1、3.3主軸調(diào)速系統(tǒng)的選擇計算331對調(diào)速系統(tǒng)的基本考慮：a.由于調(diào)速范圍廣，且要求有較硬的機械特性。所以，以選用矢量控制方式為宜。對于普通車床來說，由于對動態(tài)響應要求不高，用“無反饋矢量控制”方式已經(jīng)足夠。b.因為調(diào)速范圍廣，且高速與低速段機械特性的特點不一樣，故工作頻率范圍應不限于額定頻率以下。c.電動機的容量一般應比原拖動系統(tǒng)的電動機容量為大。d.在低速段，可能出現(xiàn)較大的沖擊過載，容易引起變頻器的跳閘。所以，變頻器的容量以比電動機的容量大一檔為好。3.3.2一檔傳動比，且fxfn方案基本工作情況a.電動機和主軸之間的傳動比只有一檔，傳動比nM 5b.變頻器的最大輸岀頻率fmax等于電動機的

2、額定頻率fMN。從而，電動機的最高轉(zhuǎn)速nM max等于其額定轉(zhuǎn)速“MN， 它折算到負載軸上的值nM max應大于負載要求的最大轉(zhuǎn)速nL maxnM maxnMNnLmax綜上所述，電動機的有效轉(zhuǎn)矩線如圖3.2的曲線2所示,曲線1是車床的機械特性曲線。為了便于比較，圖中，電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均為折算到負載軸上的值。電動機的容量在圖3.2中，負載所需功率P,T/ 9550L min L maxT/ 9550max L L max其大小與面積OADB成正比。而電動機的容量則與面積OAHG成正比，其大小為:c.電動機額定轉(zhuǎn)矩的折算值（折算到負載軸上的轉(zhuǎn)矩）TLmax；圖 3.2LTmaxnLmax/99

3、50TLmaxPM1TMNnMNmax允許超過額定頻率但一般不宜超過額定頻率的1.5倍（即：fNmax1.5 fN).孵的1泮（肌加心如.肚電動機maxmax/fn電動機的最高轉(zhuǎn)速nM max也約為額定maxnMN電動機的額定轉(zhuǎn)速nL max/ kmax電動機有效轉(zhuǎn)矩2所示。TLmaxnLmax/9950LPL可見，采用了變頻調(diào)速后，電動機的容量需增大L倍以上333電動機的工作頻率范圍a.最高頻率fmaxb.最底頻率因為只有一檔轉(zhuǎn)速，故頻率調(diào)節(jié)范圍f為:max/ fmaxnL max/ nLminL40時,min50/40 1.25HZ；140時，fmin50/140 0.357Hz異步電動機

4、在這樣低的頻率下連續(xù)工作，如不用負載反饋,是比較困難的。3.3.4一檔傳動比，且fmaxfN方案基本工作情況a.電動機和主軸之間的傳動比仍只有一檔，但變頻器的最高輸出頻率PM 2TMNnMN/9550TL maxnL max/ kf max/ 9550可見,頻率范圍擴大之后，電動機的容量可 以比PM1減小kf max倍,但與負載功率相比，仍需 增大很多。3.3.5電動機的工作頻率范圍設(shè)：最高頻率為fmax1 .5 fN75HZ，則最低頻率為當L40時，fmin75/40 1.875HZ；當L140時，fmin75/1400.54HZ。3.3.6兩檔傳動比，且fmaxfN方案基本工作情況將電動機

5、和主軸之間的傳動比分成兩檔(H和L)，使變頻器的輸岀頻率fX、電動機的轉(zhuǎn)速nM與負載轉(zhuǎn)速nL之間的對應關(guān)系見表4-1表 4-1 頻率、電動機與負載轉(zhuǎn)速之間的對應關(guān)系工作頻率電動機的轉(zhuǎn)速低檔傳動比負載轉(zhuǎn)速高檔傳動比負載轉(zhuǎn)速fminnM minLnL minHnLmidfmaxnM maxLnLmidHnLmax表中，nLmid是兩檔轉(zhuǎn)速分界點的“中間速”。在抵擋時，傳動比為L，當X從fmin到fmax(nM min到nM max)時，m從nLmin至UnLmid； 在高檔時，傳動比為H,當fx從min到fmax(nM從nM min到nMnax)時，nL從nLmid到nLmin。忽略電動機轉(zhuǎn)差率的

6、變化的因素，則有:/kf max.4075 1409550PM1f max可見，采用兩檔傳動比后，電動機容量可比PM1減小fkf max倍。 電動機的工作頻率范圍設(shè)：最咼頻率為fmax1.5 fn75HZ，則最低頻率為nLmid/nLminmaxnL max/ nLmidfmax/ fminfLnL max/ nL min作為兩檔中間的分界轉(zhuǎn)速（中間速）nLmidnL max/f所以，電動機工作頻率的范圍可見,采用兩檔傳動比后，在負載的速度范圍不變的情況下了。采用兩檔傳動比后， 在全頻率范圍內(nèi)的有效轉(zhuǎn)矩線如圖的機械特性曲線?？梢钥闯鰞烧咭呀?jīng)十分接近了。圖 3.3,工作頻率的調(diào)節(jié)范圍大大的縮小3

7、.3中之曲線2所示，曲線1為車床電動機的容量與面積成AO H G正比，如圖3所示。其大小為:PM 3TMNnMN95503.3.7動機的容量LmaxnLmid/kmaxL max9550nLmidkfmax當L40時當L140時minmin7511.86Hz6.34HZ可見,最低工作頻率增大了很多，使變頻調(diào)速系統(tǒng)在最低速時的工作穩(wěn)定性大大改善了338調(diào)速系統(tǒng)的選擇用機械多檔變速傳動，與變頻器調(diào)速相結(jié)合的方法。原拖動與系統(tǒng)概況。電動機的主要數(shù)據(jù)電動機額定功率：7.5KW電動機額定轉(zhuǎn)速：1450rpm主軸轉(zhuǎn)速范圍：102000r/min計算數(shù)據(jù)a.調(diào)速范圍nL maxLnL minb.負載轉(zhuǎn)矩1.

8、恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的最大轉(zhuǎn)速3.3.9普通籠型異步電動機變頻調(diào)速運行時的性能分析普通籠型異步電動機是按工頻電源條件下運行所設(shè)計制造的，用變頻器對其進行調(diào)速時，因變 頻器輸岀波形中含有諧波的影響，電動機功率因數(shù)、效率均有下降，電流與線圈溫升將有所增高，電機在額定頻率以下連續(xù)進行時，影響其帶負載能力的主要因素是溫升，在額定頻率以上連續(xù)運行 時，電機允許最高頻率受軸承的極限轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)件的強度限制，因此初步選定電機的變頻范圍在10Hz75Hz之間。最大頻率調(diào)節(jié)比kf7.5k2200 k3經(jīng)上述分析，主軸拖動系統(tǒng)在不更換電動機的條件下,要實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的2000102003.nLmax2000500r/ minLD

9、44恒轉(zhuǎn)矩區(qū)的轉(zhuǎn)矩9550 PL7.5MT-9550143.25NnLD500TP955nLmax9550 7.5200035.8N M2.恒功率區(qū)的最小轉(zhuǎn)矩因此在不變換主軸電機的條件下，主軸拖動系統(tǒng)需采用機械三檔以上變速傳動比在機械結(jié)構(gòu)上，三檔與四檔變速傳動的方案相似，而采用四檔變速對電機的調(diào)速更為合適，因此決定利用機械四檔變速傳動方案。f4L 42003.76確定傳動比拖動系統(tǒng)機械四檔變速分配傳動比低中高最高檔次L29M4H1.34ZH0.8電機工作區(qū)恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率主軸轉(zhuǎn)105072360540108016201800速r/min5072.53605401

10、080162018002160電機1050105022.5504550頻率Hz5075507550755055電機轉(zhuǎn)29014502901450725145013051450r/min14502175145021751450217514501595低速傳動比L14505029取L29中速傳動比14504.028取4.0M360M高速傳動比H145010801.343取H1.34最高速傳動比ZH14500.806取ZH0.81800電機負荷性能核算恒轉(zhuǎn)矩區(qū)折算至負載軸的轉(zhuǎn)矩TTTMN恒功率區(qū)折算至負載軸的轉(zhuǎn)矩滿足要求。注:傳動比檔次低中高最高電機工作區(qū)恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率恒轉(zhuǎn)矩恒功率主軸轉(zhuǎn)速105072360540108016201800r/min5072.53605401080162018002160電機1050105022.5504550頻率Hz5075507550755055電機轉(zhuǎn)速29014502901450725145013051450r/min14502175145021751450217514501595電機0.210.210.510.91調(diào)頻比11.511.511.511.1折算1432.51