【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ENS公司的PLC S7200、6RA70數(shù)字直流調(diào)速裝置和Z4直流電機(jī)組成；PLC用于使能控制，而功能實(shí)現(xiàn)則是通過(guò)6RA70控制直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)。6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器為全數(shù)字緊湊型整流器，輸入為三相交流電源，可向變速直流驅(qū)動(dòng)用的電樞和勵(lì)磁供電，額定的電樞電流從15至2200。緊湊型整流器可用于并聯(lián)使用，提供高電流至12000A，勵(lì)磁電路可以提供最大最大電流是85A(此電流只取決于電樞的額定電流)。6RA70 SIMOREG DC MASTER 系列整流器以其節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)和緊湊排列順序?yàn)樘厣?，由于各個(gè)的部件容易接近，它緊湊式的設(shè)計(jì)使他們更加容易維護(hù)和保養(yǎng)，電子板箱里包含了電子板和其他任何附加板。所有SIMOREG DC MASTER 裝置都會(huì)配備一個(gè)簡(jiǎn)易操作面板PMU，可以將其安裝在整流器門(mén)上的，PMU是由一個(gè)5 位，7 段顯示，有三個(gè)作為狀態(tài)顯示的LED 和三個(gè)用于調(diào)整參數(shù)的設(shè)置鍵組成。PMU 還具有根據(jù)RS232或RS485 標(biāo)準(zhǔn)同USS 接口的連接器X300。PMU提供了啟動(dòng)整流器所需進(jìn)行的調(diào)整和設(shè)定及測(cè)量值顯示的所有工具。電樞和勵(lì)磁的供電頻率可以不相同(在45～65Hz 范圍之內(nèi))。電樞回路的供電相序不要求。根據(jù)直流電機(jī)的銘牌來(lái)選擇6RA70的型號(hào)，本設(shè)計(jì)選用Z4250直流電機(jī)，功率75KW，電樞電流197A，額定電壓400V，勵(lì)磁電壓310V。根據(jù)以上參數(shù)選擇直流調(diào)速裝置型號(hào)為6RA7075：整流器為 3AC400V 210A~600A 1Q（即電樞由一套（六個(gè)可控硅）整流裝置提供電源。這種方式只能通過(guò)改變磁場(chǎng)極性來(lái)改變旋轉(zhuǎn)方向）。電樞額定電壓3AC400V（+15%/~20%），勵(lì)磁額定電壓2AC400V（+15%/~20%），額定直流電壓485V，額定直流電流210A，額定輸出功率102KW，勵(lì)磁額定直流電壓325V。端子1U、1V、1W是電樞電源輸入；端子3U、3W是勵(lì)磁電源輸入。為了保護(hù)設(shè)備，在電樞電源和勵(lì)磁電源進(jìn)入直流調(diào)速裝置千要加上熔斷器（FUFU3），起到過(guò)載保護(hù)的作用。5U5W1為電壓400V進(jìn)線(xiàn)端子，進(jìn)線(xiàn)電壓范圍380V~460V，用于電子板供電。圖25 電樞電源、電子版電源、勵(lì)磁電源接線(xiàn)圖在大功率電力電子電路中，合閘瞬間，往往會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流（浪涌電流），浪涌電流雖然作用時(shí)間短，但峰值卻很大。開(kāi)機(jī)浪涌電流往往超過(guò)正常工作電流的100倍以上。在輸入側(cè)串接電抗器（L90、L91），能有效的抑制這種浪涌電流。合閘瞬間，電抗器呈高阻態(tài)（相當(dāng)于開(kāi)路）。負(fù)荷開(kāi)關(guān)是可分為高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)和低壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)，低壓開(kāi)關(guān)有自滅弧功能，但它的開(kāi)斷容量很小、很有限，所以選擇的時(shí)候都用高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)，不僅有自滅弧功能，開(kāi)斷容量很大。高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)（QF91）的工作原理與斷路器相似。一般裝有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，但其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。由于負(fù)荷開(kāi)關(guān)不能開(kāi)斷短路電流，故常與限流式高壓熔斷器組合在一起使用，利用限流熔斷器的限流功能，不僅完成開(kāi)斷電路的任務(wù)并且可顯著減輕短路電流所引起的熱和電動(dòng)力的作用。CUD1是6RA70的電子板，上面有各種端子：、將電位器接于這次口用于調(diào)速。圖26 電位器接線(xiàn)圖、，可以利用K11進(jìn)行給定的變換和處理，把最終的處理好的給定給到速度環(huán)的電壓給定，電壓給定與測(cè)速電機(jī)的反饋回來(lái)的電壓信號(hào)相比較，比較后進(jìn)入比例放大。最終進(jìn)入U(xiǎn)PE來(lái)改變輸出的電樞電壓。1D1C1用于連接直流電機(jī)，直流電機(jī)與端子之間加熔斷器，端子10104是測(cè)速電機(jī)連接端，103是電壓輸入（8V~270V），104是模擬量地。其測(cè)出的電壓反饋回到速度環(huán)，進(jìn)行調(diào)速。圖27直流電機(jī)與測(cè)速電機(jī)接線(xiàn)圖端子X(jué)175中的115為模擬量電壓輸出端，，兩接口接一個(gè)帶正負(fù)的電壓顯示器，此接口出來(lái)的電壓是測(cè)速機(jī)電壓，轉(zhuǎn)化成速度后，可知電機(jī)的實(shí)時(shí)速度。開(kāi)關(guān)量控制輸入端組X171，；；、2，、由繼電器KAKA4的關(guān)斷控制高低電平， 0 ，轉(zhuǎn)速為0；電平為1 0 時(shí)為正轉(zhuǎn)；電平為0 1時(shí)為反轉(zhuǎn)；電平為1 1時(shí)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)由實(shí)際給定值決定。端子37為電源的合閘/分閘，高電平信號(hào)時(shí)為合閘，進(jìn)線(xiàn)接觸器閉合，按照斜坡發(fā)生器的斜率加速至運(yùn)行速度，低電平信號(hào)時(shí)為分閘，按照斜坡發(fā)生器的斜率減速0，進(jìn)線(xiàn)接觸器斷開(kāi)；，高電平信號(hào)為調(diào)節(jié)器使能，低電平信號(hào)為調(diào)節(jié)器禁止。圖28 直流調(diào)速裝置開(kāi)關(guān)量接口圖由于開(kāi)關(guān)量端子不夠所以需要加一塊擴(kuò)展電子板CUD2，在CUD2中開(kāi)關(guān)量端子組是X163，；、6；，速度已經(jīng)給定，當(dāng)處于手動(dòng)狀態(tài)，主電機(jī)按給定速度運(yùn)行，速度不可調(diào)，但是可以通過(guò)6RA7075操作控制面板修改速度值。、降速，KA5為升速使能，（二者不可同時(shí)為高），信號(hào)送至直流調(diào)速裝置，經(jīng)直流調(diào)速裝置內(nèi)部處理的信號(hào)送給電動(dòng)電位計(jì)，電動(dòng)電位計(jì)給出處理好的電壓信號(hào)到速度環(huán)的電壓給定，通過(guò)速度環(huán)來(lái)增大電機(jī)的電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)速上升；，（二者不可同時(shí)為高），信號(hào)送至直流調(diào)速裝置，經(jīng)直流調(diào)速裝置內(nèi)部處理的信號(hào)送給電動(dòng)電位計(jì)，電動(dòng)電位計(jì)給出處理好的電壓信號(hào)到速度環(huán)的電壓給定，通過(guò)速度環(huán)來(lái)減少電機(jī)的電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)主軸速度的下降，速度升降的多少和按下時(shí)間有關(guān)。在直流調(diào)速裝置6RA70中速度反饋可以應(yīng)用測(cè)度發(fā)電機(jī)，也可以用編碼器，而本設(shè)計(jì)中選用的是測(cè)度電機(jī)。測(cè)速發(fā)電機(jī)和主軸電機(jī)同軸聯(lián)接，當(dāng)主軸電機(jī)工作時(shí)，帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)也工作，測(cè)速發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能輸出。輸出的電壓與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，即 （25）或 （26）式中為測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓；n為測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；為測(cè)速發(fā)電機(jī)的角速度；為測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)自的轉(zhuǎn)角；、為比例系數(shù)。測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的電壓信號(hào)，作為速度環(huán)中的反饋信號(hào)與給定電壓信號(hào)相比較，比較后得到轉(zhuǎn)速偏差電壓，經(jīng)過(guò)比例放大器A，產(chǎn)生電力電子變換器UPE所需的控制電壓，通過(guò)UPE來(lái)改變輸出的直流電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。圖29 帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 在直流調(diào)速裝置內(nèi)部有一個(gè)電動(dòng)電位計(jì)，可以調(diào)節(jié)給定電壓值從而改變電樞電壓，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。其調(diào)節(jié)精度，是可以調(diào)節(jié)的，內(nèi)部參數(shù)P46P463分別是設(shè)定電動(dòng)電位計(jì)斜坡上升時(shí)間和電動(dòng)電位計(jì)斜坡下降時(shí)間，通過(guò)設(shè)定可以改變控制精度，時(shí)間越長(zhǎng)，一秒內(nèi)電位計(jì)變化越小，給定電壓變化越小，速度變化越小，調(diào)節(jié)精度越高。內(nèi)部電位計(jì)用于自動(dòng)工作時(shí)的升降速。 設(shè)計(jì)中，在6RA70的端口5也外加了一個(gè)電位器，作為手動(dòng)工作時(shí)的調(diào)速按鈕，將電壓信號(hào)傳入到6RA70內(nèi)部后，經(jīng)過(guò)處理信號(hào)送到速度環(huán)電壓給定值，來(lái)改變速度。在主軸運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)，且主軸停止鍵失靈，使用急停按鈕，來(lái)使主軸停止運(yùn)行。急停按鈕是由時(shí)間繼電器、中間繼電器、分勵(lì)脫扣器組成。目前最常用的大規(guī)模集成電路型的時(shí)間繼電器，它是利用阻容原理來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)動(dòng)作。在交流電路中往往采用變壓器來(lái)降壓，集成電路做為核心器件，其輸出采用小型電磁繼電器，使得產(chǎn)品的性能及可靠性比早期的空氣阻尼型時(shí)間繼電器要好的多，產(chǎn)品的定時(shí)精度及可控性也提高很多。 分勵(lì)脫扣器是一種遠(yuǎn)距離操縱分閘的附件。當(dāng)電源電壓等于額定控制電源電壓的70%110%之間的任一電壓時(shí)，就能可靠分?jǐn)鄶嗦菲?。?