轴运行中的另一问题是变频器应提供足够稳定的转矩;当变频器容量确定后,最高转速时的转矩必然会降低,而电主轴的转矩又与电流成正比。因此,为了使高频变频器的容量选择得既经济又合理,应当综合考虑功率和电流两个因素来选择变频器容量。

表6-22 变频器的容量选择

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3.变频器在高速主轴上应用的其他问题

(1)变频器与电主轴的电气指标应相符 KVFG-H系列中有16种恒转矩U/f曲线供用户选用。在调试中应使额定电压与额定频率的交点落在U/f曲线上。

(2)应充分考虑电主轴电动机的特性 由于高速电主轴上的电动机不同于标准型异步电动机,其惯性小,低频阻抗小,工作电流大,不适于长期低频运行。此外,加速时间不可过长,启动制动不能太频繁。

(3)应根据使用环境选择不同的安装方式

1)一般工作环境下,高频变频器要安装在保护等级IP23的金属机箱内,箱内有通风道满足散热要求。

2)在需防尘防潮的场合。应选用IP54的专用金属机箱,满足多尘、腐蚀气体、高湿度下变频器正常运行的要求。

3)在需克服冷凝的场合,当设备长时间断电会引起凝结,应自动启动箱体加热系统,

使箱内温度略高于环境温度。另一种方法是当设备停止运行时,使变频器仍处于通电状态,达到防止冷凝的目的。

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