罗克韦尔自动化 变频器PF40在云南机床厂的应用

云南CY集团有限公司（原云南机床厂）始建于1961年，是中国机械工业重点骨干企业，国有控股机械制造大型企业，拥有自营进出口权，是中国西部地区规模最大的车床制造厂，年生产各式车床3500台以上。10年来产品一直保持三分之二出口，产品远销北美、欧洲、澳洲、南非、北非、中东以及东南亚等77个国家和地区，连续7年出口创汇保持1000～1300万美元，在中国机床行业出口业绩中一直保持领先地位。在国内和国际市场上有完备的分销网络及备品、备件、技术支持等售前售后服务体系。
　　　　该公司主导产品是CY系列卧式车床、数控车床、高速精密车床、大孔径车床、仿型车床。近几年大力发展了#20～#20mm全系列全功能数控车床，其主要产品被评为优质名牌产品，数控机床被评为全国用户满意度第一。产品已形成了5大类、234种规格，集机、电、液，高、中、低档兼容，规格齐全的产品阵容，产品广泛适用于机械、汽车、石化、兵器、纺织、船舶、航空、航天等多种行业需要。
　　该公司生产的机床主轴电机功率从5.5KW—15KW不等，电机为4极变频电机，所有主轴电机均采用变频调速代替原老式机床的齿轮变速箱，变频器能在机床的调速范围内做到无级调速，其调速范围远远高于原变速箱，可以根据所切削加工的对象任意调整主轴转速，现以7.5KW为列，对其调速过程进行说明。

从上图可以看出，其主轴转速从0-3000转，1000r/min以下电机的输出功率随着转速的下降而下降，1000-3000r/min为恒功率输出，电机转速4500r/min，根据电机转速公式n=60f(1-s)/2p，所选电机为4极电机，在忽略转差率s的情况下，要求变频器输出的最高频率达150HZ。变频器在50HZ—150HZ之间为恒功率调速，在50HZ以下电机的输出功率成线性降低。
　　现在市场上通用的变频器基本都能满足该调速要求，但云机生产的变频器主要以出口为主，面向全球市场，所以需考虑配套产品的可靠性、品牌性、和国际影响力等因数，经过长时间的考察决定选用美国罗克韦尔旗下AB公司生产的PowerFlex40变频器。
　　PowerFlex40变频器设计紧奏、节省空间，给用户提供了强大的电机速度控制功能，这样的设计是为满足全球OEM和最终用户对灵活性、节省空间和使用方便的要求。该变频器拥有150%过载可持续60s和200%过载可持续3s的过载保护能力，其PWM频率可调节到16kHz，保证了电机运行时的低噪音。
　　由于机床主轴的加减速比较频繁且加减速时间短，变频器内部制动电阻难以消耗掉制动过程中所产生的能量，故设置了外部制动电阻，其电阻值为60欧，1千瓦，变频器本身已经内置制动单元。在变频器运行前将电机名牌参数写入相应参数组，设置变频器为开环矢量控制，外部电阻制动，运行的最高频率200HZ，设置加减速时间为1秒，变频器停止方式设为斜坡停止，参数设置完成后投入运行，但在停机过程中经常发生故障代码为F5的故障，该故障为加减速禁止，直流母线电压超高，参照说明把减速时间设为3秒该故障代码继续出现，通过计算分析外部制动电阻值和功率都足够胜任制动需求，再仔细阅读变频器说明书，发现A082参数动态电阻的暂载率为5%，该参数是为了保护变频器内部制动电阻过热的默认值，由于已经采用外部制动电阻，所以可以将该值放大，将其设为20%，故障现象不在发生，再将减速时间设置为1秒，该故障代码也不再发生，
　　当变频器工作在60HZ-90HZ时电机噪声增大，且伴有机械震动，大于90HZ时此现象消失。初步分析可能是因为该频率段和电机有机械和电气上的不匹配，再参照说明书，发现参数A127电机自整定没有进行设置，将电机负载脱开，进行电机自整定，该过程变频器会自动读取电机参数，以建立和电机最匹配的控制模型，通过自整定后电机运行噪音大大减小，为了使变频器的输出波形更加平滑，将载波频率设置为6K（默认为4K，最高为16K），此时电机运行非常平稳，噪声基本消失，云机对此非常满意。准备在以后的使用中全部选用该款变频器，以增强国际竞争力。
　　因此，从以上情况来看，推广过程中只要注意客户的具体要求和变频器的一些参数设置，PF40变频器在机床行业是完全可以胜任的。