摘 要：本文敘述的低功耗數(shù)控接觸器，是一種為適應(yīng)新型工業(yè)自動(dòng)化控制、低壓供電控制系統(tǒng)復(fù)雜化而設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)開關(guān)元件，產(chǎn)品通過(guò)采用間隔儲(chǔ)能、單脈沖觸動(dòng)電流、永磁機(jī)構(gòu)與程序控制技術(shù)構(gòu)成的控制系統(tǒng)，操動(dòng)接觸器閉合與分?jǐn)?。解決了100A～800A規(guī)格接觸器低功率起動(dòng)、運(yùn)動(dòng)可控、嚴(yán)酷環(huán)境使用的三大技術(shù)難題。其主要技術(shù)特點(diǎn)：（1）起動(dòng)功率4.352 VA；保持功率0.116VA；運(yùn)行耗電量0.0022kW/h；（2）工作電壓DC24V；線圈溫升值6K；閉合噪聲值不大于10dB；（3）在同一元件上實(shí)現(xiàn)了電力與電子的結(jié)合。使產(chǎn)品具有節(jié)能、環(huán)保及信息化的技術(shù)特征。

一、概述
捷克龍門銑床是加工較大型工件的機(jī)加工設(shè)備，其電器控制系統(tǒng)包括工作臺(tái)的主傳動(dòng)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的邏輯控制兩大部分。從50-70年代的龍門銑工作臺(tái)拖動(dòng)采用了直流發(fā)電機(jī)-直流電動(dòng)機(jī)方式，使用了若干年以后，故障率明顯上升，維修工作量量不斷增大，故障停工工時(shí)急劇上升，已經(jīng)嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。原來(lái)的直流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)淘汰了，沒(méi)有可能對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)換新處理，進(jìn)行技術(shù)改造是必然的選擇。

二、改造方案
對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)改造，如果保留直流電機(jī)，調(diào)速系統(tǒng)可用數(shù)字式可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)，缺點(diǎn)是直流電機(jī)較交流異步鼠籠電機(jī)的維護(hù)工作量大，特別是使用了多年的直流電機(jī)，整流子磨損嚴(yán)重，維修花費(fèi)更多。另一種方案就采用交流調(diào)速系統(tǒng)，將主傳動(dòng)直流電機(jī)換為交流異步變頻電機(jī)，調(diào)速控制系統(tǒng)使用變頻器。這種方案的缺點(diǎn)是除需要變頻器外，還需要將直流電機(jī)換為交流電機(jī)，改造的費(fèi)用相對(duì)高一些，但是，交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，變頻器性能優(yōu)良，便于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。且用電量可節(jié)約40%左右，可在較短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的效益回報(bào)。

三、龍門銑床的變頻改造
1. 變頻器的選型和容量的計(jì)算
變頻器的選型要根據(jù)交流電機(jī)的容量，交流電機(jī)的容量的選擇又要以直流電機(jī)為參考依據(jù)。原工作臺(tái)直流電機(jī)參數(shù)為：PN=18.5kW，nN=1460r/min，與此相對(duì)應(yīng)的交流電機(jī)PN=18.5kW，nN=1460r/min，龍門銑床經(jīng)常工作在低速加工狀態(tài)，為保證加工質(zhì)量，要求電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大，考慮到交流電機(jī)的機(jī)械特性，在選擇交流電機(jī)時(shí)適當(dāng)增大容量。交流電機(jī)選為19kW，4極變頻電機(jī)。電機(jī)容量確定后，可直接選擇變頻器的容量，選用松下VF-8Z變頻器。該變頻器功能齊全，在各種行業(yè)中應(yīng)用自如?？梢赃x擇V/f開環(huán)、V/f閉環(huán)；可選用鍵盤和外部端子，功能端子的操作方式，并有RS485串行通訊口，便于與計(jì)算機(jī)組網(wǎng)控制。在設(shè)計(jì)中進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，電磁兼容設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性分析等，具有非常優(yōu)良的性能。
常規(guī)設(shè)計(jì)的變頻交流異步電動(dòng)機(jī)，在額定工況及規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，是不會(huì)超過(guò)額定溫升的。但在變頻調(diào)速后自冷式交流異步電動(dòng)機(jī)在20Hz頻率以下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的散熱性能也不會(huì)改變。
2. 變頻器功能的設(shè)定
龍門銑床工作臺(tái)與銑刀進(jìn)給通過(guò)0-10V摸擬信號(hào)(電位器)，來(lái)控制銑刀工作臺(tái)與銑刀進(jìn)給電機(jī)的進(jìn)給速度，設(shè)VF-8Z變頻器為外部控制方式。加、減速的時(shí)間由功能代碼001，002，決定，其控制信號(hào)取外部控制端子1、2、3實(shí)現(xiàn)，只要銑床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度到相應(yīng)的位置，變頻器從而實(shí)現(xiàn)加、減速或恒速運(yùn)行。
3. PLC的應(yīng)用
由于控制線路和低壓元器件老化，在對(duì)龍門銑床工作臺(tái)主傳動(dòng)變頻調(diào)速改造的同時(shí)，對(duì)銑床的控制線路進(jìn)行改造。用PLC可大大的減少控制電路的復(fù)雜性，并可減低成本。PLC選用松下AFPX-C60RD，編程方式為梯形圖，比較簡(jiǎn)單，不再贅述。
我國(guó)70年代以前生產(chǎn)的機(jī)床，需要調(diào)速時(shí)采用變速箱機(jī)械換檔調(diào)速方式或采用直流調(diào)速方式。直流電源的獲得是使用交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的直流電驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行。70年代后，可控硅整流器出現(xiàn)后，直流調(diào)速省去了交流電動(dòng)機(jī)帶直流發(fā)電機(jī)的環(huán)節(jié)，效率大幅度的提高，運(yùn)行噪聲極大的下降。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和完善，變頻器的性能不斷的提高，而價(jià)格不斷下降，已逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)。通過(guò)其外圍少數(shù)幾個(gè)端子，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床全范圍的控制，且變頻器內(nèi)部有較完善的保護(hù)功能，無(wú)需在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)考慮保護(hù)電路，既簡(jiǎn)化了電路又降低了成本。通過(guò)對(duì)龍門銑床工臺(tái)拖動(dòng)系統(tǒng)的改造，使用了PLC和變頻器，用交流調(diào)速系統(tǒng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了設(shè)備的控制線路，故障率幾乎下降到零，實(shí)現(xiàn)了可靠、快速、靈活的控制，使工件的銑削質(zhì)量和工作效率都有明顯的提高。