Частотник для токарного станка

---

Улучшение функционала токарного станка

Современные способы регулирования скорости электродвигателя токарного станка позволяют с высокой точность задавать число оборотов. Наиболее хорошим решением является использование преобразователя частоты (ПЧ). Его стоимость в настоящее время значительно снизилась, что позволяет переоборудовать довольно старые станки.

 

Итак основной параметр, который предстоит регулировать — это частота вращения вала = число оборотов двигателя. Для задания частоты вращения достаточно задать частоту тока на выходе ПЧ. Конечно, это не значит, что вал двигателя будет вращаться с частотой тока ПЧ. Придется обратиться к паспортной табличке электродвигателя. На ней мы найдем число оборотов в минуту при частоте питающей сети 50 Гц. На примере ниже показан мотор с числом 1390 об/мин. Это значит, что у него 4 пары полюсов и неслабое скольжение — отставание частоты вращения ротора (1390) от частоты сетевого тока с учетом числа пар полюсов (1500).

 

Способы задания частоты в частотнике

В преобразователях частоты есть несколько вариантов задания частоты:

• Дискретного входа
  • 1 заданная частота (вкл/откл)
  • до 32 заданных частот (переключение)
• Аналоговое задание частоты с помощью:
  • выносного потенциометра (переменного резистора)
  • аналогового входа (ток, напряжение)
• Цифровой задание частоты с помощью интерфейса RS485, Ethernet
• С помощью импульсного входа (серия импульсов с требуемой частотой)

Наиболее предпочтительным для токарного станка являются методы задания оборотов с помощью выносного потенциометра (плавное изменения частоты вращения) и переключение на заданные частоты (до 32 вариантов скорости). Для наших целей рассмотрим серию современных частотников VF-AS3 TOSHIBA. Хотя для маломощных моторов вполне можно применить однофазные частотные преобразователи VF-nC3. Но если говорить об дополнительных функциях безопасности, то предпочтительным выбором будет серия именно VF-AS3.

На картинке ниже показаны варианты задания 31 скорости вращения вала токарного станка с помощью 5 дискретных входов. Конечно, для этого потребуется настроить преобразователь, но это делается не так долго. Обратитесь в сервисный центр к специалистам СПИК СЗМА для бесплатной консультации по этому вопросу. Эта компания является единственным официальным дилером TOSHIBA по России и СНГ, т.е. не продает «серых» частотников без гарантийной поддержки.

 

Подключение трехфазного частотника к однофазой сети.

Вы спросите — а как же быть, если есть только однофазная сеть 220 В, а частотный преобразователь рассчитан на подключение в трехфазной сети. Раскрою маленький секрет: практически все современные ПЧ сделаны с трехфазным входом. Все дело в настройках. Для питания частника от однофазной сети нужно использовать любые 2 входных клеммы. В этом случае трехфазный диодный мост Ларионова превращается в однофазный диодный мост (см. картинку).

 

Выпрямленное напряжение подается в звено постоянного тока ПЧ точно также, но с большими пульсациями. Это просто более «шумная» схема работы преобразователя. Конечно, на дисплее ПЧ отобразится ошибка о пониженном напряжении с звене постоянного тока. Благо, что для преобразователей частоты TOSHIBA всегда имеется такая возможность. Для отключения ошибок нам потребуется перенастроить параметры следующим образом:

1. Отключить параметр F608 Input phase loss trip
2. Понизить параметр F625 Undervoltage detection level
3. Понизить параметр F629 Regenerative power ridethrough level

Перезагрузим ПЧ и можно смело подключать двигатель токарного станка с преобразователю частоты. Будем внимательны в этом деле — обычно асинхронный двигатель требует соединения обмоток в треугольник (см. паспортную табличку), т.к. наш частотник теперь выдает напряжение 220 В.

При выборе частотника всегда нужно обращать внимание на его максимальный выходной ток. Это касается и трехфазного частотного преобразователя, запитанного от однофазной сети. Ведь ток обмоток, соединенных в треугольник выше в 1.7 раз по сравнению с током обмоток, соединенным в звезду. Для определения тока обмоток внимательно посмотрите паспортную табличку двигателя.

 

Надежная функция безопасности

Частотник VF-AS3 в стандартной комплектации имеет функцию безопасности STO (Safe Torque Off — снятие момента с вала электродвигателя), которая надежно отключает выходное напряжение ПЧ в аварийной ситуации.

Функция STO переводит двигатель в безопасное состояние без крутящего момента электродвигателя токарного станка и предотвращает ее случайный запуск.

• Соответствует стандарту безопасности IEC 61800-5-2, а также достигает уровня SIL3 в IEC 61508: 2010.
• Кроме того, в качестве опций доступны следующие функции безопасности:
  • SS1 (безопасный останов 1)
  • SOS (безопасный останов работы)
  • SS2 (безопасный останов 2)
  • SBC (Безопасное управление тормозом)
  • SLS (Безопасно ограниченная скорость)
  • SDI (Безопасное направление)

 

Механизм безопасного отключения двигателя заключается в аппаратном снятии напряжения с выходных клемм частотного преобразователя. При этом используются два независимых канала частотника VF-AS3: отключение драйверов (STOA) и отключение ШИМ-каналов инвертора (STOB). На представленной ниже схеме показано подключение аварийной кнопки к клеммам безопасного отключения привода. В случае появления разных значений сигналов (отключение одного из проводов) на входах STOA и STOB по времени больше 1 секунды произойдет срабатывание защиты.

 

Эта схема подключения применяется для конфигурации с одним приводом в соответствии с возможностями IEC 61508 SIL3, IEC 60204-1, категория останова 0 без защиты от перебоев питания или снижения напряжения и последующего вращения.

Пройти курс обучения функциональной безопасности  можно в компании СПИК СЗМА: https://szma.com/uslugi/obuchenie/.