Установка частотников в токарные станки
Расскажу в статье про установку преобразователей частоты, или частотников, в станки токарные с двигателями на 1,1 кВт.
Станки это скорее любительские, или школьные, производительность у них низкая, но для гаража или чтобы поделки из металла или дерева делать как хобби – в самый раз. Ставлю ПЧ в токарники в первый раз, и благодарен Александру на советы.
Первый станок имел особенность а именно он подключается к однофазной сети по желанию клиента. Тут без вариантов, нужно подключать через однофазный ПЧ, т.к. вариант с конденсатором сильно теряет в мощности (падает КПД двигателя) и не имеет регулировки скорости. А скорость менять нужно, т.к.не все скорости можно переключить через коробку передач – она частично поломана и не все скорости может включать.
Схема подключения станка к электросети.
Подключение станков к электросети достаточно простая процедура, но требует особой внимательности и осторожности. Данная статья поможет вам сделать это правильно и не допустить серьёзных ошибок. Схема подключения станка будет схожа для разных типов оборудования, но есть некоторые нюансы, которые стоит учитывать. Статья будет полезна и тем, кого интересует подключение 3-х фазного оборудования на 220 В. В этой статье мы рассмотрим подключение к трёхфазной и однофазной сети, а также множество сопутствующих вопросов:
Маркировка проводов:
Трёхфазная система электропитания является самой распространённой. Почти всё промышленное оборудование запитывается от сети 380 В, кроме любительских и настольных станков. Подключение трёхфазного станка к электросети осуществляется кабелем с промаркированными жилами. Существует несколько стандартов маркировки таких проводов и клеммных разъёмов, все варианты представлены в таблице:
Маркировка на станке:
На шильдике электрошкафа должна содержаться основная информация о питании оборудования. Не всегда эта информация имеется, поэтому мы часто можем наблюдать ситуацию по подключению токарных станков, рассчитанных на 220 В, в обход штатного понижающего трансформатора, что непременно приводит к серьёзным проблемам. О правильных действиях в данной ситуации мы расскажем чуть дальше, а пока разберем случай, когда шильдик имеется.
Место подключения провода в станке:
Если вы не знаете, куда заводить питание, тогда первое, что вы должны найти – это отверстие под провод. Обычно оно располагается внизу электрошкафа и имеет герметичный ввод. На фотографии можно увидеть схему подключения токарного станка с ЧПУ. Снизу электрошкафа заводится 4-х жильный провод (3 фазы и земля) и подключается к клеммнику.
Как правило, к этому клеммнику с другого конца будут проложены самые толстые провода. Если сразу не удалось его найти, тогда обратите внимание на основной выключатель на электрошкафу. Провода, выходящие сверху этого выключателя, идут на контакты вводного клеммника. Если вы не смогли найти точку подключения, то скорее всего провод заводится непосредственно на вводной выключатель. При этом 3 фазных провода присоединяются к выключателю, а жёлто-зеленый провод заводится на шину заземления. Пример (с несоблюдением цветов) на фото:
Подключение станка на 220 В к сети 220 В:
Например, если вам необходимо однофазный сверлильный станок подключить к сети на 220 В, то достаточно просто иметь в помещении обычную розетку с заземлением. На розетку заводят одну фазу (L1), нейтральный провод (N) и провод заземления (PE). Напряжение между фазой и нулём как раз составляет 220 В. Обычно такое оборудование уже имеет провод со штепселем.
Обычные электроприборы предназначены для питания от однофазной цепи, это сделано из экономических соображений. Поэтому бытовые помещения (квартиры, офисы и гаражи) в 99% случаев подключены только к одной из фаз.
Подключение станка на 380 В к сети 380 В:
Подключение 3-х фазного станка к сети 380 В – это наиболее простой случай. Подключаем провод как описано ранее, соблюдая последовательность фаз. Если вы не уверены в последовательности фаз в щитке, то можете просто соединить их наугад. Если после подключения электродвигатели (двигатель СОЖ, конвейер) вращаются в противоположную сторону, значит вы не угадали с фазировкой, и необходимо поменять местами любые две фазы. Если включенная гидравлическая станция показывает на манометре «ноль» — это тоже свидетельствует о неправильной последовательности фаз. Вариант подключения по 4-х проводной схеме показан на рисунке:
READ Как правильно подключить блок питания к компьютеру видео
Бывают случаи, когда на производстве применяется 5-ти проводная система питания (L1, L2, L3, N, PE), а в электросхеме на станок указано только заземление – нет нейтрали. Тогда нулевой провод заводится на клемму заземления, а провод заземления крепится непосредственно к корпусу оборудования:
Если в электрощитке и в станке применена 5-ти проводная схема (встречается реже), тогда подключаем следующим образом:
Подключение станка на 380 В к сети 220 В:
Не самый простой способ подключения, требующий небольшой переделки в разводке электрического шкафа. Сразу оговоримся, что подключить промышленный ЧПУ станок так не получится, а вот подключение сверлильного станка на 380 В к однофазной сети вполне возможно. В данной статье мы не будем говорить о включении асинхронных двигателей при помощи фазосдвигающего конденсатора. При таком включении двигатель теряет 50% своей мощности и крутящего момента. На практике получается, что двигатель мощностью 1 кВт не годится даже для деревообработки. В конце концов большинство мастеров просто отказываются от использования такого оборудования.
Самая правильная схема подключения станка, рассчитанного на 380 В, к сети 220 В реализуется при помощи частотного преобразователя. Например, у вас есть токарный станок ТВ-4 – подключение его в однофазную сеть возможно, но частотный преобразователь необходимо будет ставить непосредственно перед двигателем. Такой частотный преобразователь обойдется недорого и будет стоить в диапазоне от 10 000 до 15 000 руб. Как бонус вы получите возможность плавной регулировки частоты вращения! Для этого придётся «слегка переделать» электрику. Ниже представлена оригинальная электрическая схема подключения станка и схема, переделанная под частотник:
Схема является ознакомительной и может изменяться в зависимости от типа частотного преобразователя. Перед покупкой необходимо ознакомиться с документацией на прибор.
Более простая задача – это подключение заточного станка, так как по сути он является обычным асинхронным двигателем (без обвязки), и частотный преобразователь можно будет установить непосредственно на вводе.
Случай, когда на станке нет шильдика:
Казалось бы, случай предельно понятный. Если это промышленный станок, и мы видим клемму для подключения по 4-х проводной схеме (L1, L2, L3, PE), то мы заводим на него 3 фазы 380 В и дело в шляпе! Именно так и поступают многие неграмотные электрики на заводах, которые впервые видят современный прутковый автомат.
Стоит заметить, что есть ряд станков с ЧПУ (очень часто это прутковые автоматы), которые подключаются на трёхфазное напряжение 220 В. Эти станки поставляются вместе с трансформатором. В этом случае трансформатор подключается к электрощитку, а станок уже к трансформатору штатным кабелем. Определить, от какого напряжения работает станок (если шильдик утерян), можно по способу соединения обмоток двигателя, для этого достаточно открыть крышку любого асинхронного двигателя на станке и посмотреть на схему соединения. Двигатели на 380 В подключаются звездой, а от 220 В — треугольником.
READ Как подключить камеру iphone к компьютеру через usb
Вывод:
В данной статье мы ознакомились почти со всеми вариантами подключения различного оборудования. Как вы могли заметить, подключение станков на 380 В обычно не является проблемой, и его можно осуществить самостоятельно, соблюдая технику безопасности. А вот подключение 3-х фазного станка к сети 220 В – задача не из простых. С этой задачей вам помогут справиться инженеры, работающие в нашей компании. Желаем вам успехов, и не забудьте купить огнетушитель!
Источник
Первый станок, однофазный
В первый станок был установлен частотник Delta VFD015M21B.
ПЧ Дельта 1,5 кВт для установки в токарный станок
Это бюджетная модель с мощностью на выходе 1,5 кВт, но у него универсальное питание, он может запитываться и от одной и от трех фаз. Что нам и надо. На фото терминалы подключения питания и земля:
ПЧ Дельта, входы питания R, S, T
Выходные терминалы-для трехфазного электродвигателя:
ПЧ выходы терминалы для подключения
Опционально можно подключить тормоз.
Особенность в том, что если мы подключаем одну фазу, то имеем на входе напряжение 220В. А значит и на выходе максимум что мы получим это тоже 220В. Поэтому и двигатель нужен на 220 В.
На входе ПЧ фазное напряжение, 220 В (схема “Звезда”, с глухозаземленной нейтралью, обычная наша электросеть). На выходе – трехфазное линейное 220 В (“Треугольник”, нейтраль отсутствует). Подробнее, чем отличается фазное напряжение 220 В от линейного 380 В.
Если двигатель на 220/380 В, то его обязательно нужно включить в треугольник на 220 В. Если же двигатель на 380/660 В, то для питания от ПЧ на 220 В он не подойдёт. Подробнее я писал об этом в статье про Подключение двигателя по схеме “Звезда-Треугольник”.
Поэтому подключение было простым, фаза и ноль на первые два терминала:
Подача питания на ПЧ 220 В на первые две фазы
Подключение клемм на двигатель и управление:
Частотник подключение выходных клемм для двигателя (три черных провода внизу) и клемм управления
Слаботочные клеммы управления ПЧ, вид снизу
В итоге подключение выглядит так:
Установка частотника в однофазный токарный станок
Не смотря на то что есть кнопки и регулятор плавной скорости на передней панели ПЧ, он не используется, поскольку установлен в закрытом шкафу. Для управления скоростью и пуском двигателя есть кнопки на панели управления токарного станка, к ним идут провода.
Схемы подключения обмоток двигателя
В трехфазных асинхронных электродвигателях применяется два варианта соединения – в звезду и треугольник. В трехфазных асинхронных электрических машинах, в зависимости от модели, можно реализовать схему:
Простейший способ определения возможностей конкретного асинхронного электромотора – посмотреть на шильд (металлическая пластина с техническими параметрами). На них обозначается в том числе и номинал рабочего напряжения для соответствующего соединения. Здесь может указываться обозначение только для звезды, только для треугольника или и тот и другой вариант одновременно, пример такой маркировки приведен на рисунке ниже:
Пример обозначения на шильде
Если шильд отсутствует или информация на нем стерлась, то схему подключения можно узнать, открыв блок распределения начал обмотки (БРНО). Если вы увидите 6 выводов, имеющих клеммные соединения, можно определить тип включения обмоток. Гораздо хуже, когда борно имеет только три вывода, а подключение производится внутри корпуса. В этом случае нужно разобрать трехфазный электромотор, чтобы увидеть способ соединения.
Звезда
Схема подключения трехфазного двигателя звездой предусматривает, что начало каждой обмотки объединяется в одну точку, а к их концам подключаются фазы от питающей линии. Такой тип обеспечивает значительно более плавный пуск и относительно щадящий режим работы. Однако мощность, с которой вращается ротор, в полтора раза ниже, чем при подключении треугольником. Схематически данное подключение выглядит следующим образом:
Схема подключения звезда
Как видите на рисунке, концы выводов обмоток трехфазного двигателя A2, B2, C2 соединены в один электрический узел. А к клеммам A1, B1, C1 – подключаются фазные провода, как правило, на 220 или 380 вольт.
Если рассматривать данную схему на примере борна, выглядеть оно будет так:
Соединение обмоток звездой
Треугольник
Чтобы подключить электродвигатель треугольником вам необходимо подвести конец одной обмотки к началу другой. И таким образом замкнуть обмотки в своеобразное кольцо, в точки соединения которых и подключаются выводы питающей линии. Схема соединения треугольником обеспечивает максимальный момент и усилие на валу, что особенно актуально для больших нагрузок. Однако и ток в обмотках при номинальной нагрузке также пропорционально повысится, не уже говоря о режимах перегрузки.
Поэтому включение трехфазного двигателя треугольником и требует понижения напряжения. К примеру, если одну и ту же электрическую машину можно подключить с соединением обмоток и треугольником, и звездой, то звезда будет иметь напряжение питания 380, а треугольник 220 вольт или 220 и 127 вольт соответственно. Схематически подключение обмоток треугольником будет выглядеть так:
Схема подключения треугольник
Как видите, соединение производится от A2 к B1, от B2 к C1, от C2 к A1, в некоторых моделях электрических машин маркировка выводов может отличаться, но на крышке борна будет отображаться их принадлежность к той или иной обмотке и возможные варианты соединения между собой.
Соединение обмоток треугольником
Второй станок, трехфазный вариант питания ПЧ
Второй станок нужно питать от трех фаз, поэтому ограничений по выбору двигателя меньше. Если что, тот же двигатель, что в первом станке, должен быть подключен по схеме “Звезда” на 380 В.
ПЧ был установлен Innovert ISD, полный аналог ПЧ Delta на 1,5 кВт.
Трехфазный преобразователь Innovert-ISD на 1,5 кВт
Фото не сохранилось, но я приведу схему, которая идентична для первого и второго варианта, лишь отличия в количестве фаз питания и немного в названии клемм.
ПЧ в токарном станке, схема включения силовой части
По схеме все понятно, объясню лишь что охлаждение в таких станках почти не используется из-за низкой производительности, но есть как опция. Выключатель освещения присутствует на самом светильнике.
Часть управления выглядит следующим образом:
Схема управления токарного станка на частотнике
Для такой схемы пришлось немного доработать переднюю панель станка, чтобы установить нужные кнопки. В настройках частотника нужно установить режим управления с реверсом чтобы работали кнопки Вперед и Назад.
Скорость также управляется при помощи кнопок + и -. Выходную частоту настроил от 20 до 60 Гц, её можно менять по надобности, в зависимости от режима обработки деталей. Для контроля частоты купил в радиотоварах цифровой вольтметр на переднюю панель.
Вольтметр для контроля скорости вращения привода токарного станка
Чтобы вольтметр показывал что-то адекватное, настроил аналоговый выход FOV ПЧ таким образом, что 60 Гц (максимально возможные обороты) это 6 Вольт. Значит, 50 Гц это 5 В, и т.д. Правда, ниже 3,5 вольт вольтметр показывать отказывается – не хватает питания.
Можно настроить вольтметр, а точнее выходную функцию ПЧ на показания тока двигателя. При обработке деталей это бывает важно. Да и контролировать в работе перегрузку не помешает.
Способы и схемы подключения
В зависимости от типа используемой нагрузки для электродвигателя, его конструктивных особенностей и характеристик, желаемого результата могут использоваться различные схемы подключения. Чаще всего, чтобы подключить трехфазный агрегат в качестве бытовой однофазной нагрузки используются конденсаторы, но их количество и способ введения в работу зависят от многих параметров. Поэтому далее мы рассмотрим различные варианты схем подключения электродвигателей.
Без конденсаторов
Чтобы подключить асинхронный электродвигатель к сети 220В вовсе не обязательно использовать емкостной элемент. Благодаря развитию полупроводниковых ключей и схем с их использованием вы можете избежать ненужных потерь мощности. Для этого применяется транзисторный или динисторный ключ.
Схема бесконденсаторного пуска треугольник
Приведенная выше схема предназначена для пуска электродвигателей с малыми оборотами до 1500 об/мин и относительно небольшой мощностью.
Работа схемы производится следующим образом:
- при подаче напряжения на ввод провода подключаются к двум точкам мотора;
- напряжение на третью точку треугольника подается через времязадающую R-C цепочку;
- магазин сопротивлений R1 и R2 регулирует интервал сдвига за счет перемещения бегунка;
- после насыщения конденсатора в цепочке динистор VS1 пропускает сигнал на открытие симистора VS2.
Если же подключение электрического агрегата предусматривает большую пусковую нагрузку и требует работы на высоких оборотах – до 3000об/мин, то необходимо применять аналогичную схему электронного ключа с двумя симисторами и отдельными времязадающими элементами для каждого из них. Но обмотки электрической машины будут подключаться по схеме разомкнутой звезды. Работа схемы аналогична предыдущей:
Схема бесконденсаторного пуска звезда
С конденсаторами
Использование емкостных элементов, чтобы подключить электродвигатель, является наиболее распространенным способом. Для этого используются два конденсатора, один из которых пусковой, а второй рабочий. Пусковой вводится кратковременно, дополнительная емкость позволяет увеличить сдвиг напряжения в соответствующей обмотке и создать большее усилие.
Схема включения с конденсаторами
Как видите из рисунка выше, на электродвигатель подается однофазное напряжение между точками L и N. Асинхронный двигатель АД подключается к ним двумя обмотками, а к третей та же фаза подключается через контакты кнопочного переключателя SA1 и SA2, коммутирующие параллельно включенные конденсаторы C1 и C2.
Преимущества установки ПЧ в токарный станок
На этом можно закончить статью, но ещё пару фраз по установке ПЧ в токарный. По сравнению с контакторной схемой включения есть несколько преимуществ:
- преобразователь частоты позволяет получить плавный разгон и торможение шпинделя с заготовкой. А это очень бережет и механику станка, и электрику.
- ПЧ предоставляет для двигателя защиту, отпадает надобность в установке мотор-автоматов и тепловых реле, а ведь это ещё и ненадежные детали и дополнительные контакты в силовых цепях.
- ПЧ может регулировать скорость, а значит не нужна механическая коробка передач. А если она и есть, диапазон регулировок расширяется в несколько раз.
- реализация реверса с нулевыми усилиями и бесплатно. Не нужен дорогостоящий реверсивный контактор и реверсивная коробка передач.
- если применяется ПЧ с универсальным питанием, можно не зависеть от трехфазной сети, а станок установить даже в обычной квартире, питая его от розетки 220 В.
Из минусов – падение момента и перегрев двигателя на низких оборотах. Чтобы этого не было, не рекомендуется прилагать большие усилия к заготовке на низких оборотах. Либо устанавливать дополнительное охлаждение. А лучший выход – поставить более мощный двигатель и ПЧ.
На этом всё, следите за публикациями, скоро будут опубликованы статьи других Авторов, а затем объявлено голосование. Проверить, как обстоят дела с Конкурсом прямо сейчас, можно по ссылке.
Если интересует тема преобразователей частоты, вот несколько статей на СамЭлектрике. Там же подробно о принципе работы, настройках, а ещё можно скачать литературу по ПЧ.
- Установка преобразователя частоты в станок полировки обуви
- Установка преобразователя частоты в ленточнопильный станок
- Управление воротами на преобразователе частоты
- также много статей и заметок про ПЧ и вообще по пром.оборудованию есть на Дзен-канале СамЭлектрик.ру. Например.
