變頻器在DK760型梳棉機(jī)上的應(yīng)用
DK760型梳棉機(jī)經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，一些重要部件有的已經(jīng)損壞，傳動(dòng)梳棉機(jī)道夫的伺服變速器就是其中之一。伺服變速器在80年代后期、90年代初期多用于高檔的需要精密調(diào)速的設(shè)備。整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)是由伺服器電源裝置、伺服變速器、交流同步電機(jī)三部分組成。由伺服器電源提供300V直流電、伺服變速器輸出三組200V頻率可調(diào)的交流電，與2.8KW的交流同步電機(jī)配套使用。安裝在交流同步電機(jī)尾端的測(cè)速電機(jī)輸出該電機(jī)的轉(zhuǎn)速等信號(hào)，反饋到伺服變速器，再由伺服變速器產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸送給DK760型梳棉機(jī)的計(jì)算機(jī)來(lái)監(jiān)測(cè)道夫傳動(dòng)。這種控制方式雖然控制精度高，電機(jī)啟動(dòng)的力矩大，但是裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)速系統(tǒng)中的任何一個(gè)部分損壞都將造成DK760型梳棉機(jī)停產(chǎn)。DK760型梳棉機(jī)是高產(chǎn)梳棉機(jī)，配臺(tái)較少，一旦道夫傳動(dòng)伺服變速器損壞會(huì)影響后工序較多的設(shè)備停產(chǎn)。與德國(guó)特呂茨施勒爾公司聯(lián)系進(jìn)口伺服變速器費(fèi)時(shí)費(fèi)力、價(jià)格貴。另一方面伺服變速器是變頻器普遍應(yīng)用之前的技術(shù)，一些以前生產(chǎn)伺服變速器的廠家由于種種原因已經(jīng)停止生產(chǎn)該種產(chǎn)品，越往后伺服變速器的更換越缺少供貨。為此我們將變頻器應(yīng)用在DK760型梳棉機(jī)道夫的傳動(dòng)上，具體情況如下。
1．DK760型機(jī)對(duì)道夫傳動(dòng)的控制要求
DK760型梳棉機(jī)通過(guò)機(jī)器上的計(jì)算機(jī)完成對(duì)道夫傳動(dòng)的控制，應(yīng)用變頻器替代伺服變速器就應(yīng)該滿足以下這些對(duì)道夫傳動(dòng)的要求：
（1）梳棉機(jī)錫林啟動(dòng)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速后，啟動(dòng)道夫。道夫的初速度可以在20m／min～60m／min的范圍內(nèi)設(shè)定，緩慢啟動(dòng)。
（2）根據(jù)所紡棉條號(hào)數(shù)重量的不同以及對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量的要求。梳棉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的道夫速度可以在80m／min～160m／min，甚至更高的速度范圍內(nèi)設(shè)定。
（3）道夫可以在300m／min的線速下單獨(dú)傳動(dòng)，用于道夫磨針。
2．變頻器替代伺服變速器
控制電路方面的改動(dòng)圖略。去掉伺服變速器和交流同步電機(jī)，安裝上變頻器和交流異步電機(jī)。將變頻器和三相交流異步電機(jī)按照變頻器的要求接好。變頻器型號(hào)為L(zhǎng)G公司SV037i-4U，3．7KW；交流異步電機(jī)為Y型，3KW，4極。
將原先接伺服變速器端口X8-2、X8-3的D10V梳棉機(jī)道夫速度控制電壓連接到變頻器的10V調(diào)速控制端口（可參考DK760型梳棉機(jī)電路圖760-E2．900.004）。原先連接到伺服變速器X8-5端的控制釋放（ControllerRelease）信號(hào)線串接上一個(gè)直流24V小型繼電器之后，將該信號(hào)線接到+24V電源的0V端。直流24V小型繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接到變頻器的COM和FWD兩端控制變頻器的啟動(dòng)和停止。交流電機(jī)的尾端安裝一個(gè)DC24V接近開(kāi)關(guān)，用于產(chǎn)生交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)。原先伺服變速器上模塊的端子X(jué)171-2是給梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)輸入同步電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖的。將接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)線通過(guò)X171-2，把接近開(kāi)關(guān)的脈沖信號(hào)傳輸給梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)，用來(lái)替代伺服變速器輸出的脈沖。
3．變頻器調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試及參數(shù)確定
（1）確定調(diào)速輸入?yún)?shù)。原先傳動(dòng)DK760型梳棉機(jī)道夫的同步電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為2400r／min，對(duì)應(yīng)的梳棉機(jī)道夫單獨(dú)傳動(dòng)磨針時(shí)的線速度300m／min，此時(shí)伺服變速器X8-2、X8-3端口的輸入電壓對(duì)應(yīng)的是DC10V。
也就是每輸入DC1V，道夫線速度為30m／min。這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系在實(shí)際生產(chǎn)中也是如此，如生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)顯示道夫出條速度為123m／min時(shí)，測(cè)試伺服變速器X8-2、X8-3端口的輸入電壓為4．1V。更換變頻器和交流異步電機(jī)后，將變頻器的最高輸出頻率先確定為50Hz，先在交流異步電機(jī)不帶任何負(fù)載的情況下，在梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)控制道夫單獨(dú)傳動(dòng)狀態(tài)下測(cè)試電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r／rain，這時(shí)的道夫輸出速度應(yīng)該為：300×1500／2400＝187.5（m／min）。再根據(jù)計(jì)算和測(cè)試將交流電機(jī)尾軸上安裝的鋸齒圓盤(pán)的齒數(shù)確定為9齒，使得電機(jī)軸每一轉(zhuǎn)DC24V接近開(kāi)關(guān)發(fā)出9個(gè)脈沖。梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)顯示道夫的實(shí)際速度就會(huì)在187m／min～188m／min之間來(lái)回閃爍。
（2）確定變頻器調(diào)速輸入電壓的放大倍數(shù)。因?yàn)槭褂玫氖钱惒浇涣麟姍C(jī)替代同步交流電機(jī)，異步交流電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行下的頻率最好不要超過(guò)50Hz，否則電機(jī)易發(fā)熱燒毀。由于變頻器默認(rèn)設(shè)置的調(diào)速輸入電壓為DCl0V時(shí)，最大輸出頻率為50Hz。與原先梳棉機(jī)伺服變速器的調(diào)速輸入電壓DCl0V時(shí)的輸出并不匹配。必須調(diào)整變頻器調(diào)速輸入電壓的放大倍數(shù)。根據(jù)上面的輸入輸出關(guān)系，當(dāng)變頻器輸出50Hz時(shí)道夫速度應(yīng)為187.5m／min，此時(shí)對(duì)應(yīng)的調(diào)速輸入電壓應(yīng)該是：187.5×1／30=6.25（V）。也就是說(shuō)當(dāng)調(diào)速輸入電壓達(dá)到6.25V時(shí)變頻器就應(yīng)該輸出50Hz的交流電。這是理論上的數(shù)值，交流異步電機(jī)帶上負(fù)載后存在著轉(zhuǎn)差關(guān)系，在實(shí)際使用中我們將變頻器的調(diào)速輸入電壓的放大倍數(shù)（AnalogInputGain）調(diào)整到60％。即輸入電壓達(dá)到6V時(shí)，變頻器輸出50Hz。因?yàn)榻涣鳟惒诫姍C(jī)的啟動(dòng)力矩較小，對(duì)應(yīng)道夫啟動(dòng)時(shí)的最小轉(zhuǎn)速20m／min，變頻器的最小啟動(dòng)頻率確定為5.9Hz。
4．應(yīng)用變頻器后的使用情況
梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)應(yīng)用變頻器至今已有8個(gè)月了，運(yùn)轉(zhuǎn)情況完全滿足了生產(chǎn)的要求。根據(jù)以前的生產(chǎn)情況，我公司DK760型梳棉機(jī)最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度為150m／min，變頻器的最高輸出頻率確定為50Hz時(shí)的梳棉機(jī)道夫最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度完全超出實(shí)際的使用范圍。如果道夫要磨針時(shí)可以把變頻器的最高輸出頻率臨時(shí)改為80Hz，交流異步電機(jī)在輕負(fù)載、高頻率情況下運(yùn)轉(zhuǎn)少些時(shí)間也不要緊。實(shí)際使用中，例如將梳棉機(jī)道夫的輸出速度設(shè)定為122m／min，梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)顯示的實(shí)際速度大部分時(shí)間穩(wěn)定在122m／min，有時(shí)候也會(huì)跳到121m／min，但很快又會(huì)跳回到122m／min，這也說(shuō)明了使用變頻器控制交流異步電機(jī)，在轉(zhuǎn)速精度上完全可以取代價(jià)格昂貴的同步電機(jī)伺服器變速系統(tǒng)
1．DK760型機(jī)對(duì)道夫傳動(dòng)的控制要求
DK760型梳棉機(jī)通過(guò)機(jī)器上的計(jì)算機(jī)完成對(duì)道夫傳動(dòng)的控制，應(yīng)用變頻器替代伺服變速器就應(yīng)該滿足以下這些對(duì)道夫傳動(dòng)的要求：
（1）梳棉機(jī)錫林啟動(dòng)到設(shè)定的轉(zhuǎn)速后，啟動(dòng)道夫。道夫的初速度可以在20m／min～60m／min的范圍內(nèi)設(shè)定，緩慢啟動(dòng)。
（2）根據(jù)所紡棉條號(hào)數(shù)重量的不同以及對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量的要求。梳棉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的道夫速度可以在80m／min～160m／min，甚至更高的速度范圍內(nèi)設(shè)定。
（3）道夫可以在300m／min的線速下單獨(dú)傳動(dòng)，用于道夫磨針。
2．變頻器替代伺服變速器
控制電路方面的改動(dòng)圖略。去掉伺服變速器和交流同步電機(jī)，安裝上變頻器和交流異步電機(jī)。將變頻器和三相交流異步電機(jī)按照變頻器的要求接好。變頻器型號(hào)為L(zhǎng)G公司SV037i-4U，3．7KW；交流異步電機(jī)為Y型，3KW，4極。
將原先接伺服變速器端口X8-2、X8-3的D10V梳棉機(jī)道夫速度控制電壓連接到變頻器的10V調(diào)速控制端口（可參考DK760型梳棉機(jī)電路圖760-E2．900.004）。原先連接到伺服變速器X8-5端的控制釋放（ControllerRelease）信號(hào)線串接上一個(gè)直流24V小型繼電器之后，將該信號(hào)線接到+24V電源的0V端。直流24V小型繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接到變頻器的COM和FWD兩端控制變頻器的啟動(dòng)和停止。交流電機(jī)的尾端安裝一個(gè)DC24V接近開(kāi)關(guān)，用于產(chǎn)生交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)。原先伺服變速器上模塊的端子X(jué)171-2是給梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)輸入同步電機(jī)轉(zhuǎn)速脈沖的。將接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)線通過(guò)X171-2，把接近開(kāi)關(guān)的脈沖信號(hào)傳輸給梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)，用來(lái)替代伺服變速器輸出的脈沖。
3．變頻器調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試及參數(shù)確定
（1）確定調(diào)速輸入?yún)?shù)。原先傳動(dòng)DK760型梳棉機(jī)道夫的同步電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為2400r／min，對(duì)應(yīng)的梳棉機(jī)道夫單獨(dú)傳動(dòng)磨針時(shí)的線速度300m／min，此時(shí)伺服變速器X8-2、X8-3端口的輸入電壓對(duì)應(yīng)的是DC10V。
也就是每輸入DC1V，道夫線速度為30m／min。這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系在實(shí)際生產(chǎn)中也是如此，如生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)顯示道夫出條速度為123m／min時(shí)，測(cè)試伺服變速器X8-2、X8-3端口的輸入電壓為4．1V。更換變頻器和交流異步電機(jī)后，將變頻器的最高輸出頻率先確定為50Hz，先在交流異步電機(jī)不帶任何負(fù)載的情況下，在梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)控制道夫單獨(dú)傳動(dòng)狀態(tài)下測(cè)試電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r／rain，這時(shí)的道夫輸出速度應(yīng)該為：300×1500／2400＝187.5（m／min）。再根據(jù)計(jì)算和測(cè)試將交流電機(jī)尾軸上安裝的鋸齒圓盤(pán)的齒數(shù)確定為9齒，使得電機(jī)軸每一轉(zhuǎn)DC24V接近開(kāi)關(guān)發(fā)出9個(gè)脈沖。梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)顯示道夫的實(shí)際速度就會(huì)在187m／min～188m／min之間來(lái)回閃爍。
（2）確定變頻器調(diào)速輸入電壓的放大倍數(shù)。因?yàn)槭褂玫氖钱惒浇涣麟姍C(jī)替代同步交流電機(jī)，異步交流電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行下的頻率最好不要超過(guò)50Hz，否則電機(jī)易發(fā)熱燒毀。由于變頻器默認(rèn)設(shè)置的調(diào)速輸入電壓為DCl0V時(shí)，最大輸出頻率為50Hz。與原先梳棉機(jī)伺服變速器的調(diào)速輸入電壓DCl0V時(shí)的輸出并不匹配。必須調(diào)整變頻器調(diào)速輸入電壓的放大倍數(shù)。根據(jù)上面的輸入輸出關(guān)系，當(dāng)變頻器輸出50Hz時(shí)道夫速度應(yīng)為187.5m／min，此時(shí)對(duì)應(yīng)的調(diào)速輸入電壓應(yīng)該是：187.5×1／30=6.25（V）。也就是說(shuō)當(dāng)調(diào)速輸入電壓達(dá)到6.25V時(shí)變頻器就應(yīng)該輸出50Hz的交流電。這是理論上的數(shù)值，交流異步電機(jī)帶上負(fù)載后存在著轉(zhuǎn)差關(guān)系，在實(shí)際使用中我們將變頻器的調(diào)速輸入電壓的放大倍數(shù)（AnalogInputGain）調(diào)整到60％。即輸入電壓達(dá)到6V時(shí)，變頻器輸出50Hz。因?yàn)榻涣鳟惒诫姍C(jī)的啟動(dòng)力矩較小，對(duì)應(yīng)道夫啟動(dòng)時(shí)的最小轉(zhuǎn)速20m／min，變頻器的最小啟動(dòng)頻率確定為5.9Hz。
4．應(yīng)用變頻器后的使用情況
梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)應(yīng)用變頻器至今已有8個(gè)月了，運(yùn)轉(zhuǎn)情況完全滿足了生產(chǎn)的要求。根據(jù)以前的生產(chǎn)情況，我公司DK760型梳棉機(jī)最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度為150m／min，變頻器的最高輸出頻率確定為50Hz時(shí)的梳棉機(jī)道夫最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度完全超出實(shí)際的使用范圍。如果道夫要磨針時(shí)可以把變頻器的最高輸出頻率臨時(shí)改為80Hz，交流異步電機(jī)在輕負(fù)載、高頻率情況下運(yùn)轉(zhuǎn)少些時(shí)間也不要緊。實(shí)際使用中，例如將梳棉機(jī)道夫的輸出速度設(shè)定為122m／min，梳棉機(jī)計(jì)算機(jī)顯示的實(shí)際速度大部分時(shí)間穩(wěn)定在122m／min，有時(shí)候也會(huì)跳到121m／min，但很快又會(huì)跳回到122m／min，這也說(shuō)明了使用變頻器控制交流異步電機(jī)，在轉(zhuǎn)速精度上完全可以取代價(jià)格昂貴的同步電機(jī)伺服器變速系統(tǒng)
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