羅克韋爾自動化 變頻器PF40在云南機床廠的應用

云南CY集團有限公司（原云南機床廠）始建于1961年，是中國機械工業(yè)重點骨干企業(yè)，國有控股機械制造大型企業(yè)，擁有自營進出口權(quán)，是中國西部地區(qū)規(guī)模最大的車床制造廠，年生產(chǎn)各式車床3500臺以上。10年來產(chǎn)品一直保持三分之二出口，產(chǎn)品遠銷北美、歐洲、澳洲、南非、北非、中東以及東南亞等77個國家和地區(qū)，連續(xù)7年出口創(chuàng)匯保持1000～1300萬美元，在中國機床行業(yè)出口業(yè)績中一直保持領(lǐng)先地位。在國內(nèi)和國際市場上有完備的分銷網(wǎng)絡及備品、備件、技術(shù)支持等售前售后服務體系。
　　　　該公司主導產(chǎn)品是CY系列臥式車床、數(shù)控車床、高速精密車床、大孔徑車床、仿型車床。近幾年大力發(fā)展了#20～#20mm全系列全功能數(shù)控車床，其主要產(chǎn)品被評為優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品，數(shù)控機床被評為全國用戶滿意度第一。產(chǎn)品已形成了5大類、234種規(guī)格，集機、電、液，高、中、低檔兼容，規(guī)格齊全的產(chǎn)品陣容，產(chǎn)品廣泛適用于機械、汽車、石化、兵器、紡織、船舶、航空、航天等多種行業(yè)需要。
　　該公司生產(chǎn)的機床主軸電機功率從5.5KW—15KW不等，電機為4極變頻電機，所有主軸電機均采用變頻調(diào)速代替原老式機床的齒輪變速箱，變頻器能在機床的調(diào)速范圍內(nèi)做到無級調(diào)速，其調(diào)速范圍遠遠高于原變速箱，可以根據(jù)所切削加工的對象任意調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速，現(xiàn)以7.5KW為列，對其調(diào)速過程進行說明。

從上圖可以看出，其主軸轉(zhuǎn)速從0-3000轉(zhuǎn)，1000r/min以下電機的輸出功率隨著轉(zhuǎn)速的下降而下降，1000-3000r/min為恒功率輸出，電機轉(zhuǎn)速4500r/min，根據(jù)電機轉(zhuǎn)速公式n=60f(1-s)/2p，所選電機為4極電機，在忽略轉(zhuǎn)差率s的情況下，要求變頻器輸出的最高頻率達150HZ。變頻器在50HZ—150HZ之間為恒功率調(diào)速，在50HZ以下電機的輸出功率成線性降低。
　　現(xiàn)在市場上通用的變頻器基本都能滿足該調(diào)速要求，但云機生產(chǎn)的變頻器主要以出口為主，面向全球市場，所以需考慮配套產(chǎn)品的可靠性、品牌性、和國際影響力等因數(shù)，經(jīng)過長時間的考察決定選用美國羅克韋爾旗下AB公司生產(chǎn)的PowerFlex40變頻器。
　　PowerFlex40變頻器設計緊奏、節(jié)省空間，給用戶提供了強大的電機速度控制功能，這樣的設計是為滿足全球OEM和最終用戶對靈活性、節(jié)省空間和使用方便的要求。該變頻器擁有150%過載可持續(xù)60s和200%過載可持續(xù)3s的過載保護能力，其PWM頻率可調(diào)節(jié)到16kHz，保證了電機運行時的低噪音。
　　由于機床主軸的加減速比較頻繁且加減速時間短，變頻器內(nèi)部制動電阻難以消耗掉制動過程中所產(chǎn)生的能量，故設置了外部制動電阻，其電阻值為60歐，1千瓦，變頻器本身已經(jīng)內(nèi)置制動單元。在變頻器運行前將電機名牌參數(shù)寫入相應參數(shù)組，設置變頻器為開環(huán)矢量控制，外部電阻制動，運行的最高頻率200HZ，設置加減速時間為1秒，變頻器停止方式設為斜坡停止，參數(shù)設置完成后投入運行，但在停機過程中經(jīng)常發(fā)生故障代碼為F5的故障，該故障為加減速禁止，直流母線電壓超高，參照說明把減速時間設為3秒該故障代碼繼續(xù)出現(xiàn)，通過計算分析外部制動電阻值和功率都足夠勝任制動需求，再仔細閱讀變頻器說明書，發(fā)現(xiàn)A082參數(shù)動態(tài)電阻的暫載率為5%，該參數(shù)是為了保護變頻器內(nèi)部制動電阻過熱的默認值，由于已經(jīng)采用外部制動電阻，所以可以將該值放大，將其設為20%，故障現(xiàn)象不在發(fā)生，再將減速時間設置為1秒，該故障代碼也不再發(fā)生，
　　當變頻器工作在60HZ-90HZ時電機噪聲增大，且伴有機械震動，大于90HZ時此現(xiàn)象消失。初步分析可能是因為該頻率段和電機有機械和電氣上的不匹配，再參照說明書，發(fā)現(xiàn)參數(shù)A127電機自整定沒有進行設置，將電機負載脫開，進行電機自整定，該過程變頻器會自動讀取電機參數(shù)，以建立和電機最匹配的控制模型，通過自整定后電機運行噪音大大減小，為了使變頻器的輸出波形更加平滑，將載波頻率設置為6K（默認為4K，最高為16K），此時電機運行非常平穩(wěn)，噪聲基本消失，云機對此非常滿意。準備在以后的使用中全部選用該款變頻器，以增強國際競爭力。
　　因此，從以上情況來看，推廣過程中只要注意客戶的具體要求和變頻器的一些參數(shù)設置，PF40變頻器在機床行業(yè)是完全可以勝任的。