《數(shù)控機床電氣裝調(diào)技術(shù)》課件-項目三任務(wù)一 變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試

項目三主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)一變頻主軸電路的安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)1．能說出數(shù)控機床變頻主軸的工作原理；2．學(xué)會變頻主軸的連接方法；3．能正確對變頻主軸進(jìn)行參數(shù)設(shè)置與調(diào)整。任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀任務(wù)布置任務(wù)要求

根據(jù)變頻主軸電路電氣原理圖，如圖3-1所示，完成變頻主軸電路的安裝，并對變頻主軸功能進(jìn)行調(diào)試。元件及工量具準(zhǔn)備:詳見表3-1工時：4序號電氣代號名稱和用途型號數(shù)量1QS空氣開關(guān)DZ4732/3P1只/組2QS空氣開關(guān)DZ4715/3P1只/組3QS空氣開關(guān)DZ4710/2P1只/組4QS空氣開關(guān)DZ475/1P1只/組5QS空氣開關(guān)DZ473/1P1只/組6KM接觸器西門子3TB4022-0X220V1只/組7變頻器FR-D740-3.7K-CHT1只/組8TC變壓器JBK31只/組9KA小型中間繼電器JQX/MY2DC24V2/組10KA小型中間繼電器JQX/MY4DC24V1/組11A1開關(guān)電源S-145-241/組12A2I/O轉(zhuǎn)接板1/組13XT接線端子TD15/組14導(dǎo)線黑色21卷/組15導(dǎo)線紅色/藍(lán)色2各1卷/組16導(dǎo)線黃綠雙色21卷/組17端子U形冷壓端子1-3/2-4各1袋/組18端子針形冷壓端子7508/1508各1袋/組19卡軌金屬卡槽接觸器、斷路器等配合/組20號碼管號碼管1.5/組21剝線鉗1只/組22壓線鉗1只/組23斜口鉗1只/組24一字螺絲刀1.5/2.5/各1只/組25十字螺絲刀2.5/各1只/組26數(shù)字萬用表1只/組27絕緣膠布1圈/組28記號筆1只/組29扎帶20根/組項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀任務(wù)布置任務(wù)要求任務(wù)要求：1．根據(jù)圖紙要求，正確選擇元器件，并安裝到安裝接線板上；2．所有元器件連接應(yīng)與電氣圖紙一致；3．元器件布置、布線應(yīng)合理規(guī)范；4．導(dǎo)線線徑和顏色應(yīng)符合圖紙要求；5．正確選用冷壓端頭，端頭壓接規(guī)范、牢固可靠；6．導(dǎo)線與元器件連接處需穿號碼管，號碼管的標(biāo)號應(yīng)清晰規(guī)范與圖紙一致；7.能夠根據(jù)變頻器說明書對變頻主軸進(jìn)行功能調(diào)試。任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀任務(wù)評價數(shù)控車床操作評分標(biāo)準(zhǔn)序號項目技術(shù)要求配分評分標(biāo)準(zhǔn)自評互評教師評分1電氣元件選擇與檢測正確選擇電氣元件對電氣元件質(zhì)量進(jìn)行檢驗10元件選擇不正確，每個扣1分；元件錯檢或漏檢，每個扣1分2電氣元件布局與安裝按照圖紙要求，正確利用工具安裝電氣元件，要求元件布局合理，安裝準(zhǔn)確、牢固10元件布局不合理，每個扣1分元件安裝不牢固，每個扣1分安裝時漏裝螺釘，每個扣1分3工量具使用及保護工量具規(guī)范使用，不能損壞，擺放整齊10儀器儀表使用不規(guī)范，扣5分；儀器儀表損壞，扣5分工具、器材擺放凌亂，扣3分；4布線接線正確，導(dǎo)線兩端套編碼管，壓端子；端子連接牢靠；同方向連線進(jìn)行綁扎時，線路應(yīng)清晰不凌亂，無錯接和漏接現(xiàn)象30不按電路圖接線，每處扣3分；接點松動、露銅過長，每處扣2分；損傷導(dǎo)線絕緣或線芯，每根扣1分；錯接漏接，每根扣2分；漏裝或套錯編碼套管，每處扣1分5功能檢測主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)功能正常主軸轉(zhuǎn)速誤差在10%以內(nèi)20正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)功能一項不正?？?分轉(zhuǎn)速超差扣5分其他1清點元器件5未清點實訓(xùn)設(shè)備及耗材，扣2分；

2團隊合作5分工不明確，成員不積極參與，酌情扣分3文明生產(chǎn)5沒有穿戴防護用品、帶電操作等違反安全文明生產(chǎn)規(guī)程，不得分4環(huán)境衛(wèi)生5衛(wèi)生不到位不得分總分100總分100任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀FANUC數(shù)控系統(tǒng)主軸控制主要有兩大類：一類是系統(tǒng)輸出模擬量控制，稱為模擬主軸控制；另一類是系統(tǒng)輸出串行數(shù)據(jù)控制，稱為串行主軸控制。模擬主軸控制指FANUC數(shù)控系統(tǒng)輸出模擬電壓控制主軸，模擬電壓范圍為0～±10V。主軸電機一般選用普通異步電機或變頻電機，常用的主軸調(diào)速器是變頻器，主軸調(diào)速器控制的主軸電機驅(qū)動，實現(xiàn)主軸的啟動、停止、正/反轉(zhuǎn)以及調(diào)速等。

變頻主軸電路的線路連接主要圍繞變頻器進(jìn)行，分主電路、控制電路兩部分。任務(wù)中變頻器為3相400V的三菱通用型變頻器，型號為FR-D740-3.7K-CHT，電機輸出功率為3.7KW。任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀1.變頻器主電路分析任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀1.變頻器主電路分析任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀1.變頻器主電路分析

變頻器電源可以采用單相電源輸入，也可以采用3相電源輸入。電源線連接至R/L1，S/L2，T/L3，不需要考慮相序。特別注意不要錯接至U、V、W，否則會損壞變頻器。任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀1.變頻器主電路分析

在端子+和PR間連接選購的制動電阻器（FR-ABR、MRS），建議使用○形端子。

為防止再生制動器用晶體管損壞時制動電阻器（MRS）、高頻度用制動電阻器（FR-ABR）過熱燒損，建議使用通過熱敏繼電器切斷變頻器一次側(cè)電源的電路。任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀2.變頻器控制電路分析任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀2.變頻器控制電路分析

（1）變頻主軸轉(zhuǎn)速控制

電機的轉(zhuǎn)速由變頻器U、V、W輸出電源頻率決定，遵循轉(zhuǎn)速公式：n＝60f/P（n＝轉(zhuǎn)速，f＝電源頻率，P＝磁極對數(shù)），從上述公式可以看出，當(dāng)變頻器輸出電源的頻率f越高，電機轉(zhuǎn)速n就越大，成正比關(guān)系。而變頻器的輸出電源的頻率f，由端子2、5之間的模擬電壓決定。

（2）變頻主軸轉(zhuǎn)向控制

當(dāng)KA1觸點閉合，STF和SD之間導(dǎo)通，向變頻器發(fā)出正轉(zhuǎn)信號；當(dāng)KA2觸點閉合，STR和SD之間導(dǎo)通，向變頻器發(fā)出反轉(zhuǎn)信號。任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀2.變頻器控制電路分析

控制電路接線時要剝開電線外皮，使用針形端子接線。電線外皮的剝開長度約10mm，外皮剝開過長會有與相鄰導(dǎo)線發(fā)生短路的危險。剝開過短電線可能會脫落，如圖3-6所示。使用針形端子時，如圖3-7所示，銅線露出約0～0.5mm。任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試圖3-6電線剝皮

圖3-7針形端子任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀

針形端子壓制時不得破損、變形，不得出電線未進(jìn)入殼體的現(xiàn)象，如圖3-8所示。任務(wù)分析任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試圖3-8針形端子壓制時的常見錯誤任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價任務(wù)分析安全提醒知識儲備拓展閱讀1.接線時必須關(guān)閉設(shè)備總電源，確保操作安全，接線完成并確認(rèn)無誤后，方可通電調(diào)試。2.當(dāng)通電或正在運行時，不要打開變頻器前蓋板，以免發(fā)生觸電事故。在前蓋板或配線蓋板打開的情況下嚴(yán)禁運行機器。3.變頻器斷開電源后，不要立即進(jìn)行接線或檢查，要確認(rèn)操作面板上的顯示消失，并用萬用表等檢測剩余電壓為為0后，方可以進(jìn)行。4.變頻器運行會產(chǎn)生高溫，要注意避讓，以免燙傷。5.禁止拉拽電纜線，禁止用電纜線承載重物或被鉗壓，以免損傷電纜線引起漏電觸電事故。6.禁止用濕手觸碰相關(guān)旋鈕、開關(guān)及電路板等。任務(wù)分析安全提醒任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價知識儲備安全提醒任務(wù)分析拓展閱讀變頻器分類三菱變頻器

一、變頻器分類

變頻器的種類繁多，常用的有以下五種分類方法。1.按變換環(huán)節(jié)分類可以分為交-交直接變頻器和交-直-交間接變頻器。

（1）交-交直接變頻器

交-交直接變頻器是一種把頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源的裝置。

（2）交-直-交間接變頻器

交-直-交間接變頻器是先將工頻交流電源通過整流器變換成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電。

項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價知識儲備安全提醒任務(wù)分析拓展閱讀變頻器分類三菱變頻器

一、變頻器分類2.按直流電源的性質(zhì)分類

當(dāng)逆變器輸出側(cè)的負(fù)載為交流電動機時，在負(fù)載和直流電源之間將有無功功率的交換。用于緩沖無功功率的中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件可以是電容或是電感，據(jù)此，變頻器分成電流型變頻器和電壓型變頻器兩大類。3.按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分：脈沖幅值調(diào)制(PAM)方式和脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式。PAM需要同時調(diào)節(jié)兩個部分：整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足一定的關(guān)系，故其控制電路比較復(fù)雜。PWM技術(shù)用于變頻器的控制，可以改善變頻器的輸出波形，降低電動機的諧波損耗，并減小轉(zhuǎn)矩脈動。目前幾乎所有的變頻裝置都采用PWM技術(shù)。

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一、變頻器分類4.按變頻控制方式可以分4類：U/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器、矢量控制變頻器和直接轉(zhuǎn)矩變頻器。5.按用途分類可以分成通用變頻器和專用變頻器兩類。通用變頻器的特點就是其通用性，它適用于對調(diào)速性能沒有嚴(yán)格要求的場合，隨著變頻技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，通用變頻器發(fā)展為以節(jié)能運行為主要目的的風(fēng)機、泵類等平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載使用的平方轉(zhuǎn)矩變頻器和以普通恒轉(zhuǎn)矩機械為主要控制對象的恒轉(zhuǎn)矩變頻器。專用變頻器是指應(yīng)用于某些特殊場合的具有某種特殊性能的變頻器，其特點是某個方面的性能指標(biāo)極高，因而可以實現(xiàn)高控制要求，但相對價格較高。

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二、三菱變頻器

三菱變頻器是目前市場上最常用的變頻器之一，其采用了磁通矢量控制技術(shù)、PWM原理和智能功能模塊（IPM），功能范圍在在0.4-315KW,在工業(yè)現(xiàn)場通常有以下幾種系列：通用型的A系列、簡易型的S系列、經(jīng)濟型的E系列、節(jié)能型的F系列。（一）變頻器型號

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二、三菱變頻器

變頻器型號表達(dá)內(nèi)容如下：圖3-10變頻器型號（二）三菱FR-A540變頻器的端子接線圖

三菱FR-A540變頻器的端子接線圖，如圖3-11所示。其中◎表示主回路接線端子，○表示控制回路輸入端子，●表示控制回路輸出端子。

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三菱FR-A540變頻器的端子接線圖

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（三）主回路接線端子1.主回路接線端子功能

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2.主回路接線端子說明

（1）主回路中變頻器接線端子的連接。電源必須接變頻器的R、S、T，絕對不能接U、V、W，否則會燒壞變頻器。在接線時不必考慮電源的相序。使用單相電源時必須接R、S端。電動機接在U、V、W端子上，如圖3-12所示。當(dāng)加入正轉(zhuǎn)開關(guān)時，電動機旋轉(zhuǎn)方向從軸向看時為逆時針方向。

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（2）接線后，電線線頭必須必須清除干凈，始終保持變頻器清潔，以防線頭導(dǎo)致變頻器運行時出現(xiàn)異常故障。

（3）變頻器和電機的接線距離較長時，特別是低頻率輸出情況下，會由于主電路電纜的電壓下降而導(dǎo)致電機的轉(zhuǎn)矩下降。為使電壓下降在2%以內(nèi)，必須選擇合適型號的電線電纜。

（4）布線距離最長為500m，由于布線寄生電容所產(chǎn)生的沖擊電流會引起電流保護誤動作，輸出側(cè)連接的設(shè)備可能運行異?；虬l(fā)生故障。通常布線距離按表3-3所示。

項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價知識儲備安全提醒任務(wù)分析拓展閱讀變頻器分類三菱變頻器(5)在P和PR端子間建議連接制定的制動電阻選件，端子間原來的短路片必須拆下。（6）變頻器輸入/輸出包含有諧波成分，可能干擾變頻器附件的通訊設(shè)備。因此要安裝選件無線電噪聲濾波器FR-BⅢ(僅用于輸入側(cè))或FR-BOF線路噪聲濾波器，使干擾影響降到最小。（7）在變頻器輸出側(cè)不要安裝電力電容器、浪涌抑制器和無線電噪聲濾波器（FR-BIF選件），容易導(dǎo)致變頻器故障或電容、浪涌抑制器的損壞。（8）變頻器運行后，若需要改變接線的操作，必須在電源切斷10min后，用萬用表檢查電壓后進(jìn)行。斷電一段時間后，電容上仍有危險的高電壓。（9）由于變頻器內(nèi)有漏電流，為了防止觸電，變頻器和電機必須接地。

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（四）控制回路接線端子1.控制回路接線端子功能

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項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價知識儲備安全提醒任務(wù)分析拓展閱讀變頻器分類三菱變頻器2.控制回路接線端子說明（1）端子SD、SE和5為I/O信號的公共端子，相互隔離，不要將這些公共端子互相連接或接地。端子SE為集電極開路輸出端子（RUN、SU、OL、IPE、FU）的公共端子。內(nèi)部控制電路采取光耦隔離。（2）控制回路端子的接線應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線，而且必須與主回路、強電回路（含200V繼電器回路）分開布線。（3）由于控制回路的頻率輸入信號是微小電流，所以在接點輸入的場合，為了防止接觸不良，微小信號接點應(yīng)使用兩個并聯(lián)的接點或使用雙生接點。（4）控制回路輸入信號出廠設(shè)定為漏型邏輯。在這種邏輯中，信號端子接通時，電流是從相應(yīng)的輸入端子流出。端子SD是觸點輸入信號的公共端，端子SE是集電極開路輸出信號的公共端。其結(jié)構(gòu)如圖3-13所示。

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項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)一變頻主軸電路的電氣安裝與調(diào)試圖3-13漏型邏輯控制回路輸入信號結(jié)構(gòu)任務(wù)目標(biāo)任務(wù)布置任務(wù)評價知識儲備安全提醒任務(wù)分析拓展閱讀變頻器分類三菱變頻器

項目二主軸電路的電氣安裝與調(diào)試任務(wù)一