Главная » Статьи » Частота вращения шпинделя

Частота вращения шпинделя

Регулирование числа оборотов шпинделя можно осуществлять с помощью разных способов:

  • применением механических устройств (вариаторов, гидравлических муфт, коробок скоростей);
  • использованием электрических устройств (включение в схему ротора или статора резисторов, использование электромеханических преобразователей частоты);
  • применением электронных устройств (статических преобразователей частоты).


Первые два способа широко применяются для шпинделей с внешним приводом от асинхронных электродвигателей. Но при этом не обеспечивается надлежащее качество регулирования частоты вращения. К тому же они неэкономичны, металлоемки, требуют больших затрат при изготовлении, монтаже, эксплуатации. В связи с потребностью широкого использования высокоскоростной обработки материалов была разработана конструкция шпинделей со встроенным электроприводом от асинхронного электрического двигателя. Частота вращения шпинделя такого типа регулируется с помощью изменения как частоты, так и напряжения подводимого к статору тока.

Главное преимущество такого метода – это исключительно плавное регулирование привода главной передачи. У большинства современных преобразователей частоты используется схема двойного преобразования. Упрощенно ее можно представить в виде совокупности следующих укрупненных частей: участка постоянного тока (неуправляемый выпрямитель, фильтр); силового импульсного инвертора, а также системы управления. Сначала переменный ток питающей сети преобразуется в постоянный ток. Затем в инверторе постоянное напряжение преобразуется в трехфазное переменное напряжение, которое и подается на обмотки статора двигателя шпинделя. Причем это напряжение имеет нужную частоту и амплитуду. В преобразователь частоты входят: неуправляемый диодный силовой выпрямитель (В), автономный инвертор, система управления ШИМ, система автоматического регулирования, дроссель (Lв) и конденсатор фильтра (Св). Скорость вращения шпинделя изменяется за счет регулирования частоты (fвых.) и напряжения (Uвых.) на выходе, с помощью высокочастотного широтно-импульсного управления. Для этого типа управления характерен период модуляции, в течение которого обмотки статора электродвигателя шпинделя подключаются поочередно к отрицательному и положительному полюсам выпрямителя. Таким образом, частота выходного тока определяется частотой ШИМ.

11

А вот выходное напряжение можно регулировать амплитудным способом благодаря изменению входного напряжения Uв. Современные инверторы состоят из хорошо управляемых полупроводниковых силовых приборов. КПД преобразования частоты и напряжения с помощью электроники достигает почти 98%. К тому же этот способ регулирования частоты вращения шпинделя считается очень экономичным, так как из питающей сети расходуется только активный ток нагрузки. Да и микропроцессорная система управления способна обеспечить высочайшее качество управления шпинделем. При этом контролируются множество параметров, которые помогут предотвратить возможные аварийные ситуации.