【正文】 （ 4）通過使用斯沃仿真系統(tǒng)，把電氣系統(tǒng)中的驅動器，變頻器，電動機等元件通過仿真元件 連接在一起，驗證了該系統(tǒng)能夠正常，穩(wěn)定運行。包帶機可以在不同方向上做出所要求的動作 . （ 2）通過全面的計算與折算，選擇了包帶機所需要的不同型號的電機，這些電機分別控制著 軸方向的運動，通過驗算，證明了這些電動機的選擇都很合理。只能這樣說，隨著超導材料和鐵心材料的發(fā)展，相同體積或重量的變壓器輸出功率會增大，但不是無限大！ 變壓器的分類： 變壓器按用途可分為：輸配電用的電力變壓器，包括升、降壓變壓器等；供特殊電源用的特種變壓器，包括電焊變壓器、整流變壓器、電爐變壓器、中頻變壓器等；供測量用的儀用變壓器，包括電流互感器、電壓互感器、自耦變壓器（調壓器）等；用于自動控制系統(tǒng)的小功率變壓器；用于通信系統(tǒng)的阻抗變換器等等。雖然負載增加鐵心不會飽和，將使線圈的電阻損耗增加，超過額定容量由于線圈產生的熱量不能及時的散出，線圈會損壞，假如你用的線圈是由超導材料組成，電流增大不會引起發(fā)熱，但變壓器內部還有漏磁引起的阻抗，但電流增大，輸出電壓會下降，電流越大，輸出電壓越低，所以變壓器輸出功率不可能是無限的。P1 為輸入功率， P2為輸出功率 . 黑龍江東方學院本科生畢業(yè)論文（設計） 27 當變壓器的輸出功率 P2等于輸入功率 P1 時，效率 η 等于 100%，變壓器將不產生任何損耗 .但實際上這種變壓器是沒有的 .變壓器傳輸電能時總要產生損耗，這種損耗主要有銅損和鐵損 . 銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗 .當電流通過線圈電阻發(fā)熱時， 一部分電能就轉變?yōu)闊崮芏鴵p耗 .由于線圈一般都由帶絕緣的銅線纏繞而成，因此稱為銅損 . 變壓器的鐵損包括兩個方面 .一是磁滯損耗，當交流電流通過變壓器時，通過變壓器硅鋼片的磁力線其方向和大小隨之變化，使得硅鋼片內部分子相互摩擦，放出熱能，從而損耗了一部分電能，這便是磁滯損耗 .另一是渦流損耗，當變壓器工作時 .鐵芯中有磁力線穿過，在與磁力線垂直的平面上就會產生感應電流，由于此電流自成閉合回路形成環(huán)流，且成旋渦狀，故稱為渦流 .渦流的存在使鐵芯發(fā)熱，消耗能量，這種損耗稱為渦流損耗 . 變壓器的效率與變壓器的功率等級 有密切關系，通常功率越大，損耗與輸出功率就越小，效率也就越高 .反之，功率越小，效率也就越低 . Ｃ變壓器的功率 變壓器鐵心磁通和施加的電壓有關。 變壓器技術參數(shù) 對不同類型的變壓器都有相應的技術要求，可用相應的技術參數(shù)表示 .如電源變壓器的主要技述參數(shù)有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調整率、絕緣性能和防潮性能，對于一般低頻變壓器的主要技述參數(shù)是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽和靜電屏蔽、效率等 . ： 變壓器兩組線圈圈數(shù)分別為 N1 和 N2， N1 為初級， N2 為次級 .在初級線圈上加一交流電壓，在次級線圈兩端就會產生感應電動勢 .當 N2N1 時，其感應電動勢要比初級所加的電壓還要高，這種變壓器稱為升 壓變壓器：當 N2N1 時，其感應電動勢低于初級電壓，這種變壓器稱為降變壓器 .初級次級電壓和線圈圈數(shù)間具有下列關系： U1/U2=N1/N2 （ 44） 式中 n 稱為電壓比 (圈數(shù)比 ).當 n1時，則 N1N2， U1U2，該變壓器為降壓變壓器 .反之則為升壓變壓器 . 另有電流之比 I1/I2=N2/N1， 電功率 P1=P2 注意上面的式子只在理想變壓器只有一個副線圈時成立 ， 當有兩個副線圈時P1=P2+P3,U1/N1=U2/N2=U3/N3,電流則須利用電功率的關系式去求 ,有多個時依此推類 ： 在額定功率時，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值，叫做變壓器的效率，即 ： η=(P2247。當電流乘以匝數(shù)時，就是磁勢。Iacute。Iacute。Iacute。Iacute。0），這個電流稱為激磁電流。 當變壓器二次側空載時，一次側僅流過主磁通的電流（ amp。Uacute。Uacute。2。1， amp。1，黑龍江東方學院本科生畢業(yè)論文（設計） 26 這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側繞組分別感應電勢 amp。1，在鐵芯中就產生交變磁通 amp。1 時，流過電流 amp。 變壓器的基本原理是電磁感應原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理 :當一次側繞組上加上電壓 amp。 變壓器的結構簡介 鐵心是變壓器中主要的磁路部分。 變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。 變壓器原理 ： 與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組 ， 與負載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組 。 變壓器 利用電磁感應原理，從一個電路向另一個電路傳遞電能或傳輸信號 的一種電器是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾? 靜止的電磁裝置 黑龍江東方學院本科生畢業(yè)論文（設計） 25 變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能 。在不同的電位下，維持或修飾波形與頻率響應。提供系統(tǒng)中以不同電位操作部份得以電氣隔離 。電子裝置的電力限制，通常受限于整流、放大，與系統(tǒng)其它組件的能 力，其中有些部份屬放大電力者，但如與電力系統(tǒng)發(fā)電能力相比較，它仍然歸屬于小電力之范圍。 電子變壓器除了體積較小外，在 電力變壓器 與電子變壓器二者之間，并沒有明確的分界線。因此，變壓器之匝數(shù)比，一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標?；阼F材的高導磁性，大部份磁通量局限在鐵芯里，因此，兩組線圈藉此可以獲得相當高程度之磁耦合。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。而跨于此線圈的電壓稱之為「一次電 壓 .」。當一交流電流 (具有某一已知頻率 )流于其中之一組線圈時，于另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓，而感應的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。 變壓器 按用途可以分為：配電變壓器、電力變壓器、 全密封變壓器、組合式變壓黑龍江東方學院本科生畢業(yè)論文（設計） 24 器、干式變壓器、 單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗用變壓器、防雷變壓器、箱式變壓器、箱式變電器。 變壓器 變壓器幾乎在所有的電子產品中都要用到，它原理簡單但根據(jù)不同的使用場合（不同的用途）變壓器的繞制工藝會有所不同的要求。 工作原理： 斷路器在合閘過程中的任何時刻，若保護動作接通跳閘回路，斷路器能可靠地斷開，這就叫自由脫扣。 高壓斷路器 (或稱高壓開關 )是變電所主要的電力控制設備 ,具有滅弧特性 ,當系統(tǒng)正常運行時 ,它能切斷和接通線路及各種電氣設備的空載和負載電流 。 按極數(shù)分有：單級、二級、三級和四級等。 按滅弧介質分有：油浸式、真空式和空氣式。 按結構分有：萬能式和塑殼式。而且在分斷故障電流后一般不需要變更零部件，已獲得了廣泛的應用。 低壓斷路器又稱自動開關，它是一種既有手動開關作用，又能自動進行失壓、欠壓、過載、和短路保護的電器。 驅動器的選擇： 在這里，我們選擇伺服驅動器 TSDA30BTSB102B27H。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降， 即 伺服驅動器使用來控制伺服電機的 ,是伺服電機的控 制部分 . 驅 動 器 在 整 個 控 制 環(huán) 節(jié) 中 ， 正 好 處 于 主 控 (MAINCONTROLLER) 驅動器(DRIVER)馬達 (MOTOR)的中間換節(jié)。因此所有關于對變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板 進行編程和顯示。 （ 2）數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號 。 當然，轉速提高后，還應考慮到對其軸承及繞組的影響，防止電機過分磨損及過熱，一般可以通過設定最高頻率來進行限定。 另外，還要了解 數(shù)控車床主軸變頻的系統(tǒng)結構與運行模式 ，我們在書上能得到 主軸變頻控制的基本原理 ， 由異步電 機理論可知，主軸電機的轉速公式為 : n=（ 60f/p） （ 1s） （ 41） 其中 p— 電動機的極對數(shù)， s— 轉差率， f— 供電 電源 的頻率， n— 電動機的轉速。 （ 4）過載能力強 。 （ 2）在斷續(xù)負載下，電機的轉速波動要小 。 變頻器的選擇 在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來控制交流主軸電動機。舉例，電機在 100Hz時產生的轉矩大約要降 低到 50Hz時產生轉矩的 1/2。通常的電機是按 50Hz(60Hz)電壓設計矩要以和頻率成反比的線性關系下降。通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區(qū)電機也可輸出足夠的轉矩。所以變頻器驅動的電機起動電流要小些。如果用大的電壓和頻率起動電機，例如使用工頻電網(wǎng)直接供電，就會產生一個大的起動沖擊（大的起動電流 (*2) ）。請選用 制動電阻 、 制動單元 或 功率再生變換器 等選件來改善變頻器的制動容量 轉矩的確定。為了改善制動能力，不能制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。在實際中，這種應用需要 能量回饋單元 選件。在 用于提升類負載 ,在下降時 , 能量 (勢能 )也要返回到變頻器 (或電源 )側 ,進行制動 .這種操作方法被稱作 再生制動 ，而該方法可應用于變頻器制動。這時會產生制動過程 . 由制動產生的功率將返回到變頻器側。機械抱閘裝置的方法是用制動裝置把物體動能轉換為摩擦和能消耗掉。 變頻器的制動 制動的概念 :指電能從電機側流到變頻器側（或供電電源側） ,這時電機的轉速高于同步轉速 .負載的能量分為動能和勢能 . 動能 (由速度和重量確定其大?。╇S著物體的運動而累積。 矢量控制 可以通過對電機端的電壓降的響應，進行優(yōu)化補償，在不增 加電流的情況下，允許電機產出大的轉矩。 因為電機電流包含電機產生的轉矩分量和其它分量（如勵磁分量）。轉矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓。為了補償這個不足，變頻器中需要通過提高電壓，來補償電機速度降低而引起的電壓降。改善電機低速輸出轉矩不足的技術 ,使用 矢量控制 ，可以使電機在低速 ,如 (無速度傳感器時 )1Hz（對 4極電機，其轉速大約為 30r/min）時的輸出轉矩可以達到電機在 50Hz 供電輸出的轉矩（最大約為額定轉矩的 150％）。有的廠家宣稱降低開關頻率可以擴容， 就是這個道理。 （ 2）開關頻率：變頻器的發(fā)熱主要來自于 IGBT， IGBT 的發(fā)熱有集中在開和關的瞬間。但由于實際上因為設計上變頻器的負載能力和散熱能力一般比實際使用的要大， 所以也要看具體應用。 另外，散熱問題還要注意以下兩個問題： （ 1）在海拔高于 1000m 的地方，因為空氣密度降低，因此應加大柜子的冷卻風量以改善冷卻效果。進風口要加 濾網(wǎng)以防止灰塵進入控制柜。變頻器散熱設計中都是以垂直安裝為基礎的，橫著放散熱會變差的 ! 關于冷卻風扇一般功率稍微大一點的變頻器， 都帶有冷卻風扇。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開 , 使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。如果在變頻器安裝時，把變頻器的散熱器部分放到控制機柜的外面，將會使變頻器有 70％的發(fā)熱量釋放到控制機柜的外面。根據(jù)機柜內產生熱量值的增加，要適當?shù)卦黾訖C柜 的尺寸。這時可以用估算 : 變頻器容量（ KW） 60 [W] 因為各變頻器廠家的硬件都差不多 , 所以上式可以針對各品牌的產品 . 注意： 如果有制動電阻的話，因為制動電阻的散熱量很大， 因此最好安裝位置最好和變頻器隔離開， 如裝在柜子上面或旁邊等。我們要了解一臺變頻器的發(fā)熱量大概是多少，可以用以下公式估算： 發(fā)熱量的近似值＝ 變頻器容量（ KW） 55 [W] 在這里 , 如果變頻器容量是以恒轉矩負載為準的 (過流能力 150% * 60s) 如果變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器 , 并且也在柜子里面 , 這時發(fā)熱量會更大一些。 例如計算機電源的供電，在該項應用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。汽車上使用的由電池（直流電）產生交流電的設備也以 “inverter” 的名稱進行出黑龍江東方學院本科生畢業(yè)論文（設計） 19 售。用于 電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。 變頻器也可用于家電產品。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（ DC）。由于主軸電機調速范圍廣，又可無級調速，使得主軸箱的結構大為簡化。由于機床加工范圍較廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機床執(zhí)行部件具有不同的運動速度，因此機床的主運動應能進行調速，主軸調速系統(tǒng)一般采用交流主軸系統(tǒng)，隨著變頻調速技術的發(fā)展，數(shù)控機床的主軸的交流拖動，同樣能夠很好滿足需要。 第四章 電氣系統(tǒng)的設計 變頻器的介紹 通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“ 變頻器 ” 。本章就是通過對包帶機進行細致的黑龍江東方學院本科生畢業(yè)論文（設計） 18 分析之后，選擇了與各軸工作時相配合的不同型號的電機。 圖 34 包帶頭示意圖