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1、模块六 模拟主轴的调试项目一 变频器的调试任务1变频器的硬件连接i知识点：变频调速器的基本构成及工作原理变频调各端子的功能技能点：能根据交流变频调速器的接线图，能进行线路的连接与调试、任务引入数控机床上主轴系统的变频器接线图，如图6-1 所示，认请变频器上主接线端子的功能，试联接主线路。NFB MC3相交流电源乞外部晶体管公共端直流24Y电源 接点输入公共源型）OPC变频器电机吾接地提高功率因数用 直流电抗器 （FR-BEL：选件）高速请注意端子PC-SD间 不要短路。正转启动 反转启动短路片：连接FRBEL 时，请 卸去1出短踣片。STR *5RH *5:多段速度选择 （+）口模拟信号输出；
2、（DC0-5V）4使用电流输入频率设定信号时，Pr. 60Pr. 63 （输入端子功能选 择）的某一个设定为4,端子RH, RM, RL, STR的某一个请分配为AU（电流输入选择），请将AU信图（6-厨主回路端子RS-485 *1 接口三菱变频器接线图接地接地线尺寸：2mmO控制回路输入端子控制回路输出端子64二、任务分析数控机床主轴的速度是由电压频率变换器（即变频器）实现的。什么是变频器？变频 器是由哪几部分组成？主接线端子有哪些功能？下面我们就对这些问题进行讲解。三、相关知识1、变频电源的应用 变频器即电压频率变换器，是一种将固定频率的交流电变换成频率、电压连续可 调的交流电，以供给电动
3、机运转的电源装置。交流电动机变频调速与控制技术已经在机 床、纺织、印刷、造纸、冶金、矿山以及工程机械等各个领域得到了广泛应用，因此提供 进口和国产变频电源产品的单位已经十分普遍。中小功率变频电源产品由于运行时其散热表面的温度可高达90C,所以大多数要求壁 挂立式安装，并在机壳内配有冷却风扇以保证热量得到充分的散发。在电气柜中应注意给 变频电源的两侧及后部留出足够空间,而且在它的上部不应安排容易受人影响的器件。多 台变频电源安装在一起时要尽量避免竖排安装,如必须竖排则要在两层间配备隔热板。变 频电源工作的环境温度不准超过50C。2. 变频电源的基本接线小功率变频电源产品的外形如图6-2 所示。一
4、般三相输入、三相输出变频电源的基本 电气接线原理图如图 6-3 所示。在图6-3中，主电路接入口 R、S、T处应按常规动力线路的要求预先串接符合该电动 机功率容量的空气断路器和交流接触器,以便对电动机工作电路进行正常的控制和保护。 经过变频后的三相动力接出口为U、V、W,在它们和电动机之间可安排热继电器以防止电 动机过长时间过载或单相运行等问题。电动机的转向仍然靠外部的线头换相来确定或控 制。B1、 B2 用来连接外部制动电阻，改变制动电阻值的大小可调节制动的程度。工作频率的模拟输入端为2和5,模拟量地端AGND为零电位点。电压或电流模拟方式 的选择一般通过这些端口的内部跳线来确定。电压模拟输
5、入也可以从外部接入电位器实现 （有的变频电源将此环节设定在内部），电位器的参考电压从REF端获取。工作频率档位的数字输入由D3、D4、D5的三位二进制数设定，“000”认定为模拟控 制方式。另外三个数字端可分别控制电动机电源的起动、停止，起动及制动过程的加、减 速时间选定等功能。数字量的参考电位点是DGNDo一般变频电源都提供模拟电流输出端10和数字频率输出端F0,便于建立外部的控制系统。如需要电压输出可外接频压转换环节获得。继电器输出KM1和KM2可对外表述诸如 变频电源有无故障、电动机是否在运转、各种运转参数是否超过规定极限、工作频率是否 符合给定数据等种种状态，便于整个系统的协调和正常运
6、行。通讯接口可以选择是否将该变频电源作为某个大系统的终端设备，它们的通讯协议一 般由变频电源厂商规定，不可改变。为保证变频电源的正常工作，其外壳PE应可靠地接入大地零电位。所有与信号相关的接线群都要有屏蔽接点 SCR。图 6-2 变频电源外形继电器输出1图 6-3 变频电源基本接线原理图3 3变频电源基本接线原理图1B1B2:iRujSvjTYWI SCRT1SCR 1 All A12订refS21AGND1IOFOKJf AGND+24ViV1 D2I D3(D4 D5ID6PEDGND继电器输出13. 变频器主接线端子的介绍主接线端子是变频器与电源及电动机连接的接线端子。(1)主接线端子的
7、示意图主接线端子的示意图如图6-4 所示。R S T - + B1 B2 U V W图图6-45-主2接主线接端子线的端示子意的图示意图(2)主接线端子的功能主接线端子的功能见表6-1。表 6-1 主回路端子的功能表目的使用端子主回路电源输入R、S、T变频器输出U、V、W直流电源输入一、+直流电抗器连接+、B1（去掉短接片）制动电阻连接B1、B2接地4. 变频器的构成目前，通用变频器几乎都是交一直一交型变频器，因此本节以交一直一交电压型变频 器为例，讲述变频器的基本构成。变频器由主电路和控制电路组成如图6-5所示。主电路电压型交一直一交变频器的主电路由整流电路、中间直流电路和逆变器电路三部分组
8、 成。主电路的基本结构如图6-6所示运行指令图3 5变频器的基本构成（2）控制电路控制电路的基本结构如图6-7所示，它主要由电源板、主控板、键盘与显示板、 外接控制电路等构成。主控板是变频器运 行的控制中心，其主要功能如下。1）接受从键盘输入的各种信号。2）接受从外部控制电路输入的各种信号。3）接受内部的采样信号，如主电路中 电压与电流的采样信号、各部分温度的采样信号、各逆变管工作状态的采样信号等。4）完成SPWM调制，将接受的各种信号进行判断和综合运算，产生相应的SPWM调制指 令，并分配给各逆变管的驱动电路。5）发出显示信号，向显示板和显示屏发出各种显示信号。6）发出保护指令，变频器必须根
9、据各种采样信号随时判断其工作是否正常，一旦发现 异常工况，必须发出保护指令进行保护。7）向外电路发出控制信号及显示信号，如正常运行信号、频率到达信号、故障信号等。D4 D5 D6D10D11HLD0Q4D0Q6C2 R2图6-6电压型交一直一交变频器主电路的基本结构。图3-6 电压型交-直-交变频器主电路的基本结构显示/键盘键1盘.显四、任务实施D0Q2控制输入接线板采1样驱动逆变模块主控板示/键盘逆变模块测量控制驱动采样显示键盘定制 给控 控制输入接线板736-图 图控制输出接线板1. MCCB接线用断路器图3-7通用变频器的控制框图在电源与输入端子之间，先插入适合变频器功率的接线用断路器。
10、MCCB 的时间特性要充分考虑变频器的过热保护的时间特性，一般为达到额定输出电流HNC 2 1的 150%、且超过 1 分钟。 HNC2 1XS9XS9S IEMEN S L1Micromaster三柏丫SIEMENSLi三相 L2A INM+ic romaster 4L40 系列变频器电 源4 40系列变3频器L3L输 入输 可以通过断开MC断开主回路电源dgN电机自由滑行停止，但频繁地开/闭会引起变频 器故障。MC的容量常选为变频器额定电流的1.52倍。主轴反转 DIN25运主轴于大惯性负载6、2. MC 电磁接触器OUT214O U T2A IN+1 43XS20XS 20 9921在制
11、动力矩不能满足要求时使1251用3. R 制动电阻15112 4V报警18281520报警1118频繁制动或快速刹车的情况。VV1MUUWWVVWW681M4接地线的设置接地端子，务必接地。5. AC电抗器或DC电抗器连接大功率（600KVA以上）的电源变压器场合时，会有进线电解电容的切换，切换将有 很大的峰值电流流入输入电源回路而损坏整流部分元气件的可能。为避免这样的情况产 生，一般在变频器的输入侧接入AC电抗器或者在DC电抗器端子上安装DC电抗器。接入 电抗器后也有改善功率因数的效果，同时除去从电源线入侵变频器的噪声，也可以降低从 变频器流出的噪声，提高抗干扰能力。6. 主回路输出侧的接线
12、变频器与电机的接线如图6-8 所示。绝对禁止将输入电源接入输出端子、将输出端子 短路和接地。7. 漏电开关的安装 由于变频器的输出是高频脉冲波，应安装漏电开关，漏电开关请选用变频器专用的漏电开关（动作电流在30MA以上）。选择通用的漏电开关时，其开关的动作电流在200MA以 上。图 6-8 主回路的接线接地 端子五、知识链接对交流电机实现变频调速的装置称为变频调速器，其功能是将电网提供的电压与频率 固定不变的交流电变换为可变电压和频率 VVVF（Variable Voltage Variable Frequency） 的交流电，实现对电机的无级调速。1. 变频器的分类 目前国内外变频器的种类很
13、多，其分类见表6-2。分类方法按变换环节分类按电 压的 调制 方式 分类按滤波方式分类按输 入电 源的 相数 分类按控制方式分类交一直一交变频器交一交变频器PAM（脉幅调制）PWM（脉宽调制）电压型变频器电流型变频器三进三出变频器单进三出变频器U/f控制变频器转差频率控制变频器矢量控制方式变频器交一直一交变频器首先将频率固定的交流电整流成直流电，经过滤波，再将 平滑的直流电逆变成频率连续可调的交流电。由于把直流电逆变成交流电的环 节较易控制，因此在频率的调节范围内，以及改善频率后电动机的特性等方面 都有明显的优势，目前，此种变频器已得到普及交一交变频器把频率固定的交流电直接变换成频率连续可调的交流电。其主 要优点是没有中间环节，故变换效率高。它主要用于低速大容量的拖动系统中PAM （Pulse Amplitude Modulation的简称）是通过调节输出脉冲的幅值来 调节输出电压的一种方式，在调节过程中，逆变器负责调频，相控整
