設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng),首先要做的是:根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速要求,選擇和確定合適的拖動方案。
在勿需電氣調(diào)速和啟動不頻繁的場合,應(yīng)首先考慮采用籠形異步電動機(jī),僅在負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩很大的拖動裝置中,才考慮采用繞線式異步電動機(jī)。當(dāng)負(fù)載很平穩(wěn)、功率大且啟制動次數(shù)很少時(shí),采用同步電動機(jī)更為合理,這樣可充分發(fā)揮同步電動機(jī)效率高、功率因數(shù)高的優(yōu)點(diǎn),若通過調(diào)節(jié)激磁使它工作在過激情況下,還能提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。
1.確定調(diào)速方式
機(jī)械設(shè)備的調(diào)速方式一般可分為機(jī)械調(diào)速和電氣調(diào)速。前者是通過電動機(jī)驅(qū)動變速機(jī)構(gòu)或液壓裝置,對機(jī)床的主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動進(jìn)行調(diào)速。后者是采用直流電動機(jī)、交流電動機(jī)及步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng),以達(dá)到機(jī)床無級和自動調(diào)速的目的。
對一般無特殊調(diào)速指標(biāo)要求的機(jī)床,應(yīng)優(yōu)先采用三相籠形異步電動機(jī)作電力拖動。因?yàn)檫@類電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、維修方便,若配以適當(dāng)級數(shù)的齒輪變速箱或液壓調(diào)速系統(tǒng),便能滿足一般機(jī)床的調(diào)速要求。
當(dāng)調(diào)速范圍d=2~3、調(diào)速級數(shù)≤2~4時(shí),可采用雙速或多速籠形異步電動機(jī),從而簡化傳動機(jī)構(gòu),提高傳動效率,擴(kuò)大調(diào)速范圍;d<3且不要求平滑調(diào)速時(shí),可采用繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī),但只適用于短時(shí)負(fù)載和重復(fù)短時(shí)加載的場合;d=3~10,且要求平滑調(diào)速時(shí),在容量不大情況下,可采用帶滑差離合器的異步電動機(jī)拖動系統(tǒng),若需長期運(yùn)轉(zhuǎn)在低速,也可考慮采用晶閘管電源的直流拖動系統(tǒng);d=10~100時(shí),可采用發(fā)電機(jī)--電動機(jī)組系統(tǒng)或晶閘管電源的直流拖動系統(tǒng)。
2.傳動方式與負(fù)載特性相適應(yīng)
電動機(jī)調(diào)速性質(zhì)是指電動機(jī)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系:
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電動機(jī)的調(diào)速性質(zhì)應(yīng)與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)。以車床為例,其主軸運(yùn)動需恒功率傳動,進(jìn)給運(yùn)動則要求恒轉(zhuǎn)矩傳動。對于電動機(jī),若采用雙速鼠籠式異步電動機(jī)拖動,當(dāng)定子繞組由δ聯(lián)接改為yy接法時(shí),轉(zhuǎn)速由低速升為高速,功率變化不大,適用于恒功率傳動;由y聯(lián)接改為雙yy接法時(shí),電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變,適用于恒轉(zhuǎn)矩傳動。對于直流他激電動機(jī),改變電樞電壓調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,而改變激磁調(diào)速為恒功率調(diào)速。
若采用不對應(yīng)調(diào)速,即恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載采用恒功率調(diào)速或恒功率負(fù)載采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。都將使電動機(jī)額定功率增大d倍(d為調(diào)速范圍),且使部分轉(zhuǎn)矩不能得到充分利用。為此,在選擇調(diào)速方法時(shí),應(yīng)盡可能使它與負(fù)載性質(zhì)相同。
3.電機(jī)啟動、制動和正、反轉(zhuǎn)的要求
在機(jī)床的傳動控制中,采用電氣控制電動機(jī)起動、制動和正反轉(zhuǎn)是較為簡單的一種控制方式。對于—般較小容量的電動機(jī),其容量不超過供電變壓器容量的20%時(shí),一般可采用直接起動。
對于超過電網(wǎng)允許壓降的電動機(jī)起動或?qū)C(jī)床運(yùn)動部件產(chǎn)生過大的動態(tài)應(yīng)力的電動機(jī)起動,必須采取限制起動電流或起動轉(zhuǎn)矩的措施(參見)。常用的方法有:在定子電路中串入電阻或電抗,自耦變壓器降壓,y--δ起動和延邊三角形起動等。若在電網(wǎng)允許的壓降內(nèi),為提高電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩,有時(shí)可采取某些措施,如對繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串接對稱電阻的起動。
傳動電動機(jī)是否需要制動,要根據(jù)機(jī)床工作需要而定。若無持殊要求,一般采用反接制動,可使控制線路簡化。若要求制動過程平穩(wěn)、準(zhǔn)確,且不允許有反轉(zhuǎn)情況發(fā)生,則必須采取其它可靠的制動措施,如能耗制動、電磁制動器制動、錐形轉(zhuǎn)子電動機(jī)等。