CN209477987U

CN209477987U - 砂轮加工机床的磨轮60Hz以下恒转矩速度控制装置

Info

Publication number: CN209477987U
Application number: CN201920164871.5U
Authority: CN
Inventors: 李渊; 孙丽娟; 夏建磊; 申旭; 韩茜茜
Original assignee: Zhongyuan University of Technology
Current assignee: Zhongyuan University of Technology
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-10-11
Anticipated expiration: 2029-01-30

Abstract

本实用新型公开了一种砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，包括主电路和控制电路两部分，控制电路与主电路相连接；所述主电路包括三相交流电源、断路器QA0、升压变压器、断路器QA1、交流变频器和三相交流异步电动机；三相交流电源与断路器QA0的输入端相连接，断路器QA0的输出端与升压变压器的输入端相连接，升压变压器的输出端与断路器QA1的输入端相连接，断路器QA1的输出端与交流变频器相连接，交流变频器与三相交流异步电动机相连接；交流变频器与控制电路相连接。本实用新型能够满足生产工艺要求，实现恒转矩速度控制，提高磨轮转速，加快磨削速度，从而提高磨轮工作效率，降低砂轮的生产成本。

Description

砂轮加工机床的磨轮60Hz以下恒转矩速度控制装置

技术领域

本实用新型涉及变频调速技术领域，尤其涉及一种砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置。

背景技术

砂轮加工时，被加工的砂轮安装在加工机床的主轴上，作为磨削工具的磨轮安装在磨轮架上，直接由电动机带动。实践表明，磨轮转速在2900-3400转/分范围内砂轮光洁度好。国产50 Hz电动机，其额定转速为2900转/分，不符合要求；而根据砂轮的加工需要，磨轮的转速不仅需要高于2900转/分，而且需要适时改变，因此涉及到提高电动机转速及其调速问题。若选用50 Hz变频电动机，可以使转速达到3000转/分以上，但是在频率高于50 Hz时，只能采用恒功率调速方式，会使转矩减小，降低加工效率。因此，为实现方便、快捷、高效、高质量的砂轮加工过程，降低加工成本，提高加工效率，提出一种既满足砂轮加工要求，又可实现电动机恒转矩调速的装置具有实际意义。

发明内容

本实用新型提出了一种砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，解决了现有技术中电动机转速提高时转矩减小，降低加工效率的技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供的一种砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，包括主电路和控制电路两部分，控制电路与主电路相连接；所述主电路包括三相交流电源、断路器QA0、升压变压器、断路器QA1、交流变频器和三相交流异步电动机；所述三相交流电源与断路器QA0的输入端相连接，断路器QA0的输出端与升压变压器的输入端相连接，升压变压器的输入端与断路器QA1的输出端相连接，断路器QA1的输出端与交流变频器相连接，交流变频器与三相交流异步电动机相连接；交流变频器与控制电路相连接。

作为优选的技术方案，所述的三相交流电源的电压为380V、频率为50Hz；三相交流电源包括输出端子LA、输出端子LB和输出端子LC，输出端子LA、输出端子LB、输出端子LC分别与断路器QA0的输入端相连接。

作为优选的技术方案，所述的三相交流异步电动机的电压为460V、频率为60Hz。

作为优选的技术方案，所述的交流变频器包括输入端子、输出端子和保护接地端子，交流变频器的输入端子和断路器QA1的输出端相连接，交流变频器的输出端子与三相交流异步电动机相连接，交流变频器的保护接地端子与三相交流异步电动机的外壳相连接，升压变压器的N端与三相交流异步电动机的外壳相连接。

作为优选的技术方案，所述的交流变频器的输入端子包括输入端子L1、输入端子L2和输入端子L3，输入端子L1、输入端子L2、输入端子L3分别与断路器QA1的输出端相匹配；交流变频器的输出端子包括输出端子U、输出端子V和输出端子W，输出端子U、输出端子V、输出端子W分别与三相交流异步电动机相连接。

作为优选的技术方案，所述的控制电路包括正转开关、反转开关、停止开关和电位器，正转开关、反转开关和停止开关分别与交流变频器的数字输入端相连接，电位器与交流变频器的模拟设定端子相连接。

作为优选的技术方案，所述的正转开关的一端与交流变频器的端子DIN1相连接，正转开关的另一端与交流变频器的+24V端子相连接；反转开关的一端与交流变频器的端子DIN2相连接，反转开关的另一端与交流变频器的+24V端子相连接；停止开关的一端与交流变频器的端子DIN3相连接，停止开关的另一端与交流变频器的+24V端子相连接。

作为优选的技术方案，所述的电位器的一端与交流变频器的+10V端子相连接，电位器的另一端与交流变频器的模拟设定端子AIN1-相连接，交流变频器的模拟设定端子AIN1-与交流变频器的0V端子相连接，电位器的调节端子与交流变频器的模拟设定端子AIN1+相连接。

作为优选的技术方案，所述的控制电路中的正转开关和反转开关均为具有动合触点无自动复位的旋转开关，停止开关是具有动合触点无自动复位的拉拔开关，电位器输出频率给三相交流异步电动机提供运行频率。

作为优选的技术方案，一种砂轮加工机床的磨轮60Hz以下恒转矩速度控制装置的控制方法，其步骤如下：

（1）闭合断路器QA0和断路器QA1，通过升压变压器将三相交流电源电压从380 V升至460 V；

（2）升压变压器输出460V电压，交流变频器输出最大60 Hz电压，对三相交流异步电动机进行变频调速，三相交流异步电动机带动磨轮旋转；

（3）顺时针旋转正转开关，三相交流异步电动机正转运行，逆时针旋转正转开关，三相交流异步电动机停止；顺时针旋转反转开关，三相交流异步电动机反转，逆时针旋转反转开关，三相交流异步电动机停止；三相交流异步电动机工作异常时，拍一下停止开关，三相交流异步电动机按惯性自由停车；

（4）通过调节电位器改变其输出电压，使电位器电压在0~10V范围内变化，进而改变交流变频器的输出频率，最终实现对三相交流异步电动机的调速；设交流变频器的输出频率为f，三相交流异步电动机的转速n满足：

其中，s表示转差率，p表示电机极对数。

本技术方案能产生的有益效果：与50 Hz电动机相比，采用60 Hz三相交流异步电动机带动磨轮旋转，可增大磨轮转速，进而提高砂轮加工效率。应用交流变频器将我国电网50 Hz频率变为60 Hz，一方面满足了60 Hz三相交流异步电动机的正常运行条件，另一方面可保证三相交流异步电动机调速过程中转矩不变，实现了60 Hz三相交流异步电动机恒转矩调速，满足了砂轮加工不同的需要，保证了加工砂轮的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，包括主电路和控制电路两部分，控制电路与主电路相连接。主电路包括三相交流电源、断路器QA0、升压变压器TA1、断路器QA1、交流变频器TA2和三相交流异步电动机MA。所述三相交流电源与断路器QA0的输入端相连接，断路器QA0的输出端与升压变压器TA1的输入端相连接，升压变压器TA1的输出端与断路器QA1的输入端相连接，断路器QA1的输出端与交流变频器TA2的输入端相连接，交流变频器TA2的输出端与三相交流异步电动机MA相连接，交流变频器TA2与控制电路相连接。其中三相交流电源的电压为380 V，频率为50 Hz，三相交流电源的输出端子包括输出端子LA、输出端子LB、输出端子LC，输出端子LA、输出端子LB、输出端子LC分别与断路器QA0的输入端相连接；三相交流异步电动机MA的电压为460 V，频率为60 Hz。

控制电路包括正转开关SF1、反转开关SF2、停止开关SF3和电位器RA。正转开关SF1的一端与交流变频器TA2的端子DIN1相连接，正转开关SF1的另一端与交流变频器TA2的+24V端子相连接；反转开关SF2的一端与交流变频器TA2的端子DIN2相连接，反转开关SF2的另一端与交流变频器TA2的+24V端子相连接；停止开关SF3的一端与交流变频器TA2的端子DIN3相连接，停止开关SF3的另一端与交流变频器TA2的+24V端子相连接。电位器RA的一端与交流变频器TA2的+10 V端子相连接，电位器RA的另一端与交流变频器TA2的模拟设定端子AIN1-相连接，交流变频器TA2的模拟设定端子AIN1-与交流变频器TA2的0V端子相连接，电位器RA的调节端子与交流变频器TA2的模拟设定端子AIN1+相连接。模拟设定端子AIN1+和模拟设定端子AIN1-均为频率给定信号端子。正转开关SF1、反转开关SF2和停止开关SF3都是用来控制三相交流异步电动机MA的工作的，电位器RA的电压范围为0~10V，电位器RA的作用是调节交流变频器TA2的输出频率，对三相交流异步电动机MA进行调速。

交流变频器TA2主电路包括输入端子、输出端子和保护接地端子PE；输入端子包括输入端子L1、输入端子L2、输入端子L3；输入端子L1、输入端子L2、输入端子L3分别与升压变压器TA1的高电压端的三个输出端相连接，为交流变频器TA2提供标准电源；输出端子包括输出端子U、输出端子V、输出端子W；输出端子U、输出端子V、输出端子W分别与三相交流异步电动机MA的三个输入端相连接，为三相交流异步电动机MA提供变频变压电源；交流变频器TA2的保护接地端子PE与三相交流异步电动机MA的外壳相连接，升压变压器TA1的N端与三相交流异步电动机MA的外壳相连接。

控制电路中正转开关SF1和反转开关SF2均为具有动合触点但无自动复位的旋转开关，可以通过沿不同方向旋转控制三相交流异步电动机MA的正转、反转、停止正转、停止反转过程。停止开关SF3为具有动合触点但无自动复位的拉拔开关，当发生故障时，拍一下停止开关SF3三相交流异步电动机MA将按惯性自由停车。

一种砂轮加工机床的磨轮60Hz以下恒转矩速度控制装置的控制方法，首先通过断路器QA0和断路器QA1控制整个电路的通断，对电路起到保护作用。交流变频器TA2的输出电压随着频率变化而变化，一般情况下，交流变频器TA2的输出电压总是与输入电压一致；因此，通过升压变压器TA1将三相交流电源的电压从380 V升至460 V，使交流变频器TA2输出电压为460 V以满足60 Hz三相交流异步电动机MA工作需要；其步骤如下：

（1）闭合断路器QA0和断路器QA1，通过升压变压器TA1将三相交流电源电压从380V升至460 V；

（2）升压变压器TA1输出460V电压，交流变频器TA2输出最大60 Hz电压，对三相交流异步电动机MA进行变频调速，三相交流异步电动机MA带动磨轮旋转；

（3）顺时针旋转正转开关SF1，三相交流异步电动机MA正转运行，逆时针旋转正转开关SF1，三相交流异步电动机MA停止；顺时针旋转反转开关SF2，三相交流异步电动机MA反转，逆时针旋转反转开关SF2，三相交流异步电动机MA停止；三相交流异步电动机MA工作异常时，拍一下停止开关SF3，三相交流异步电动机MA按惯性自由停车；

（4）通过调节电位器RA改变其输出电压，使电位器RA电压在0~10V范围内变化，进而改变交流变频器TA2的输出频率，最终实现对三相交流异步电动机MA的调速；设交流变频器RA的输出频率为f，三相交流异步电动机MA的转速n满足：

其中，s表示转差率，p表示电机极对数。

使用方法：假定选择三相交流异步电动机MA型号为M1AA 80D 2，交流变频器TA2型号为MICROMASTER 440，如图1所示，此电路可实现三相交流异步电动机MA的正向运行、反向运行和调速的功能。根据功能要求，首先使用基本操作板BOP对交流变频器TA2编程并修改参数。运行方式选用V/F控制，频率设定值信号源选择模拟输入。将DIN1、DIN2、DIN3分别设置为正转运行、反转运行和停止，运行频率由电位器RA给定。三相交流异步电动机MA和交流变频器TA2间的机械和电气安装完毕后，将MICROMASTER 440的交流变频器TA2的频率设置开关DIP开关2扳到“ON”位置（DIP开关位于I/O板的下面），然后设定各参数。具体参数设定如表1和表2所示。

表1是设置三相交流异步电动机MA参数表，其中电动机的额定电压为460 V；电动机的额定电流为4.1 A；电动机的额定功率为3 hp；电动机的额定频率为60 Hz；电动机的额定转速为3465 r/min。表2是控制端口开关操作控制参数，其中用户访问级的设置，当设置为1时，表示用户访问级为标准级，当设置为2时，表示用户访问级为扩展级；数字输入端1接通正转开关，设置为1，断开即停止；数字输入端2接通反转开关，设置为2，断开即停止；按惯性自由停车，设置为3；频率设定值选择为“模拟输入”，设置为2；电动机运行的最低频率为0；电动机运行的最高频率为60 Hz。

参数设定完毕后，首先接通外部三相交流电源，闭合断路器QA0、断路器QA1，整个电路通电，然后就可以通过交流变频器TA2对三相交流异步电动机MA的运行方式及运行速度进行控制。当需要三相交流异步电动机MA正转运行时，则顺时针方向旋转正转开关SF1，三相交流异步电动机MA开始正转，如需停止三相交流异步电动机MA正转过程，则逆时针方向旋转正转开关SF1，停止三相交流异步电动机MA正转过程。当需要三相交流异步电动机MA反转运行时，则顺时针方向旋转反转开关SF2，三相交流异步电动机MA开始反转，如需停止三相交流异步电动机MA反转过程，则逆时针方向旋转反转开关SF2，停止三相交流异步电动机MA反转过程。在三相交流异步电动机MA运行过程中，若发生故障，立即拍一下停止开关SF3，三相交流异步电动机MA将按惯性自由停车。

表1 设置三相交流异步电动机MA参数表

表2 控制端口开关操作控制参数

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，包括主电路和控制电路两部分，控制电路与主电路相连接；所述主电路包括三相交流电源、断路器QA0、升压变压器、断路器QA1、交流变频器和三相交流异步电动机；所述三相交流电源与断路器QA0的输入端相连接，断路器QA0的输出端与升压变压器的输入端相连接，升压变压器的输出端与断路器QA1的输入端相连接，断路器QA1的输出端与交流变频器相连接，交流变频器与三相交流异步电动机相连接；交流变频器与控制电路相连接。

2.根据权利要求1所述的砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，所述三相交流电源的电压为380V、频率为50Hz；三相交流电源包括输出端子LA、输出端子LB和输出端子LC，输出端子LA、输出端子LB、输出端子LC分别与断路器QA0的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述的砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，所述三相交流异步电动机的电压为460V、频率为60Hz。

4.根据权利要求1所述的砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，所述交流变频器包括输入端子、输出端子和保护接地端子，交流变频器的输入端子和断路器QA1的输出端相连接，交流变频器的输出端子与三相交流异步电动机相连接，交流变频器的保护接地端子与三相交流异步电动机的外壳相连接，升压变压器的N端与三相交流异步电动机的外壳相连接。

5.根据权利要求4所述的砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，所述交流变频器的输入端子包括输入端子L1、输入端子L2和输入端子L3，输入端子L1、输入端子L2、输入端子L3分别与断路器QA1的输出端相匹配；交流变频器的输出端子包括输出端子U、输出端子V和输出端子W，输出端子U、输出端子V、输出端子W分别与三相交流异步电动机相连接。

6.根据权利要求1所述的砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，所述控制电路包括正转开关、反转开关、停止开关和电位器；正转开关、反转开关和停止开关分别与交流变频器的数字输入端相连接，电位器与交流变频器的模拟设定端子相连接。

7.根据权利要求6所述的砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，所述正转开关的一端与交流变频器的端子DIN1相连接，正转开关的另一端与交流变频器的+24V端子相连接；反转开关的一端与交流变频器的端子DIN2相连接，反转开关的另一端与交流变频器的+24V端子相连接；停止开关的一端与交流变频器的端子DIN3相连接，停止开关的另一端与交流变频器的+24V端子相连接。

8.根据权利要求6所述的砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，所述电位器的一端与交流变频器的+10V端子相连接，电位器的另一端与交流变频器的模拟设定端子AIN1-相连接，交流变频器的模拟设定端子AIN1-与交流变频器的0V端子相连接，电位器的调节端与交流变频器的模拟设定端子AIN1+相连接。

9.根据权利要求1所述的砂轮加工机床的磨轮60 Hz以下恒转矩速度控制装置，其特征在于，所述控制电路中的正转开关和反转开关均为具有动合触点无自动复位的旋转开关，停止开关是具有动合触点无自动复位的拉拔开关。