【正文】 交流變頻器和變頻電機組成的變頻調(diào)速系統(tǒng) ， 應(yīng)用在數(shù)控車床的實驗系統(tǒng)中 ， 更便于檢測 、 維修以及故障排除等方面的學(xué)習(xí) ， 具有很高的實用價值 。 5 結(jié)束語 變頻調(diào)速的應(yīng)用范圍非常廣泛 ， 在 50 Hz 以下可作恒轉(zhuǎn)矩運行 ， 在 50 Hz 以上可作恒功率運行 ， 是一種理想的調(diào)速控制方式 。 起動電流小 ， 不用附加起動設(shè)備 ， 低頻起動時力矩對負載沖擊小 。 主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計是數(shù)控車床實驗系統(tǒng)的一個重要部分 ， 在數(shù)控車床實驗系統(tǒng)中 ， 主軸調(diào)速采用變頻電機與變頻器配合使用的變頻調(diào)速 ， 較電磁調(diào)速電機結(jié)構(gòu)更加簡單 ， 維修方便 ， 且效率高 、 節(jié)能效果顯著 。 數(shù)控車床的實驗系統(tǒng)是利用實驗控制面板對工作臺進行控制 ， 在面板上能體現(xiàn)各部分的操作情況 。 主軸調(diào)速的實驗裝置接線圖如圖 1 所示 ，TA、 TB、 TC 端子接外部控制電路 ， PA、 PB 端子用來制動 ， SVC、 0V 端子用來改變頻率 ， COM、 SCW、 SCCW端子用控制電動機的 正反轉(zhuǎn) ， QF 是空氣開關(guān) ， 有隔離電源 、 斷路 、 過電流 、 欠電壓等保護作用 。 本研究選擇的變頻電機與變頻器配置合理 ， 且其調(diào)整性能和啟動轉(zhuǎn)矩均能滿足系統(tǒng)要求 。 其基本參數(shù) : 額定電流為 12． 6 A， 額定容量為 9 kVA， 允許電動機最大功率為 5． 5 kW， 額定過載電流為 150%， 額定輸出電壓為 3 相 380 V ～ 480 V， 電壓允許波動為 177。 在數(shù)控車床實驗系統(tǒng)中 ， 主軸調(diào)速系統(tǒng)變頻器是按照選定的電動機型號確定的 ， 電動機的額定電 流 IM為 12 A， 額定電壓 380 V， 額定功率為 5． 5 kW， 選擇的變頻器容量和額定電流應(yīng)滿足下式 : ????????????????????????????????( 5) 對動態(tài)性能要求較高的數(shù)控車床實驗系統(tǒng) ， 原來多采用直流傳動方式 。 變頻器與異步電動機組成不同的調(diào)速系統(tǒng)時 ， 變頻器容量的計算方法也不同 。 PCN— 變頻器的額定容量 ， kVA。 IMPCN≥ kPMη cos ( kVA) PCN≥ k 3UMIM 10 － 3 ( kVA) ICN≥ kIM( A) 8 — 電動機電流 ， A。 cos — 電動機的功率因數(shù) ( 通常約 0． 75) 。 數(shù)控機床屬于連續(xù)運轉(zhuǎn) ， 連續(xù)運轉(zhuǎn)時所需的變頻器額定容量和額定電流應(yīng)滿足下式 : ??????????????????????( 4)??式中 : PM— 負載所要求的電動機的軸輸出功率 。 在數(shù)控車床實驗系統(tǒng)中 ， 選擇變頻器時 ， 變頻器的額定電流是一個關(guān)鍵量 。 ⑤ 電纜 、 電機對地耦合電容的存在 ， 也會引起電流增大 ， 變頻器的容量應(yīng)適當(dāng)提高 。 ③ 變頻器與負載的匹配問題 ，變頻器的額定電壓 、 電流應(yīng)與負載的額定電壓 、 電流相符 ， 對于特殊的負載則需要參考電機性能參數(shù) ， 以最大電流確定變頻器電流和過載能力 ， 在恒轉(zhuǎn)矩負載或有減速裝置時還應(yīng)注意轉(zhuǎn)矩匹配 。 3 變頻器類型的選擇 在數(shù)控車床實驗系統(tǒng)中 ， 主軸調(diào)速變頻 器的選型應(yīng)注意 : ① 變頻器是實現(xiàn)恒壓控制還是恒流控制 。 低速時轉(zhuǎn)矩平滑 ， 無爬行現(xiàn)象 。 主要技術(shù)指標(biāo)為電壓 : 三相 380 V/50 Hz。 該實驗系統(tǒng)選用新鄉(xiāng)市特種電機制造有限 公司的 YVP 系列 4 級變頻電機 ， 額定功為 5． 5 kW， 額定轉(zhuǎn)矩 30 N ② 變頻電機與普通電機機座號盡量相同 。 變頻器供電下的異步電機運行條件發(fā)生了根本的變化 ［ 7］， 電機運行時 ，隨著變頻器的調(diào)調(diào)壓控制 ， 機械特性曲線可以任意平移 ， 這使異步電機在性能上大大改善 。 V 10 － 3 = 704． 13 3． 93 10 － 3 = 2． 765 kW。 axFzP ( 3) 根據(jù)數(shù)控車床實驗系統(tǒng)的運行條件 ， 取 : CFz = 40， xFz = 1． 0， yFz = 0． 75，apmax = 6 mm， fmax = 0． 2 mm/r， n = 2 500 mm/min， d = 30 mm。 車削時 ， FZ比 FY， FX大得多 ，而且 FY， FX方向上的運 動速度又很小 ， 因此 ， FY， FX所消耗的功率很小 ( 僅為 1% ～ 2%) ， 故可忽略不計 。 d— 工件直徑 。 V— 切削速度 ， V = π nd /( 1 000 60) 。 FY— 徑向力 。 fyFx fyFx VnFy FX = CFx axFyp fyFz 本研究將背吃刀量 、 進給量及切削速度 3 個主要因素作為可 變因素 ， 而其他影響因素則用修正系數(shù) 間接計算 ， 可以得出 FX， FY， FZ 3 個分力的經(jīng)驗公式 ［ 6］ : ? ( 2) FZ = CFz 利用晶閘管的導(dǎo)通性能 ， 本研究先把工頻交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源 ， 再利用由晶閘管構(gòu)成的逆變器主電路 ， 輸出三相頻率和電壓均可調(diào)整 、 等效于正弦波的脈寬調(diào)制波 ( SPWM 波 ) ， 實現(xiàn)交流 直流 交流變頻 ， 拖動三相異步電機調(diào)速運轉(zhuǎn) ［ 45］ 。 變頻器實現(xiàn)變頻的方式主要有交流 交流變頻和交流 直流 交流變頻 ( 直接轉(zhuǎn)矩控制變頻或矢量控制變頻 ) 。 由式 ( 1) 知 ， 改變電源的頻率 f， 電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速就隨之得到調(diào)節(jié) ， 這就是變頻調(diào)速 。 本研究主要探討數(shù)控車床實驗系統(tǒng)的主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 。在數(shù)控車床實驗系統(tǒng)中 ， 主軸旋轉(zhuǎn)精度決定了零件的加工精度 ， 變頻調(diào)速調(diào)節(jié)數(shù)控機床主軸的轉(zhuǎn)速 ， 具有高效率 、 寬范圍 、 高精度的特點 ， 主軸調(diào)速越來越多地采用變頻調(diào)速 。 變頻器 。 關(guān)鍵詞 :變頻調(diào)速 。 最后 ， 簡要介紹了數(shù)控車床實驗平臺的設(shè)計思路 。 根據(jù)數(shù)控車床實驗系統(tǒng)的運行條件 ， 計算車床的切削力和主軸電機的功率 ， 為選擇實驗系統(tǒng) 的主軸變頻調(diào)速電機提供依據(jù) 。 has the advantages of small volume, light weight, installation size and Y series of the same, particularly suitable for the experimental system used in NC lathe. 5 ending Application of frequency control of motor speed range is very wide, in the following 50 Hz can be used as a constant torque operation, more than 50 Hz for constant power operation, is an ideal speed control mode. For NC lathe spindle speed control system of VVVF, because of its superior performance, high efficiency and energy saving starter, wide speed range, high precision, stepless speed regulation has been widely used, and gradually replace the DC motor speed control. AC frequency converter and frequency conversion motor variable frequency speed control system application in the numerical control lathe, experimental system, more convenient for inspection, repair and troubleshooting, and other aspects of learning, has very high practical value. References ［ 1］ Ding Jinfu, Yu Fujin. The frequency conversion and speed regulation technology in CNC lathe application [ J ]. New technology and new process, 2020 ( 5): 1315. ［ 2］ Zhou Hong, Zhou Wenjun. Numerical control lathe spindle speed