《毕业设计指导》课件第5章.ppt

第5章变频调速类设计指导

5.1变频调速类设计方法

5.2设计实例：大型轴承内外滚道超精机的变频调速

5.3设计选题：LBG-35×3双链冷拔管机电控系统

5.1变频调速类设计方法

5.1.1变频器应用指导思想

在电力拖动领域，采用变频调速技术，除能满足无级调速

的要求外，还能实现如下目的：

(1)节约能源：变频调速在调速过程中的转差功率是不变的，

与滑差电机调速系统相比，平均节电达30%以上，节能效果非

常显著。要求调速的机械量大面广，如普遍采用变频调速，节

约的能源将是十分可观的。

(2)减少起动时对电网的冲击：一般地说，异步电动机的

起动电流约为额定电流的5～7倍，当一个车间有若干台调速机

械同时起动时，会引起较大的电流冲击，影响其他生产设备。

如应用变频调速系统，则起动电流可控制在额定电流的1.5倍以

内，不会构成对电网的冲击。

(3)提高产品质量：由于变频调速系统性能相当稳定，工

作也十分可靠，因此应用了变频调速系统后，使各种机械产品

的质量和产量都得到了保证。

5.1.2设计方法

在进行变频调速毕业课题设计时，通常按以下步骤进行：

(1)充分了解所设计课题的工艺特性和技术要求。

(2)根据电机的功率、调速范围的要求、机械特性、价格、

性能等综合因素，选择所要使用的变频器的生产厂家和型号。

(3)仔细阅读所要使用的变频器的使用说明书，特别是要详

细了解该变频器的电气线路连接、参数设置以及抗干扰设计。

(4)进行电气线路的设计和连接。

(5)根据电机的机械特性、设计课题的工艺特性和技术要

求，进行变频器的参数设置。参数设置对于变频器的正确使用

至关重要。

(6)变频器的运行调试。

(7)书写毕业设计论文。

5.2设计实例：大型轴承内外滚道超精机的变频调速

5.2.1设计要求

被调电机性能、参数如下：

(1)M1工件轴电机：4kW，1440r/min，380V，8.8A。

(2)M2振荡电机：550W，1400r/min，380V，1.61A。

该超精机是轴承行业的专用机床，变频调速拖动系统包括

两个部分：一是工件轴电机的变频调速器VF1，二是振荡电机

的变频调速器VF2。其速度皆在0～1400r/min范围内可调。

5.2.2技术要求

工件轴电机用来带动工件旋转，具有粗超和精超两个速度，

具体数值根据生产现场要求确定。要求采用数字量进行控制，

电机的转速可通过系统使用的数控系统的逻辑输出点控制，通

过选择不同的频率值(数字量)来调节。

振荡电机用来磨削工件，要求速度在0～1400r/min范围内

无级调速。采用模拟量进行控制，通过系统使用的数控系统输

出0～10V的给定电压，来调节电机的转速。

根据机床的生产工艺特点，对自动控制系统提出如下要求：

(1)调速范围宽：机床工作时既要求能适应不同型号的加工

产品，又要求具有经济的磨削速度，因此调速范围一定要宽。

(2)静差度小：为了提高加工精度，要求工作时的速度不随

磨削量的变化而变动。一般要求静差度小于10%，采用变频调

速，静差度可小于3%。同时，系统的机械特性具有下垂特性。

(3)具有较高的磨削速度和足够的磨削力。

(4)在低速范围内，磨削力基本保持恒定。

(5)能单独调整工件轴电机的粗超和精超两个速度，通过系

统使用的数控系统的逻辑输出点可控制、选择其工作速度。

(6)振荡电机的速度在0～1400r/min范围内无级调速，调速

平滑，动态品质好。

(7)操作简单，节省辅助工时，调速时不必停车。

(8)系统简单，安全可靠，易于修理和维护。

5.2.3系统设计

1．采用变频调速的优点

(1)工作可靠性显著提高。主要体现在以下两个方面：

①消除了电动机的薄弱环节。由于用笼型转子异步电动机

取代了绕线转子异步电动机，从而消除了电刷和滑环等薄弱环

节。

②控制系统的故障率大为降低。过去采用接触器继电器系

统进行控制，故障率较高。采用了变频调速系统后，控制系统

可大大简化，可靠性大为提高。

(2)节能效果十分可观。绕线转子异步