Применение преобразователя частоты для модернизации электропривода токарного станка

Оснащение обрабатывающих станков частотно-регулируемым электроприводом позволяет удовлетворить самые жесткие и противоречивые требования, предъявляемые технологией обработки разных материалов. Использование частотно-регулируемого привода позволяет облегчить управление станком за счет возможности плавного изменения числа оборотов шпинделя без его останова, расширить диапазон числа оборотов. Использование коробки передач и частотно-регулируемого привода позволяет оптимально устанавливать число оборотов шпинделя и получить максимальный крутящий момент при малых оборотах [1].

До внедрения частотно-регулируемого привода скорость вращения двигателя была неизменной, а скорость шпинделя можно было изменять только дискретно с помощью коробки передач. Главная цель применения преобразователя частоты - увеличение диапазона регулирования скорости вращения шпинделя до значений 1:100 и более и расширение за счет этого возможностей станка по обработке деталей из различных материалов.

Применение частотно-регулируемого привода кроме того обеспечивает:

• повышение качества обработки деталей и снижение количества поломок режущего инструмента за счет точного поддержания скорости вращения шпинделя;
• уменьшение количества поломок оборудования за счет снижения ударных нагрузок на электропривод и механическую передачу при пуске и останове.

На рисунке 1 приведена блок-схема управления токарным станком с подключением частотного преобразователя. Преобразователь частоты 1 регулирует скорость вращения асинхронного двигателя 2 главного привода шпинделя 3. Система работает по замкнутой схеме с обратной связью по скорости вращения. Скорость вращения измеряется импульсным датчиком 6. Режим работы частотнорегулируемого привода задается с пульта управления 5. Резец 4 плавно перемещается справа налево вдоль вращающейся детали. 

Рис. 1. Блок-схема управления токарным станком с подключением частотного преобразователя

Предлагается использовать малогабаритный векторный преобразователь E2-8300 010Н (Компания «ВЕСПЕР» [2]).

На рисунке 2 показана панель управления преобразователя. Преобразователь частоты серии Е2-8300 – устройство, предназначенное для регулирования скорости вращения трехфазных асинхронных двигателей. Преобразователь данной модели является векторным преобразователем частоты. Может работать как в режиме векторного, так и в режиме скалярного управления.

Технические характеристики:

• напряжение питания 380 В, 50 Гц;
• мощность преобразователя 7,5 кВт;
• номинальный выходной ток 17,5 А;
• выходная частота 0,1 – 50 (400) Гц;
• полная защита двигателя;
• векторное управление без обратной связи;
• встроенный ПИД-регулятор;
• встроенный PLC контроллер;
• программирование группы преобразователей с помощью модуля копирования;
• аналоговые и цифровые входы/выходы для регулирования и дистанционного управления;
• возможность дистанционного управления и мониторинга;
• встроенный ЭМИ фильтр класса А.

Рис. 2. Панель управления преобразователем

На рисунке 3 представлена общая схема подключения для моделей Е2-8300-003H…075H.

 Рис. 3. Общая схема подключения преобразователя Е-8300

Пульт управления ПУЗЦ предназначен для дистанционного управления преобразователями частоты E2-MINI, E2-8300, Е3-8100, Е3- 8100К, EI-P7002, EI-P7012, EI-7011, EI-9011, Е3-9100. Схема подключения пульта ПУЗЦ к преобразователю Е2-8300 показана на рисунке 4.

 Рис. 4. Схема подключения пульта к преобразователю Е2-8300

Пульт управления ПУЗЦ обеспечивает:

• пуск вперед и останов двигателя;
• пуск назад и останов двигателя;
• задание частоты вращения;
• цифровую индикацию выходной частоты;
• индикацию работы электродвигателя;
• индикацию аварии преобразователя частоты.

Подключение к преобразователю тормозного резистора позволяет производить быстрое торможение инерционной нагрузки путем поглощения энергии, генерируемой электродвигателем. Подключается непосредственно к преобразователю (при наличии встроенного тормозного прерывателя) или к внешнему тормозному прерывателю.

Монтаж частотного преобразователя осуществляется в отдельном шкафу. Размер шкафа выбирается с учетом рассеивания тепла от работающего преобразователя. Также в шкаф устанавливаются дополнительные вентиляторы. Тормозной резистор устанавливается отдельно во избежание перегрева.

Список литературы:

1. Анхимюк В.Л., Опейко О.Ф., Михеев Н.Н. Теория автоматического управления. - Мн.: Дизайн ПРО, 2000. - 352 c.

2. Руководство по эксплуатации векторного преобразователя частоты со встроенным PLC-контроллером E2-8300 фирмы «Веспер».

Авторы: