淺談變頻器在數控機床中的使用

潘雪梅

摘要在數控機床上，變頻器主要用于交流電動機的控制，它不但起了節能和調速的作用，而且它的軟啟動能夠保護附屬電氣設備，避免直接啟動給機械設備造成沖擊，從而引起機械故障。因此變頻器是理想的調速和控制裝置。本文就變頻器在數控機床上的應用及它在使用和維護中常見的問題進行闡述。

關鍵詞變頻器數控機床調速節能維護

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

1關于變頻器

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將把電壓、頻率固定不變的交流電變換成電壓、頻率可以改變的交流電的電能控制裝置。作為能夠改變輸出頻率的設備，變頻器其主電路由整流器件、直流部分和逆變器件（IGBT）三部分組成。基本結構示意圖如圖1：

整流器件作為變頻器與三相交流電相連的部分，把三相交流電變成直流電。直流部分是變頻器的信號控制部分。直流電部分取出所需的電壓，帶動驅動電路、檢測電路和CPU控制器。驅動電路用來實現逆變器件的驅動，檢測電路用來實現對溫度、電流和電壓的檢測，CPU控制器實現判斷和控制功能。而逆變器將直流電變換為所要求頻率的交流電。通過逆變器的驅動電路實現對逆變器的驅動，從變頻器輸出的電就變成了電壓為380V，頻率可調的交流電，從而驅動電機完成預想的控制工作。

2變頻器在數控機床上的應用

數控機床要求主軸調速范圍寬，能實現無級調速，在主軸正、反向轉動時可進行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短，要求恒功率范圍寬。變頻器可以通過改變輸出交流電的頻率，達到對交流電機進行速度調節的目的。機床采用變頻器控制，啟動時隨著電機的加速相應提高頻率和電壓，起動電流一般被限制在150%額定電流以下。而采用工頻電源直接起動時，起動電流為額定電流的6至7倍，將對電網及負載造成很大的沖擊，影響了周邊電器的工作，增加了機械傳動部件的磨損，降低了設備的壽命。另外電機的轉矩會隨速度降低而減小，使用變頻器控制電機后，將改善電機低速時轉矩不足的狀況，在額定頻率下變頻器能進行恒轉矩調速。變頻器的無級調速，軟啟動，恒轉矩輸出極大地滿足了數控機床對恒速度，恒轉矩，加減速控制等的要求，生產效率更高，使用、維護更加方便，因此數控機床廣泛采用變頻器進行主傳動控制。

3數控機床變頻器使用中的常見故障

下面以440系列變頻器的故障代碼及故障原因來分析數控機床在使用過程中變頻器的常見故障及其處理方法。從故障原因來看，變頻器不能正常工作的原因及解決方式主要有：

3.1過載，包括變頻器過載和電機過載

變頻器的過載經常是因為加速時間短、直流制動量過大或電網電壓太低等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網電壓等解決故障。而電機過載是由于變頻器功率過小、電機負載過重而引起的，因此系統要選擇合適的變頻器以適應電機。

3.2欠壓、過壓

當電壓過小或過大時，變頻器的檢測元件會自動保護變頻器，變頻器停止工作。欠壓、過壓故障主要是因為外部電源的故障引起的，也有少數故障是檢測電路損壞引起的。如過壓有可能是因為減速時間太短或制動電阻損壞造成的。遇到欠壓、過壓故障時，先檢查檢測電路是否完好，然后再對外部電源進行檢查。

3.3過流

當電流過大時變頻器啟動過流保護，變頻器停止工作。一般可從外部電器和變頻器本身分析過流故障。

3.3.1由外部電器引起的過流故障

（1）電機負載突然增大，造成沖擊而引起過流。（2）電機和電機電纜相間或相對地的絕緣破壞，造成匝間或相間對地短路，因而導致過流。（3）當裝有測速編碼器時，速度反饋信號丟失或非正常時，也會引起過流，這時需要檢查編碼器和其電纜。

3.3.2由變頻器本身引起的過流故障

維修中，遇到過流故障，我們先用電流表測量變頻器輸出的電流。看輸出電流是否平衡，如果輸出不平衡，說明變頻器內部器件有問題。

3.4外圍電路故障干擾

變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上需加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主線路分離，采用屏蔽線回路。

數控機床的變頻器安裝時，由于其集成度高，整體結構緊湊，自身散熱量較大的特點，對安裝環境的溫度、濕度和粉塵含量以及電網質量要求較高，保證變頻器在較低的溫度狀態下運行是延長變頻器壽命的基本要求。變頻器在使用前應對現場的外部條件進行檢查，不能滿足要求時應采取有效措施加以解決，從而杜絕外部環境對變頻器的影響。

總之，在數控機床的使用過程中，我們還會遇到許多關于變頻器的問題，造成變頻器故障的原因很多，需要我們仔細分析，不斷地學習，總結經驗教訓，相信通過不斷發現問題解決問題，我們的理論水平和實踐技術能力一定會得到進一步的提高。

參考文獻

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