在軸承的外圈溝道加工中往往使用雙頭磨床,一個頭用于粗加工,一個頭用于精加工。與兩個頭相對應的兩根電主軸具有相同的額定電壓和額定頻率,但使用不同的外徑沙輪,這也要求驅動電源應有足夠的容量余度,不但能拖動單頭,而且也能拖動雙頭。由于冷卻水的使用,使得電主軸處于非常潮濕的環境,極易發出一相對地短路現象。這就要求其驅動電源能靈敏地檢測短路現象的發生并實施有效的保護措施。既不能燒壞電主軸的繞組,也不能燒壞驅動電源的主開關模塊。此外,電主軸的驅動電源還要求具有一定的輸出頻率穩定性,最理想的情況是能實現磨削線速度,以得到高質量的軸承套圈加工效果。新型高頻變頻器的組成及工作成果由單片機80C196和專用脈寬調制集成電路MA818實現的變頻調速系統框圖,可分為主電路、控制電路、驅動電路、保護電路和接口電路。其中主電路由三相全波整流器儲能電容器,充電電阻和IGBT功率模塊組成。
驅動電路采用厚膜驅動模塊EXB841,保護電路實現過流保護、過熱保護、過載保護、過壓保護、欠壓保護以及對地短路保護。接口電路由五只按鍵和五位八段LED顯示器組成,完成變頻器的啟停控制和各種參數設置。三相380伏的交流電壓經過可控整流橋變成514V直流電壓送至直流環節。由IGBT開關元件組成的逆變橋在SPWM方式控制下,產生三相變壓變頻的交流輸出。中間直流環節由大容量的電解電容作能量緩沖,大電容初始充電由電阻限流充電結束后,由繼電器將電阻短接,以減少能量損耗。為了保護變頻系統中功率元件的安全,采取了如下幾種保護:
(1)觸發過流保護驅動電路EXB841能夠通過外接的快速二極管檢測IGBT的通態壓降,如果通態壓降過高EXB841會對IGBT實行軟關斷,并送出低電平的保護狀態指標。
(2)過熱保護在IGBT的散熱器上安裝溫度繼電器,動作點選為80e。
(3)過載保護由霍耳傳感器檢測直流回路電流,電流超過所設定的額定值后開始積分,積分達到滿載時產生過載保護信號輸出。
(4)過壓保護用電阻分壓器對直流電壓取樣與設定值比較后輸出過壓動作信號。
(5)欠壓保護由信號變壓器對變流電壓取樣,與設定值比較后輸出欠壓動作信號。
(6)對地短路保護由變頻器送往電機的三相輸出線中的電流會在發生對地短路時出現嚴重的不平衡,據此可斷定對地短路現象的發生與否,若發生對地短路則迅速停止輸出。
應用效果及節能效果分析新型高頻變頻器在哈爾濱軸承集團公司成品一分廠進行了一年多的生產運行考核,對其輸出波形,電機的電磁噪聲和節能效果進行了測試。為了對新型高頻變頻器的節能情況作出正確鑒定,我們應用高精度測試儀表ND8310(英國產),對該頻器與正在使用的JBD3型變頻器以及中頻發電機組在同類型號的磨床加工同類型的產品,在同樣工序情況下進行了能量平衡測試。分別其電壓、空載功率、負載功率、負載電流及電能消耗量。由單片機和專用脈寬調制集成電路實現的新型高頻變頻器無論從輸出波形,電機運轉噪聲還是從節能效果上看都具有非常好的指標,表明了其優良的性能完全能滿足軸承加工行業對驅動電源提出的新要求,是理想的更新換代產品。
(審核編輯: 智匯李)
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